CN202039455U - 中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型是中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，尤其适用于轻质、高强的钢管混凝土结构技术领域。本实用新型包括内外两层钢管和填充在两钢管之间的活性粉末混凝土，内钢管和外钢管同轴放置。该组合构件提高了活性粉末混凝土的抗压强度和承载能力，减小了构件的变形，提高了延性，减小了构件的徐变；与钢管活性粉末混凝土组合构件相比，利于活性粉末混凝土的养护，节省活性粉末混凝土材料用量，提高抗弯刚度和其稳定性，减轻构件的自重，提高抗震性能，并降低造价。

Description

中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件

技术领域

本实用新型是中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，尤其适用于轻质、高强的钢管混凝土结构技术领域。 

背景技术

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简写为RPC)，又称超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete，简写为UHPC)，由于其制备、施工工艺的不同，使其力学性能和变形能力都区别于普通混凝土和高强混凝土，包括：无粗骨料，最大限度地减小缺陷尺寸；掺加钢纤维，增加韧性；使用高效减水剂，降低水胶比和孔隙率；高温养护，促进胶凝材料的水化反应。因此，与普通混凝土和高强混凝土相比，有超高强度、高韧性、高耐久性和体积稳定性优良的优点，适用于对结构有高强、轻质要求的工程领域。但是，未加钢纤维的活性粉末混凝土变形性能较差，脆性大，破坏时几乎没有征兆，掺入钢纤维虽有一定的阻裂性能，增加材料韧性，并可使活性粉末混凝土呈现一定的塑性，但效果有限，同时掺入钢纤维也降低了活性粉末混凝土的和易性。 

钢管活性粉末混凝土组合构件，简称钢管活性粉末混凝土或钢管RPC，继承了活性粉末混凝土和传统钢管混凝土性能上的各项优点：构件的延性大大提高，有效地克服了活性粉末混凝土脆性大和破坏时无明显征兆的问题；在受压过程中，由于钢管对活性粉末混凝土的环向约束作用，使构件的承载力大于活性粉末混凝土和钢管承载力的简单相加，提高了活性粉末混凝土的抗压强度和柱体的承载能力；免支模，施工方便、耐火性能良好。 

但钢管活性粉末混凝土仍存在以下几个问题：活性粉末混凝土对养护要求较高，过厚的活性粉末混凝土不利于养护；钢管活性粉末混凝土承载力的提高减少了对横截面积的需求，在某些情况下需要提高抗弯刚度以增加其稳定性；活性粉末混凝土用量多，造价高。 

中空夹层钢管混凝土组合构件，也称中空夹层钢管混凝土或双钢管混凝土构件，除继承了传统的钢管混凝土组合构件的优点，还具有抗弯刚度大，自重轻、抗震性能好等优点，但由于采用了普通混凝土和高强混凝土，该构件形式的轻质、高强性能还有待进一步提高。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服了现有活性粉末混凝土构件的上述缺陷，提供了一种中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，该组合构件提高了活性粉末混凝土的抗压强度和承载能力，减小了构件的变形，提高了延性，减小了构件的徐变；与钢管活性粉末混凝土组合构件相比，利于活性粉末混凝土的养护，节省活性粉末混凝土材料用量，提高抗弯刚度和其稳定性，减轻构件的自重，提高抗震性能，并降低造价。 

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括包括内钢管，外钢管和浇筑在内钢管和外钢管之间的活性粉末混凝土。 

