CN114477921A - 一种耐腐蚀海洋入水混凝土柱及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀海洋入水混凝土柱及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种海洋入水混凝土柱，所述海洋入水混凝土柱结构包括RPC复合材料外壳，在RPC复合材料外壳内部浇筑核心混凝土柱，核心混凝土柱内埋有螺旋箍筋；所述RPC复合材料是RPC和中空微球按照100：(0.1‑5)质量比的混合物，所述中空微球粒径为20‑50μm，选自碳中空微球、二氧化硅中空微球、陶瓷中空微球中的一种或两种以上的组合。所述核心混凝土柱的浇筑材料是包含碳中空微球和循环流化床粉煤灰的胶凝材料。本发明创造性的在入水混凝土柱外壳和核心材料中加入空心微球不仅能提高混凝土柱的力学性能，而且能增强其耐腐蚀性能。

Description

一种耐腐蚀海洋入水混凝土柱及其制备方法
技术领域
本发明属于海洋土木工程中技术领域，具体涉及一种耐腐蚀海洋入水混凝土柱及其制备方法。
背景技术
我国领海面积宽广，海洋专属经济区幅员辽阔，海洋资源丰富，开发前景十分远大，21世纪也被称为“海洋世纪”，远洋岛礁、海防、港口、码头及交通基础设施正迎来大规模建设。因为海水中NaCl的含量约为3％，是对结构腐蚀速率最快的浓度，所以对于海洋土木工程而言，最需要克服的不利因素是海水腐蚀，其次是常年高温、高湿、高盐雾、高辐射的海洋环境。
对于海洋工程中的金属结构，通常采用防腐涂料进行表面喷涂；对于钢筋混凝土结构，由于钢筋锈蚀引起的腐蚀问题特别突出，通常通过原材料的选择、外加剂的掺入等手段提高混凝土的密实性和抗渗性，以及使用防腐涂料对钢筋进行涂覆处理。但是，表面防腐涂料的使用寿命有限，后期需要定期修补，维修成本较高。对于现浇混凝土结构，由于海水、海砂中的氯离子对钢筋产生严重腐蚀，必须使用河砂、淡水拌制混凝土，原材料高昂的运输费用使工程成本陡增。因此，提供一种耐腐蚀性能优异的高性能混凝土柱，并且考虑就地取材拌制混凝土，对于海洋工程而言具有重大意义。
专利文献201510993118.3公开了一种活性粉末混凝土套管混凝土柱，包括活性粉末混凝土套管、箍筋、纵筋、混凝土柱，其特征在于箍筋、纵筋分别为封闭的纤维增强塑料箍筋和纤维增强塑料纵筋，并在套管的活性粉末混凝土中掺入耐腐蚀短纤维；套管内现浇混凝土柱材料为海水与海砂拌制的混凝土。虽然活性粉末混凝土有较好的防腐蚀效果，但实际的使用效果持久性并不好，大多数工程还会选择在活性粉末混凝土套管基础上增加其他防腐设施。
专利文献202010454254.6公开了一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱，包括TRC预制外壳和浇筑在TRC预制外壳内的核心混凝土柱；TRC预制外壳包括耐腐蚀内衬和粘接在耐腐蚀内衬外周的TRC复合材料；TRC复合材料包括细骨料混凝土和预埋在细骨料混凝土中的至少一层纤维编织网；细骨料混凝土采用海砂、海水和水泥等制成；耐腐蚀内衬的表面均开设有若干个镂空灌浆孔，每个镂空灌浆孔内均充填有细骨料混凝土；核心混凝土柱采用海边碎石、海砂、海水和水泥制成。
除了提高海洋混凝土柱的防腐性能以外，海洋中环境相对恶劣，入水混凝土柱长期受到海浪、潮流的冲击，其次海洋中的潮水的震动会降低建筑结构的疲劳寿命，甚至可直接导致结构破坏。因此，提高海洋入水混凝土柱的力学性能也十分必要。
专利文献201710729628.9公开了一种用于海洋环境的不锈钢混凝土复合立柱，包括核心混凝土柱、不锈钢管和不锈钢片。为了缓解海洋环境造成的涡激振动，所述不锈钢片呈螺旋状包绕于不锈钢管的外壁面，使混凝土柱的整体稳定性更好。此技术方案中所述的环绕于钢管外壁的不锈钢片虽然能起到减缓涡激振动的效果，但海洋环境对不锈钢片的腐蚀又会成为新的技术问题。
