[發明專利]全海洋鋼管混凝土構件及其應用方法

在審

• 申請號: 201410459531.7
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104264903A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 查曉雄;王維肖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;E01D19/00;E02B17/00;C04B28/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 韓英杰

技術領域

本發明屬于沿海地區及海島的工業與民用建筑結構中實心鋼管混凝土領域，提供了一種全海洋鋼管混凝土構件及其應用方法。

背景技術

普通鋼管混凝土細骨料及淡水都要從遙遠的內陸運來，故采取普通鋼管混凝土時建筑材料的成本十分高。柱即在鋼管內部灌注河砂混凝土制成的構件，不能利用海砂和海水。普通鋼管混凝土不適合用在偏遠的海島上，因為在海島上可供利用的資源有限，尤其是拌合混凝土所用的粗

現有技術中一種改進方案采用海砂混凝土柱，雖可以利用海砂，但需要淡化處理，但是中國作為淡水資源相對匱乏的國家洗凈的方式成本太高，而且淡化處理用的廢水的排放也會污染環境。

另一現有技術改進方案采用珊瑚鋼管混凝土柱，如CN102808480A其使用海砂做細骨料，珊瑚做粗骨料，加上淡水和水泥制成。由于鋼管混凝土在密閉的使用情況下，缺少氧氣和水，不構成腐蝕的條件，故含氯離子的珊瑚混凝土可直接使用。但是珊瑚鋼管混凝土柱是相對環保和節約的，海砂和珊瑚都可以就地取材，但是在制作過程中需要淡水，造價比較高，工藝也比較復雜。

綜上，以上三種構件成本高，經濟效益不是最優，也不符合國家可持續發展的戰略。

發明內容

本發明針對現存沿海地區和海島的鋼管混凝土構件中存在的不足，為了保證工程結構的安全性、方便性、經濟性，提出全海洋鋼管混凝土構件的形式，以適應沿海地區和海島的地域特點，可以就地取材，節省資源，具有很好的發展前景。隨著研究工作的深入和完善，其應用范圍將不斷擴大。

本發明全海洋鋼管混凝土構件是包括鋼管和混凝土，混凝土至于鋼管內部，所述混凝土由珊瑚，海砂，海水和水泥組成。

由珊瑚做粗骨料，海砂做細骨料，加上海水和水泥按一定配比制成的。

所述全海洋鋼管混凝土構件用不經處理的海水直接澆筑混凝土。

其中，珊瑚，海砂，海水和水泥的重量配比和市售混凝土一致，其中，用珊瑚等質量代替市售混凝土砂石。

本發明提供的一種鋼管珊瑚混凝土構件中的珊瑚碎屑采用南海島礁的珊瑚碎屑，主要成分是文石和高鎂方解石，碳酸鈣含量高達96％以上，對珊瑚礁進行簡單的搗碎處理，以一定的粒徑大小直接將珊瑚礁碎屑直接摻入到混凝土中，部分或者全部取代普通鋼管混凝土中的粗骨料。

采用粒徑為20mm～50mm形狀不規則的珊瑚碎屑作為粗骨料，等質量取代市售水泥中的砂石。

要想保證珊瑚混凝土的抗壓強度達到20MPa，粗細骨料在50％左右，水灰比在0.5左右。所述水灰比是指混凝土中海水的用量與粗細骨料和水泥總用量的比值。

例如混凝土設計強度為C30，水灰比W/C為0.43，砂率βs為33％。設每立方米混凝土拌合物質量為2400kg，則基準配合比，水泥：海水：海砂：珊瑚＝453:195:578:1174。

鋼管試件尺寸為D×L×t＝133mm×400mm×4mm，其中底端用尺寸為160mm×160mm×6mm的蓋板焊接，鋼管混凝土澆注好后，會出現2～3mm的收縮，采用高強砂漿磨平待其凝固后，用尺寸為160mm×160mm的蓋板焊接。

內部混凝土養護28天后，即可基本達到設計強度。在軸向壓力的作用下，外部鋼管1對內部混凝土提供環向約束作用，使核心混凝土處于三向受壓的狀態，可大大提高其抗壓強度，同時鋼管1內部填充混凝土，避免鋼管發生失穩，從而提高了構件的整體力學性能。

和以往的利用海砂的鋼管混凝土構件不同，全海洋鋼管混凝土構件是利用不經處理的海水制作的。

鋼管珊瑚混凝土構件中的珊瑚碎屑采用南海島礁的珊瑚碎屑，主要成分是文石和高鎂方解石，碳酸鈣含量高達96％以上，對珊瑚礁進行簡單的搗碎處理，以一定的粒徑大小直接將珊瑚礁碎屑直接摻入到混凝土中，部分或者全部取代普通鋼管混凝土中的粗骨料。這種方法可以減少砂石骨料和淡水資源對內陸的依賴。

因為實心鋼管混凝土是完全密封的，氧氣和海水含量是很有限的，雖然海砂和海水中有很多氯離子，但不作為限制條件，故腐蝕作用很小，在使用期限內可以忽略不計，這樣在全海洋鋼管混凝土中可以直接利用海水澆筑混凝土。

綜上所述，全海洋鋼管混凝土使用不加處理的海水，但是并不會發生腐蝕作用，這樣既可以保證鋼管混凝土三向受壓，提高穩定承載力和抗壓強度的優秀工作性能，又節省資源。

本發明全海洋鋼管混凝土構件的應用方式包括但不限于：高聳結構(柱和樁)；高層或超高層建筑(柱和樁)；工業廠房(柱)；海洋平臺結構的支架柱(柱)；高架鐵路橋或公路橋(柱和桁肋拱)。