CN116655319A - 一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备及应用，涉及混凝土材料技术领域，其技术方案要点是：通过将钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维和粉煤灰按一定的比例添加至混凝土中制备混合纤维混凝土，确定了混合纤维混凝土的最佳比例。使得混合纤维混凝土的抗压和抗折强度相较于普通混凝土分别提高了23％和19％。此外由于钢管混凝土构件在受到偏心荷载作用时容易发生屈曲破坏，将混合纤维混凝土添加入钢管内，其在双向偏拉荷载作用时，强度较普通混凝土钢管提高了31％和19％。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土材料技术领域，更具体地说，它涉及一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备及应用。
背景技术
混凝土是现如今建筑行业无法取代的土木工程材料之一，其具有施工方便、经济性好等优点，被广泛的应用于实际工程领域。随着经济的飞速发展和科学技术的进步，普通混凝土因其自重大、拉伸性能差、抗裂性能低等缺陷严重的制约了普通混凝土的应用。为了满足上述需求，国内外出现了各类性能优异的混凝土，混合纤维混凝土是其中最具代表性的一种材料。
混合纤维混凝土是一种高性能、高强度的混凝土材料，将短切的金属纤维、无机非金属纤维、有机纤维在混凝土拌合过程中按一定比例掺入混凝土中，在微观结构内部改变混凝土的形态，使其具有更加优秀的力学性能。在金属纤维的选择上，通常会加入钢纤维，钢纤维因其自身拥有高强度、高性能的优点被加入混凝土中，从而提高混凝土的抗压抗折强度。单一纤维的缺点会降低混凝土的力学性能，无法满足人们对于建筑材料性能的追求。其中，钢纤维自重大、易锈蚀等缺点，在一定程度上降低了纤维混凝土耐久性。混合多种纤维，使不同种类的纤维取长补短，发挥各自的优势，增加混凝土的强度。与钢纤维相比，玻璃纤维的自重低、耐久性良好，在混凝土内部均匀分布，与水泥砂浆粘结良好，能够增强混凝土的耐久性能。不过，玻璃纤维因其自身脆，容易被破坏。椰丝纤维韧性高、自重轻，能够改善混凝土的韧性，阻止混凝土内部的裂缝的扩展。将三种纤维混合制备混凝土，使得混合纤维混凝土的强度增强。钢管混凝土是一种新型的混凝土复合材料，具有高强度、工艺简单、耐久性能良好等优点，被广泛的应用与桥梁工程和高层建筑中。
钢管混凝土指的是将混凝土浇筑到钢管中，两者共同承担荷载的工程构件。普通传统的混凝土材料已经无法满足人们对于建筑材料性能的追求，将其加入钢管构件内，对于钢管构件性能的提升已经无法满足人们的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备及应用，通过将钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维按一定的比例添加至混凝土中制备混合纤维混凝土，使得混合纤维混凝土的抗压和抗折强度相较于普通混凝土分别提高了23％和19％。由于钢管混凝土构件在受到偏心荷载作用时容易发生屈曲破坏，将混合纤维混凝土添加入钢管内，其在双向偏拉荷载作用时，强度较普通混凝土钢管提高了31％和19％。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备，所述混合纤维钢管混凝土组合结构的制备方法如下所示：
将短切的金属纤维、无机非金属纤维、有机纤维和粉煤灰在混凝土拌合过程中按一定比例掺入混凝土中得到混合纤维混凝土，再将混合纤维混凝土填充入钢管构件内。
本发明进一步设置为：所述短切的金属纤维具体为钢纤维；所述无机非金属纤维具体为玻璃；所述有机纤维具体为椰丝纤维。
本发明进一步设置为：所述混合纤维混凝土的最佳比例为混凝土94.5％，粉煤灰1.5％,钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维1％；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。