综合上述分析，有必要提出一种海洋入水混凝土柱，所述混凝土柱不仅具有较好的耐腐蚀性能，还具有良好的力学性能，以应对海洋恶劣环境对混凝土建筑物的破坏，增加混凝土柱的结构稳定性，延长其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋入水混凝土柱，所述混凝土柱外壳使用RPC混凝土，在制备过程中加入适量中空微球，不仅能填充混凝土裂缝，增加耐腐蚀效果，还能有效减小混凝土表面泛白霜程度。其次，本发明混凝土柱使用海砂等材料作为骨料，就地取材，降低成本。优选在水位变动区加入中空微球，增强抗震力学性能，同时降低工程成本。技术人员在混凝土中伴入一定量的固体废弃物，如循环流化床粉煤灰等，能有效减小胶凝材料干燥产生的裂缝，增强混凝土耐腐蚀性能，使混凝土柱具有良好的力学性能，体积稳定性好，孔隙率小。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种海洋入水混凝土柱，所述海洋入水混凝土柱结构包括RPC复合材料外壳，在RPC复合材料外壳内部浇筑核心混凝土柱，核心混凝土柱内埋有螺旋箍筋。
所述螺旋箍筋可以为多个上下排列的三角形，或者螺旋状盘踞在混凝土柱中。所述螺旋箍筋材料为本领域常用的增强筋，例如不锈钢筋、FRP筋。
所述RPC复合材料是RPC和中空微球按照100：(0.1-5)质量比的混合物，所述中空微球粒径为20-50μm，选自碳中空微球、二氧化硅中空微球、陶瓷中空微球中的一种或两种以上的组合。优选为碳中空微球和/或二氧化硅中空微球。
RPC可通过商业途径购买，或者按照本领域常规比例自行复配。在本发明的优选实施方式中，所述RPC是通过商业途径购买，具体为RPC200。
所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份。
优选的，所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份、中空微球7-25份。所述中空微球选自碳中空微球、二氧化硅中空微球、陶瓷中空微球中的一种或两种以上的组合。优选为碳中空微球。
更优选的，所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份、中空微球7-25份、工业固废10-30份，所述工业固废选自粉煤灰、循环流化床粉煤灰、脱硫灰、钢渣中的一种或两种以上的组合。
骨料选自河砂和/或海砂。水为淡水或海水，优选为淡水。胶凝材料为硅酸盐水泥和硅灰，减水剂为聚羧酸型减水剂。
更优选的，按照实际情况，将核心混凝土柱分为水下区、水位变动区和大气区，其中，核心混凝土柱水位变动区的浇筑材料为骨料350-400份、胶凝材料500-600份、减水剂15-20份、水110-140份、碳中空微球20-25份、循环流化床粉煤灰20-30份；大气区和水下区的浇筑材料为骨料350-400份、胶凝材料500-600份、减水剂15-20份、水110-150份、循环流化床粉煤灰20-30份。
有研究表明，不同区域的混凝土氯离子传输机理是不同的(Comparative studyof different test methods for reinforced concrete durability assessment inmarine environment)。其中，水位变动区毛细吸附作用传输速率较快，供养充足，导致水位变动区的锈蚀快于其他部位。发明人在水位变动区的混凝土中选择性加入中空微球，中空微球具有的孔隙填充能力能有效减少胶凝材料干燥产生的裂缝。其次，中空微球性质稳定，不会与氯离子等具有腐蚀性的离子产生化学反应，具有抗腐蚀性能。
第二方面，本发明提供一种海洋入水混凝土柱的制备方法，所述方法包括：形成RPC复合材料外壳、将RPC复合材料外壳在施工现场安装就位并配制核心混凝土、向RPC复合材料外壳的内腔浇筑核心混凝土。
具体的，所述海洋入水混凝土柱的制备方法包括如下步骤：
(1)将RPC与中空微球按配比混合倒入混凝土搅拌机，搅拌6-10分钟，将混合物注入模具，成型后拆模，常规养护28天；
(2)在施工现场将RPC复合材料外壳安装就位，把RPC复合材料外壳内表面冲洗干净，在外壳的内腔中放入螺旋箍筋，按照比例配制核心混凝土；
(3)将核心混凝土浇筑在RPC复合材料外壳的内腔中，边浇筑边振捣，浇筑完成后将表面抹平。
在本发明的优选实施方式中，所述RPC复合材料外壳的厚度为整体入水混凝土柱横截面直径的1/10-1/20，RPC复合材料外壳的厚度为2-15mm。
本发明提供的海洋入水混凝土具有如下技术优势：
1、以RPC为主要材料制备混凝土柱外壳，RPC(活性粉末混凝土)是一种力学性能、耐久性能非常优越的新型建筑材料，具有较强的抗压强度和抗剪强度，且自重轻。RPC材料结构密实，孔隙率极低，不仅能够阻止放射性物质从内部泄漏，而且能够抵御外部侵蚀性介质的腐蚀。