所述的内钢管和外钢管纵向中心轴线重合或平行。 

所述的活性粉末混凝土为掺入钢纤维或不掺入钢纤维的活性粉末混凝土。 

所述的内钢管和外钢管均为直管或弯管。 

所述的内钢管和外钢管沿长度方向是等截面或变截面。 

本实用新型的制作步骤如下： 

1)对内钢管/外钢管进行选型； 

2)将内钢管套入外钢管并封固内外钢管的同一端； 

3)将活性粉末混凝土浇筑于内钢管与外钢管之间，并进行养护。 

中空夹层钢管活性粉末混凝土继承并整合了钢管活性粉末混凝土和中空夹层钢管混凝土的优点，更利于活性粉末混凝土材料的工程应用，主要有以下优点： 

延性效果和钢管活性粉末混凝土相似，有效地克服了活性粉末混凝土脆性过大和破坏时无明显征兆的问题； 

在受压过程中，由于钢管对活性粉末混凝土的环向约束作用，使构件的承载力大于活性粉末混凝土和钢管承载力的简单相加； 

钢管活性粉末混凝土承载力的提高减少了对横截面积的需求，中空夹层钢管活性粉末混凝土提高了抗弯刚度以增加其稳定性； 

外钢管尺寸不变的情况下，通过合理的设计，可在保证承载力不降低的保持力学性能，有利于减轻构件的自重，提高抗震性能； 

活性粉末混凝土对养护要求较高，中空夹层钢管活性粉末混凝土减小了活性粉末混凝土的厚度，更利于活性粉末混凝土的养护； 

活性粉末混凝土和钢材价格较高，中空夹层钢管活性粉末混凝土通过活性粉末混凝土和钢材的合理搭配，增加了材料的利用率，有利于控制造价。 

免支模，施工方便、耐火性能好。 

附图说明

图1为圆形内钢管/外钢管横截面示意图； 

图2为方形内钢管/外钢管横截面示意图； 

图3为矩形内钢管/外钢管横截面示意图； 

图4为椭圆内钢管/外钢管横截面示意图； 

图5为八边形内钢管/外钢管横截面示意图； 

图6为内钢管外钢管均为圆形截面的轴心对称中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面示意图； 

图7为内钢管为圆形截面，外钢管为八边形截面的轴心对称中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面示意图； 

图8为内钢管为圆形截面，外钢管为方形截面的轴心对称中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面示意图； 

图9为内钢管外钢管均为圆形截面的偏心中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面示意图； 

图10为中空夹层钢管活性粉末混凝土组合直柱纵向剖面图； 

图11为中空夹层钢管活性粉末混凝土组合弯柱纵向剖面图； 

图12为变截面中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱纵向剖面图； 

图中：1a、内钢管，1b、外钢管，2、活性粉末混凝土。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明： 

首先内钢管1a和外钢管1b进行选型，内钢管1a内无填充物。将内钢管1a同轴套入外钢管1b并封固内钢管1a和外钢管1b的同一端，将活性粉末混凝土2浇筑于内钢管1a和外钢管1b之间，并进行养护。 

内钢管1a和外钢管1b可用的典型截面形式如图1～图5所示，包括圆形、方形、矩形、椭圆形、多边形，内钢管1a和外钢管1b可以在这些截面形式中进行任意搭配，内钢管1a的外径要小于外钢管1b的内径。 

内钢管1a和外钢管1b的搭配应考虑活性粉末混凝土2的养护要求，在中空 夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面上活性粉末混凝土2厚度较厚的情况下应优先选用活性粉末混凝土2厚度均匀的截面形式，以内钢管1a为圆形钢管的图6～图8为例，在中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面上，活性粉末混凝土2的不均匀性依次增强。 

一般应采用轴心对称的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面，在特殊情况下，如大偏心受压可考虑采用偏心中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱横截面，如图9所示，并可通过在活性粉末混凝土2厚度较薄的受拉区配置一定数量的纵向钢筋提高构件的抗拉性能。 

中空夹层钢管活性粉末混凝土组合柱可以是直柱，如图10所示，也可以是弯柱，如图11所示；横截面在构件纵向分布可以是等截面，如图10、图11所示，也可以是变截面，如图12所示，应根据实际受力情况灵活选用。 

活性粉末混凝土2可以加钢纤维，也可以不加钢纤维，在不加钢纤维的情况下，构件承载力略为下降，其它性能如延性性能仍有保证，同时活性粉末混凝土的和易性提高，更易于制备。 

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 

Claims (6)

1.一种中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：包括内钢管(1a)，外钢管(1b)和浇筑在内钢管(1a)和外钢管之间的活性粉末混凝土(2)。

2.根据权利要求1所述的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：所述的内钢管(1a)和外钢管(1b)纵向中心轴线重合或平行。

3.根据权利要求1所述的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：所述的内钢管(1a)和外钢管(1b)均为直管。

4.根据权利要求1所述的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：所述的内钢管(1a)和外钢管(1b)均为弯管。

5.根据权利要求1所述的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：所述的内钢管(1a)和外钢管(1b)沿长度方向是等截面。

6.根据权利要求1所述的中空夹层钢管活性粉末混凝土组合构件，其特征在于：所述的内钢管(1a)和外钢管(1b)沿长度方向是变截面。 

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