本发明进一步设置为：所述混合纤维混凝土的最佳比例还可以为混凝土96.5％，粉煤灰1.5％，钢纤维1％，玻璃纤维1％，椰丝纤维0；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。
一种混合纤维钢管混凝土组合结构的应用：所述混合纤维钢管混凝土组合结构可用于桥梁工程和高层建筑中。
综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明通过将钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维按一定的比例添加至混凝土中制备混合纤维混凝土，使得混合纤维混凝土的抗压和抗折强度相较于普通混凝土分别提高了23％和19％。再将混合纤维混凝土添加在钢管内，使得原本在受到偏心荷载作用时容易发生屈曲破坏的钢管混凝土构件，在双向偏拉荷载作用时，强度较普通混凝土钢管分别提高了31％和19％。
附图说明
图1是本发明制作工艺流程图；
图2是本发明各因素与抗压强度关系图；其中图2a为粉煤灰-抗压强度关系图，图2b为钢纤维-抗压强度关系图，图2c为玻璃纤维-抗压强度关系图，图2d为椰丝纤维-抗压强度关系图；
图3是本发明各组试块抗压强度-时间对比表；
图4是本发明各组抗压强度拟合曲线斜率图；
图5是本发明试块抗压破坏形态图；
图6是本发明抗折试块照片；
图7是本发明抗折强度表；
图8是本发明试块抗折破坏形态图；
图9是本发明试块破坏断口形态图；
图10是本发明钢管破坏情况图；其中图10a为空钢管，图10b为素混凝土钢管，图10c为第一组混合纤维混凝土钢管，图10d为第二组混合纤维混凝土钢管；
图11是本发明钢管混凝土构件的双向偏拉试验的结果图。
具体实施方式
以下结合附图1-11对本发明作进一步详细说明。
实施例1：一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备及应用，所述混合纤维钢管混凝土组合结构的制备方法如下所示：
将短切的金属纤维、无机非金属纤维、有机纤维和粉煤灰在混凝土拌合过程中按一定比例掺入混凝土中得到混合纤维混凝土，再将混合纤维混凝土填充入钢管构件内。所述短切的金属纤维具体为钢纤维；所述无机非金属纤维具体为玻璃；所述有机纤维具体为椰丝纤维。所述混合纤维混凝土的比例为混凝土94.5％，粉煤灰1.5％,钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维1％；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。所述混合纤维钢管混凝土组合结构可用于桥梁工程和高层建筑中。
实施例2：将短切的金属纤维、无机非金属纤维、有机纤维和粉煤灰在混凝土拌合过程中按一定比例掺入混凝土中得到混合纤维混凝土，再将混合纤维混凝土填充入钢管构件内。所述短切的金属纤维具体为钢纤维；所述无机非金属纤维具体为玻璃；所述有机纤维具体为椰丝纤维。所述混合纤维混凝土的比例为混凝土96.5％，粉煤灰1.5％，钢纤维1％，玻璃纤维1％，椰丝纤维0；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。所述混合纤维钢管混凝土组合结构可用于桥梁工程和高层建筑中。
试验过程：
混合纤维混凝土试块强度试验设计
试验材料：
表1
试验仪器：
表2
试验方案：加入木质素使得混凝土的粘性增加，韧性高的基础上兼具良好的工作性。作九组抗压试块，九组抗折试块，用100mm×100mm×100mm的正方体模具制作抗压组，用40mm×40mm×100mm的长方体模具制作抗折组，使用4因素3水平的正交试验方法，并通过改变不同纤维掺配比例来探究其对混合纤维混凝土力学性能的影响。选择出最优的配合比加入钢管内制作成混合纤维混凝土钢管构件，并且对混合纤维混凝土钢管构件进行双向偏拉试验。对抗折抗压试验的试块进行编组，具体编组如下表所示。本次试验一共分别制作九组抗压抗折试块，试验的因素水平设计见表3，高性能混凝土试块的配合比如下表4所示。
表3
表4(配比表内的所有原料的单位kg/m3)