2、本发明创造性的在RPC材料中混入中空微球。首先，中空微球化学性质稳定，当海水中的Cl-、SO4 2-等离子侵入到含有中空微球的水化产物界面时，水化界面不易受到侵蚀性离子的破坏，整体提高混凝土的耐腐蚀性。其次，中空微球自重较轻，具有空心结构，能有效缓冲海洋中产生的震动涡旋等。另外，中空微球具有良好的孔隙填充能力，有效弥补由于混凝土胶凝材料干燥产生的裂缝。最后，发明人预料不到的发现，二氧化硅中空微球能明显减少RPC复合材料外壳表面泛白霜现象。
3、发明人创造性的将海洋入水混凝土柱分为水下区、水位变动区和大气区，在核心混凝土柱中填充不同成分的核心混凝土，尤其选择在水位变动区填充添加了中空微球的混凝土，不仅在保证力学性能的前提下，节省建筑建设成本。
4、发明人在核心混凝土中添加了一定比例的工业固废，工业固废中的f-CaO在水化后期的膨胀特征可以补偿胶凝材料收缩产生的裂缝，提高混凝土柱的耐腐蚀性和体积稳定性。
5、本发明制备的海洋入水混凝土柱能就地取材，使用海砂配制混凝土，减轻淡砂资源短缺的问题，大大降低混凝土结构的制作成本。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中使用的中空微球粒径为20-50μm，可通过本领域常规方法制备得到，或者通过商业途径购买。具体的，本发明中碳中空微球购自泛锐熠辉复合材料有限公司，二氧化硅中空微球和陶瓷中空微球购自3M中国有限公司。
本发明实施例中使用的RPC200的物料配比如下：
Figure BDA0003555889110000061
本发明中使用的循环流化床粉煤灰和钢渣的主要化学成分表如下：
Figure BDA0003555889110000062
核心混凝土的制备
制备例1
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份、循环流化床粉煤灰20份的混合物中加水120份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
制备例2
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份、钢渣20份的混合物中加水120份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
制备例3
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份、循环流化床粉煤灰20份的混合物中加入碳中空微球20份，分散均匀后加水122份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
制备例4
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份、循环流化床粉煤灰20份的混合物中加入二氧化硅中空微球20份，分散均匀后加水122份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
制备例5
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份、循环流化床粉煤灰20份的混合物中加入陶瓷中空微球20份，分散均匀后加水122份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
制备例6
向硅酸盐水泥500份、硅灰100份、海砂250、石英砂100份、减水剂15份混合物中加水118份，搅拌10分钟得到核心混凝土。
核心混凝土柱性能检测
1-力学性能
按照本发明制备例1-6提供的配方配制核心混凝土，在实验室条件下浇筑成40mm×40mm×160mm的棱柱试件，成型后拆模，按照常规方法养护28天后取出，检测此时核心混凝土柱的力学性能。具体检测方法参考标准GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)进行，结果如下表所示：
表1
Figure BDA0003555889110000071
Figure BDA0003555889110000081
2-体积稳定性