试验方法：按照表4中混合纤维混凝土的设计配合比将每种材料称量好并分桶装好备用。首先将水泥、硅灰与纳米碳酸钙的混合物、粉煤灰、木质素按顺序依次倒入搅拌机内搅拌5min；其次将分离好的砂石倒入搅拌机搅拌5min；然后将水加入搅拌机内搅拌5min；最后将纤维加入搅拌机内使原材料与纤维充分搅拌5min，直至分散均匀(无明显纤维堆积结团的现象)。测试完坍落度扩展后，浇模并放在震动机上震动2min，在震动的过程中用抹刀修整模具的混凝土表面，7d之后取出试块编号分类放在避光湿凉的地方，拿去测试其相关的力学性能。本试验混合纤维混凝土填充钢管构件力学性能制作流程图如图1所示。
抗压强度试验：
在本次抗压试验中，抗压试块的尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体试块，这种尺寸的试块为非标准试块，因此在数据处理时试块的抗压强度结果要乘以0.95的尺寸转换系数即可得到最终的试块抗压强度。混凝土试块的抗压强度计算，如下列式子计算：
其中，fcu为试块的抗压强度，单位Mpa；F为试块破坏时的荷载，单位N；A为试块的承压面积，单位mm2。
具体试验步骤如下：
(1)抗压试验前，先检查试块的表面是否有破损，擦拭试块表面，将其放在压力机上，对准上下压力板的中心，确保压力板表面没有试块残留碎渣，保证试验的严谨，以免出现不必要的误差。
(2)将养护完成后试块的侧立面作为试块抗压的受力面，避免试块的受压不均不平衡，试块的标记面露出方便拍照和记录。
(3)仪器电脑将试块强度采用的加载速度设定为0.5Mpa，记录试块破坏时的抗压强度，试验的结果精确到0.1KN。
抗压强度试验结果如图2所示。从单因素分析表中可以看出，粉煤灰的掺入越多，抗压强度越低；钢纤维与玻璃纤维都是有一个极大值，纤维掺量继续增加则抗压强度下降；椰丝纤维与抗压强度之间呈反比，椰丝纤维掺量越多，抗压强度越低。图2a中粉煤灰的量与抗压强度呈反比。粉煤灰能够有效第提高混凝土的流动性与和易性，添加适量的粉煤灰可以有效的提高混凝土的抗压强度。当粉煤灰的量添加过多时，水化反应不充分导致混凝土内部产生大量的间隙对纤维的裹挟不足，导致混凝土的强度降低。图2b钢纤维对抗压强度的提升是很明显的，随着钢纤维的增加，抗压强度呈现先增后降的曲线。钢纤维本身就具有强度高的特点，在混凝土内部呈多个方向分布，能够有效地阻止混凝土内部细微裂缝的扩大延伸及大裂缝的形成，将其加入混凝土中能够增强其抗压强度。当钢纤维加入量过多时，混凝土内部存在的钢纤维所产生的缝隙变多，使得混凝土的强度降低。图2c玻璃纤维对抗压强度的增强相对于另外三种因素而言最低，玻璃纤维纤细绵长，会降低混凝土的流动性，在混凝土内部形成大量气泡，使得混凝土的强度降低。图2d椰丝纤维的长度较长且容易纠缠在一起，这也导致了椰丝纤维在一定程度上降低了混凝土的强度，但椰丝纤维在混凝土内部的纠缠可以有效地阻止混凝土的裂缝扩大和增加，对混凝土的强度起到了增强的作用。
抗压试验制作了九组100mm×100mm×100mm的试块。在搅拌场内阴暗的墙角安置养护7d后，对试块进行抗压试验，7d的抗压强度结果见表5。
各组抗压强度拟合曲线斜率：
表5
从表6上的数据可以看出，在这九组数据中，编号B3的试块的抗压性能最高，编号D3的试块的抗压强度最低。
各组试块的抗压强度：
表67d抗压强度转换28d抗压强度计算公式：
其中，f7为7d抗压强度，f28为28d抗压强度。
从抗压强度和时间的对比图可以计算出添加钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维对HPC的抗压性能有很大的提升。从斜率图可以看出，斜率越大，力的增长越大，他的刚度也就越大。这也存在几种原因，由于混凝土浇筑入模，振捣模具不充分，使得混凝土内部存在大量的孔隙，使得试块的力学性能降低，在万能试验机施加的压力之下，混凝土的承载力过载，斜率变大。纤维易积聚，在搅拌浇筑的过程中未能保证纤维平均分布于每组试块，导致试块的抗压强度存在一定的偏差，斜率也会随之增大。粉煤灰的量过多使得混凝土的水化反应没有那么充分，使得混凝土试块的内部的纤维无法获得足够的裹挟力，对试块的抗压强度产生了影响。
试块经过的养护进行抗压试验，在所有的各组实验中分别选取了几组具有代表性的试块来进行抗压试验破坏分析，由裂缝形态和裂缝的倾斜角度来判断钢纤维、玻璃纤维和椰丝纤维对高强混凝土的抗压强度所起到的作用，试块破坏的形态如图5所示。
由抗压强度试验结果表明B组B 3试块的抗压强度最高，当试块发生抗压破坏时，试块表面出现了几条倾斜程度较小倾斜细缝，且裂缝与裂缝之间的交错没有那么明显，无明显的锯齿状裂缝，破坏时缝隙较窄，破坏前具有一定的挠度，挠度较小。分析破坏的形态可以知道纤维对混凝土起到了一定的约束作用，但由于购买的纤维长度较短，混凝土对纤维提供的裹挟作用较小，且钢纤维在搅拌浇筑时没办法保证每块试块都能充分加入钢纤维，不能够充分地发挥钢纤维对混凝土起到优秀的抗压性能。
由抗压强度试验结果表明，D组D 3试块的抗压强度最低，当试验进行的过程中试块表面的裂缝出现多条较粗的裂缝，裂缝有明显的锯齿状的裂缝，破坏时出现了大量的表皮剥落的现象。抗压强度低主要是由于买回来的椰丝纤维的长度较长，而且椰丝与椰丝之间相互交缠，容易形成孔隙，但纤维充分发挥其阻裂的能力，增强混凝土试块的延性，避免破坏时试块的横向挤压过于明显。
由抗压试验的结果表明，C组试块的抗压强度处于各组试块的抗压强度的中间水平。当试块进行抗压试验时，试块发生破坏，试块表面的裂缝呈现较大的锯齿状倾斜的裂缝，玻璃纤维在试块开裂时起到了一定的约束作用，试块的横向挤压变形破坏处可以看到试块的纤维聚集较多，也可以看出玻璃纤维对试块的约束作用。
从各组试块的抗压试验的截面可以看出，由于粉煤灰的掺入量较多，混凝土的水化反应相对而言没有那么充分，对纤维的裹挟无法很充分，对抗压性能和抗折性能都有一定的影响。B组试块的整体抗压性能最优秀；C组次之，A、D组的抗压性能相对来说较差，由于纤维较长导致混凝土中易形成孔隙，使得混凝土对纤维的裹挟力没有那么的优秀。
正交试验直观分析可以方便清楚地得出试验所需要的最佳配比方案，直观分析可以明显的将各个因素水平的变化与试验误差所导致的试验结果差异区别开来。因此本次试验采取了直观分析来对各组的试验结果进行进一步的分析。本次试验采用的是4因素3水平的正交试验的直观分析方法，抗压强度直观分析结果见表7所示。
表7
由表7可以看出最优的组合为X3Y3Z2P2，钢纤维对于抗折强度的影响最大，椰丝纤维对于抗折强度的影响最小。通过正交试验K值结果所得的最优组合，确定最佳的配比为：粉煤灰掺入量1％，钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维1％，水泥0.36Kg，质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物0.036Kg，砂石0.24Kg，木质素0.04Kg，水0.4Kg。
抗折强度试验：
抗折试验所用的试块的尺寸为40mm×40mm×100mm的长方体试块。因试块尺寸的影响，试块所得到的抗折强度数值要乘以尺寸系数0.85。试块的最终抗折强度按下式计算：
其中，ff为抗折强度，单位Mpa；F为抗折破坏荷载，单位N；L为试块底部支座间距，单位mm；b为试块的截面宽度，单位mm；h为试块的截面高度，单位mm。
具体试验步骤如下：
(1)抗折试验开始前确定抗折试验机上面的支座位置是否调整到合适的位置，试块的摆放位置是否按照要求摆放。
(2)试块摆放好后，启动抗折试验机，合理调整机器加荷的速度，不宜过快，慢慢地与试块接触，让试块的手里均匀。
(3)抗折试验的加速度为0.05Mpa，且加载应均匀、连续。记录最大破坏荷载时，结果应精确到0.1KN。
在抗折试验中，一共制作了九组40mm×40mm×100mm试块。在搅拌场阴暗墙角养护7d后，将试块放置在万能试验机上进行抗折强度试验，抗折强度试验的结果如图6所示。由表8可知，在这9组试验数据中，编号D2的试块的抗折强度最高，编号A1的试块的抗折强度最低。
表8
I组的试块抗折强度最优，在抗压试验过程中，试块表面的混凝土开始脱落渐渐地出现起皮和脱落的现象，破坏前具有一定的挠度，挠度较小，破坏的形态可以看出纤维对混凝土起到了约束的作用。B组混凝土试块在受力过程中会发出细微的嘶嘶声，破坏的时间相对其他三组试块长些，表现出来的抗折强度较优秀。在抗折过程中先是出现较小的起皮随后剥落的现象，伴随着细微的裂缝且不断地延伸过程中发生分散的现象，破坏时呈现了一定的挠度，一定程度上避免了直接发生脆性破坏。C组混凝土试块在抗折破坏过程时，试块的边角直接压碎，试块未形成多条贯通缝，破坏表现出了脆性破坏的特点更为明显。A组试块的抗折性能最差，没有添加任何的纤维的基础试块，没有纤维提供的约束与裹挟使得混凝土在抗折试验的过程中表现出了较大的挠度，发生了脆性破坏。