分别检测上述核心混凝土柱的体积膨胀率及孔隙率。体积膨胀率参照国标GB/T750-92水泥压蒸安定性试验方法；孔隙率使用压汞法(MIP)对胶凝材料的孔隙率进行测定。结果如下表所示：
表2
Figure BDA0003555889110000082
通过对核心混凝土柱力学性能检测，发明人发现与不添加中空微球相比，加入适量中空微球能显著提升混凝土柱的抗折和抗压性能。其中，与二氧化硅中空微球和陶瓷中空微球相比，碳中空微球的改善性能更显著。另外，对比制备例1与制备例6制备的混凝土柱可以发现，在混凝土中加入循环流化床粉煤灰后，混凝土柱的力学性能会有所提升，因为循环流化床粉煤灰中的f-CaO能参与凝胶材料水化，提升凝胶材料力学性能。
通过体积膨胀率数据可以看出，凡是添加了循环流化床粉煤灰的混凝土柱体积膨胀率均为正增长，因为循环流化床粉煤灰中的f-CaO在水化后期出现膨胀，以此补偿胶凝材料收缩。制备例6得到的混凝土柱会因为胶凝材料干燥而干缩。相比之下，添加钢渣的混凝土体积膨胀率稍小。此外，与不添加任何粉煤灰的混凝土柱相比，添加循环流化床粉煤灰后体积孔隙率会增加，但不显著。发明人预料不到的发现，添加中空微球的混凝土柱孔隙增加幅度较小。分析原因可能是部分中空微球由于重量较轻，会移动到混凝土柱外层，填充部分孔隙。
综合上述实验结果，发明人优选制备例3提供的混凝土配方制备核心混凝土柱，除非另有说明，以下海洋入水混凝土柱中的核心混凝土柱制备原料均为制备例3提供的配方。
海洋入水混凝土柱的制备
常规使用中，海洋入水混凝土柱的体积十分庞大，为了方便实验室操作，本发明用于实验的核心混凝土柱均为40mm×40mm×160mm的棱柱体。预先制备RPC复合材料外壳的模具通过常规方法制备得到。
实施例1
S1：将RPC200中的干物料与碳中空微球按质量比100:2混合倒入混凝土搅拌机，搅拌6分钟，再缓慢加入水，继续搅拌6分钟，将搅拌混合物注入模具，成型后拆模，常规养护28天；
S2：将步骤S1制备的RPC复合材料外壳安装就位，把RPC复合材料外壳内表面冲洗干净，在外壳的内腔中放入螺旋箍筋；
S3：将制备例3得到的核心混凝土浇筑在RPC复合材料外壳的内腔中，边浇筑边振捣，浇筑完成后将表面抹平。
实施例2
制备方法及原料同实施例1，区别仅在于将步骤S1中的碳中空微球替换为同等质量的二氧化硅中空微球。
实施例3
制备方法及原料同实施例1，区别仅在于将步骤S1中的碳中空微球替换为同等质量的陶瓷中空微球。
对比例1
制备方法及原料同实施例1，区别仅在于将步骤S1中的碳中空微球替换为同等质量的钢纤维。
对比例2
制备方法及原料同实施例1，区别仅在于步骤S1中不含碳中空微球，制备RPC复合材料外壳的原料仅为RPC200。
海洋入水混凝土柱耐腐蚀性检测
将实施例1-3以及对比例1-2制备的海洋入水混凝土柱按照常规方法养护28天后，放入高浓度海水溶液中浸泡，分别检测浸泡后第0天、120天、360天混凝土柱的力学性能。检测方法参考标准GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)进行。为了加快海水腐蚀力度，减少实验时间，本发明使用高浓度海水溶液，各物质浓度为：氯化钠68.0g/1000g、氯化镁9.5g/1000g、硫酸镁4.1g/1000g、硫酸钠5.3g/1000g。结果如下表所示：
表3
Figure BDA0003555889110000101
Figure BDA0003555889110000111
从力学性能下降幅度看，添加钢纤维(对比例1)和完全不添加任何辅助材料的对比例2制备得到的入水混凝土柱力学性能下降幅度较大。例如，对比例1在海水中浸泡120天后，抗压强度下降0.8MPa，抗折强度下降0.6MPa；在海水中浸泡360天后，抗压强度下降3.4MPa，抗折强度下降1.6MPa。相比之下，在RPC200材料中添加2％的碳中空微球的复合材料外壳在浸泡前的力学性能最强，抗压和抗折强度分别是72.3MPa和11.2MPa。浸泡120天后，含碳中空微球的复合材料与含二氧化硅中空微球的复合材料制备的入水混凝土柱力学性能下降幅度相当，含陶瓷中空微球的复合材料混凝土柱性能下降稍大。说明在RPC200中添加碳中空微球和二氧化硅中空微球均能增强混凝土柱外层耐腐蚀性能。