正交试验直观分析可以方便清楚地得出试验所需要的最佳配比方案，直观分析可以明显的将各个因素水平的变化与试验误差所导致的试验结果差异区别开来。因此本次试验采取了直观分析来对各组的试验结果进行进一步的分析。本次试验采用的是4因素3水平的正交试验的直观分析方法，抗折强度直观分析结果见表9所示。
表9
由表9可以看出来最佳的组合为X3Y3Z2P2，粉煤灰对于抗折强度的影响最大，钢纤维的影响最小。通过正交试验K值结果所得的最优组合，确定最佳的配比为：粉煤灰掺入量1％，钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维1％，水泥0.36Kg，硅灰0.036Kg，砂石0.24Kg，木质素0.04Kg，水0.4Kg。
由正交试验分组结果表7和表9结果可知，试验9抗压、抗折性能最佳，其配比为粉煤灰掺入量1％，钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维0％，水泥0.36Kg，质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物0.036Kg，砂石0.24Kg，木质素0.04Kg，水0.4Kg。
通过改变粉煤灰、钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维的掺入量来制作9组试块，用这些试块来进行抗压强度和抗折强度的试验，根据试验的结果数据进行分析，利用正交试验的直观分析方法来确定最佳的配合比。主要的结论如下：
(1)在抗压强度试验中，通过直观分析可以看出钢纤维表现出了优秀的力学性能，增强了试块的抗压强度，玻璃纤维对于试块的抗压强度的影响最小。试块抗压强度较弱的原因是粉煤灰加入的量过多导致水化反应不完全，混凝土对纤维的裹挟不足，抗压强度降低。再者由于购买的椰丝纤维过长，容易使混凝土内部产生孔隙。
(2)抗折试验中，通过直观分析钢纤维的表现最佳，粉煤灰和玻璃纤维次之，椰丝纤维对试块的抗折性能影响最低。
(3)经过正交试验直观分析获得K值结果(B1)与正交分组试验测试结果(B2)，得出了两组最佳的配合比。以这两组配合比来制作钢管混凝土构件进行双向偏拉试验。
混合纤维填充钢管混凝土构件双向偏拉试验：
针对钢管混凝土构件在受到偏心荷载作用时，容易发生屈曲破坏。选择两组最佳配合比，将其制作成钢管混凝土构件，进行双向偏拉试验。分析其荷载位移曲线图可以知道在双向偏拉荷载作用时，构件的位移，从而可以知道构件的强度是否得到了增强。
制作3根冷弯方钢管，试件的部分参数见表10。目前工程中常用的钢管混凝土试件含钢率一般在0-0.2之间，考虑到实验加载的吨位和条件的限制，试件的外边长B选择为100mm，钢管的壁厚t选择3.5mm，采用的钢材为Q235，3根方钢管的净长度为300mm，上下端板的尺寸均为450mm×300mm×30mm，总长度为360mm。
填入钢管内的水泥强度为C42.5。
表10
注：其中，“B”代表外边长为“100mm”的试件；“0、1、2”分别代表钢管内未填充混凝土，填充了C42.5的混凝土；α、B/t分别代表含钢率和宽厚比。
将应变片贴于钢管二分之一高度处，长的一面贴5条应变片，短的一面贴3条应变片，并在三分之一高度处长的一面贴2条应变片，短的一面贴1条应变片。然后用AB胶涂在应变片上，防止应变片掉落。
浇筑钢管混凝土时，用振动棒伸入钢管内进行振动，将混凝土振捣均匀无气泡，浇筑完成后，将振动棒置于钢管上端板用手按住振动，保证混凝土振捣密实，避免内部存在大量的气泡从而影响混凝土的强度。放在搅拌室内每天浇水养护14d。
为了使试件变形测量的更加准确，在试验前先用打磨机将整个钢管外表面的铁锈打磨干净，然后将应变片测点位置打磨光滑，便于贴应变片。打磨后在测点处涂抹酒精，除去铁渣和灰尘，贴上应变片。接着用长的细导线将应变片和应变仪连接起来，在连接应变片时按照顺时针的方向来连接，一一对应地连接到应变仪上，这样方便后期数据处理。
双向偏拉试验：按上述的最佳配比配置混合纤维混凝土，将混合纤维混凝土添加至钢管中。钢管的力学性能参数如表11所示。
表11
注：t为钢材的壁厚，fy、fu分别为钢材的屈服和抗拉强度，Es为钢材的弹性模量。
试验正式加载前，先对试件进行10KN的拉力荷载预载，目的是为了使试件之间紧密接触，并随时观察应变仪的数据变化。仪表示数正常，开始正式加载，加载速率为0.01mm/s，一级一级往上加，随时观察应变仪上的读数和试件的外观变化。直至试件发生断裂，此时停止加载并缓慢地卸载试件。
空钢管B0：加载初期，由于试件处于弹性阶段，在加载的过程中并未观察到试件有明显的变形。随着荷载的增加，当荷载加载到67.8KN时，未听到声响，但是能明显的观察到距离上端板三分之一的位置出现了水平的裂缝。此时停止加载，观察破坏见图10(a)。26填充了混凝土的钢管构件，试件B1加载前期加载并不明显，加荷载10KN为一级，不断地往上加，当加载到100.4KN时，听到了细微的撕裂声，钢管构件出现了一条水平裂缝，处于距离下短板三分之二处。卸载观察破坏见图10(b)。试件B2的现象与B1相似，钢材断裂位于中间段位置，卸载观察破环见图10(c)。
三组钢管混凝土构件的荷载位移曲线图相似，在加载前期，荷载与位移呈线性的关系，此时的混合纤维混凝土钢管构件处于弹性阶段。由于钢管内填充了混凝土，构件的弹性阶段的刚度得到了提升。加载中期构件屈服，位移在不断变大荷载的波动较小。经过屈服阶段，构件无法承受仪器施加的偏心力，破坏了构件的完整，出现了裂缝。由图11可知，通过正交分析方法所设计的两组配合比制作的混合纤维混凝土钢管构件的力学性能得到了增强。钢管构件在被破坏时，可以观察到钢管的破坏位置并不在钢管的焊接位置，这说明钢管构件很好地发挥了作用。中间的钢管构件在破坏时中间部位的横向挤压使得钢管构件出现了褶皱，是一种非常常见的一种钢材破坏形态，说明试件的延性优秀。钢纤维、玻璃纤维、椰丝纤维增强钢管构件的最大荷载值比普通钢管混凝土构件的值大19％和31％。
fck＝0.67fcu
γm＝1.04+0.48ln(ζ+0.1)(方、矩形钢管混凝土)
Wscm＝B3/6
fscy＝(1.18+0.85ζ)fck(方、矩形钢管混凝土)
Mu＝γmWscmfscy
式中：ζ为约束系数，As和Ac分别为钢管和混凝土横截面积，fy为钢管的抗拉强度，fck为立方体轴心抗压强度标准值，fcu为立方体抗压强度标准值，Wscm为钢管混凝土截面抗弯模量，fscy为实心或空心钢管混凝土的组合抗压强度标准值，γm为屈服强度，Mu为钢管混凝土承载力。
承载力计算结果与测量结果的比较：
表12
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备，其特征是：所述混合纤维钢管混凝土组合结构的制备方法如下所示：
将短切的金属纤维、无机非金属纤维、有机纤维和粉煤灰在混凝土拌合过程中按一定比例掺入混凝土中得到混合纤维混凝土，再将混合纤维混凝土填充入钢管构件内。
2.根据权利要求1所述的一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备，其特征是：所述短切的金属纤维具体为钢纤维；所述无机非金属纤维具体为玻璃；所述有机纤维具体为椰丝纤维。
3.根据权利要求1所述的一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备，其特征是：所述混合纤维混凝土的最佳比例为混凝土94.5％，粉煤灰1.5％,钢纤维2％，玻璃纤维1％，椰丝纤维1％；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。
4.根据权利要求1所述的一种混合纤维钢管混凝土组合结构的制备，其特征是：所述混合纤维混凝土的最佳比例还可以为混凝土96.5％，粉煤灰1.5％，钢纤维1％，玻璃纤维1％，椰丝纤维0；其中混凝土包括1份水泥，0.8份砂石，0.1份质量比为1:1的硅灰与纳米碳酸钙的混合物，1.1份水。
5.一种混合纤维钢管混凝土组合结构的应用，其特征是：所述混合纤维钢管混凝土组合结构可用于桥梁工程和高层建筑中。
Priority Applications (1)
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