此外，在上述实施例制备的海洋入水混凝土柱养护阶段，发明人观察到对比例2的混凝土柱外表面出现比较严重的泛白霜现象。相比之下，实施例2的混凝土柱泛白霜现象轻很多。这是因为RPC200中硅酸盐水泥用量较大，在外壳水化过程中，硅酸盐水泥中的C2S(硅酸二钙)和C3S(硅酸三钙)水化生成C-S-H凝胶的同时会形成大量的Ca(OH)2。Ca(OH)2会随着游离水向外迁移，与空气中的CO2反应生成CaCO3，使混凝土表面形成白霜。中空微球中的SiO2可以与Ca(OH)2发生二次反应形成C-S-H凝胶，消耗部分Ca(OH)2，使游离到混凝土表面的Ca(OH)2减少，减小表面泛白霜现象。
海洋入水混凝土柱制备方案优化
一般情况下，海洋入水混凝土柱在使用过程中并不是整体都浸没在海水中的，为了更逼真模拟海洋环境，发明人根据实际情况将海洋入水混凝土柱分为3部分，分别为水下区、水位变动区和大气区，并且在实验用水箱中安装螺旋桨搅动海水，使溶液平面在水位变动区不断拍打混凝土柱。在本次实验中，发明人针对混凝土柱不同部位添加不同配方的混凝土，具体如下：
Figure BDA0003555889110000121
RPC200+2％SiO2中空微球表示RPC复合材料外壳制备方法为：将RPC200中的干物料与SiO2中空微球按质量比100:2混合倒入混凝土搅拌机，搅拌6分钟，再缓慢加入水，继续搅拌6分钟，将搅拌混合物注入模具，成型后拆模，常规养护28天。
RPC200表示海洋入水混凝土柱外壳的制备材料中只含有RPC200，再不含任何中空微球。核心混凝土柱各个部位使用的混凝土均是本发明制备例1或制备例3公开的混凝土配方。
将海洋入水混凝土柱A、B、C按照常规方法养护28天后，放入高浓度海水溶液中浸泡，水平面在水位变动区，开启水箱中的涡轮装置，搅动水溶液，分别检测第0天、120天、360天混凝土柱的力学性能。检测方法参考标准GB/T17671-1999水泥胶砂强度检验方法(ISO法)进行。结果如下表所示：
表4
Figure BDA0003555889110000122
Figure BDA0003555889110000131
本实验中混凝土柱C中无论RPC复合材料外壳和核心混凝土柱整体都含有中空微球的混凝土材料，没有分区处理。混凝土柱A中RPC复合材料外壳是一个整体，是含有2％SiO2中空微球的RPC200混凝土，核心混凝土柱进行分区处理，只有水位变动区中是含有碳中空微球的混凝土，其他两个区域不含中空微球。混凝土柱B中RPC复合材料外壳和核心混凝土柱都进行了分区处理，只有在水位变动区含有中空微球。上表数据可以看出，与柱C相比，当RPC复合材料外壳进行分区处理对混凝土柱整体的力学性能和耐腐蚀性影响比较大(如柱B所示)；当RPC复合材料外壳不做分区处理，而在核心混凝土柱做分区处理，在水位变动区中加入碳中空微球，对混凝土柱整体力学性能和耐腐蚀性影响很小。因此，本发明首选将海洋入水混凝土柱中核心混凝土柱做分区处理，仅在水位变动区加入碳中空微球，能减小工程造价。
以上具体实施方式只是对本发明内容的示意性说明，不代表本发明内容的限制。本领域技术人员可以想到的是本发明中具体结构可以有其它的变化形式。

Claims (10)

1.一种海洋入水混凝土柱，所述海洋入水混凝土柱结构包括RPC复合材料外壳，在RPC复合材料外壳内部浇筑核心混凝土柱，核心混凝土柱内埋有螺旋箍筋；所述RPC复合材料是RPC和中空微球按照100：(0.1-5)质量比的混合物，所述中空微球粒径为20-50μm，选自碳中空微球、二氧化硅中空微球、陶瓷中空微球中的一种或两种以上的组合。
2.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述RPC复合材料中中空微球为碳中空微球和/或二氧化硅中空微球。
3.根据权利要求2所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述RPC复合材料中中空微球为二氧化硅中空微球。
4.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述螺旋箍筋为多个上下排列的三角形，或者螺旋状盘踞在混凝土柱中，螺旋箍筋为不锈钢筋、FRP筋。
5.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份。
6.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份、中空微球7-25份；所述中空微球选自碳中空微球、二氧化硅中空微球、陶瓷中空微球中的一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，所述核心混凝土柱的浇筑材料包括如下质量份数的组分：骨料100-400份、胶凝材料400-600份、减水剂5-20份、水50-150份、中空微球7-25份、工业固废10-30份，所述工业固废选自粉煤灰、循环流化床粉煤灰、脱硫灰、钢渣中的一种或两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的海洋入水混凝土柱，其特征在于，将核心混凝土柱分为水下区、水位变动区和大气区，其中，核心混凝土柱水位变动区的浇筑材料为骨料350-400份、胶凝材料500-600份、减水剂15-20份、水110-140份、碳中空微球20-25份、循环流化床粉煤灰20-30份；大气区和水下区的浇筑材料为骨料350-400份、胶凝材料500-600份、减水剂15-20份、水110-150份、循环流化床粉煤灰20-30份。
9.一种权利要求1所述的海洋入水混凝土柱的制备方法，所述方法包括：形成RPC复合材料外壳、将RPC复合材料外壳在施工现场安装就位并配制核心混凝土、向RPC复合材料外壳的内腔浇筑核心混凝土。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述海洋入水混凝土柱的制备方法包括如下步骤：
(1)将RPC与中空微球按配比混合倒入混凝土搅拌机，搅拌6-10分钟，将混合物注入模具，成型后拆模，常规养护28天；
(2)在施工现场将RPC复合材料外壳安装就位，把RPC复合材料外壳内表面冲洗干净，在外壳的内腔中放入螺旋箍筋，按照比例配制核心混凝土；
(3)将核心混凝土浇筑在RPC复合材料外壳的内腔中，边浇筑边振捣，浇筑完成后将表面抹平。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958409A1 (de) * 1999-12-03 2001-06-13 Peter Kimmig Ebbe-, Flut- und Meerwellen-Elektrizitätswerk
CN105442590A (zh) * 2015-12-28 2016-03-30 湖南大学 一种海洋工程活性粉末混凝土管柱
CN107178179A (zh) * 2017-05-26 2017-09-19 广东工业大学 一种rpc外筒内填微膨胀混凝土组合柱
CN107555880A (zh) * 2017-10-12 2018-01-09 贺州学院 变质大理岩粉钢板混凝土柱及其制备方法
CN109555267A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 广东工业大学 一种复合混凝土柱及其制备方法
CN111851400A (zh) * 2020-05-26 2020-10-30 河海大学 基于海砂海水trc预制外壳的约束混凝土柱及制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19958409A1 (de) * 1999-12-03 2001-06-13 Peter Kimmig Ebbe-, Flut- und Meerwellen-Elektrizitätswerk
CN105442590A (zh) * 2015-12-28 2016-03-30 湖南大学 一种海洋工程活性粉末混凝土管柱
CN107178179A (zh) * 2017-05-26 2017-09-19 广东工业大学 一种rpc外筒内填微膨胀混凝土组合柱
CN107555880A (zh) * 2017-10-12 2018-01-09 贺州学院 变质大理岩粉钢板混凝土柱及其制备方法
CN109555267A (zh) * 2018-12-03 2019-04-02 广东工业大学 一种复合混凝土柱及其制备方法
CN111851400A (zh) * 2020-05-26 2020-10-30 河海大学 基于海砂海水trc预制外壳的约束混凝土柱及制备方法

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