[發(fā)明專利]FRP管型材海砂速凝混凝土組合柱

在審

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• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110056130A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 盧亦焱;梁鴻駿;劉真真;唐文水;趙曉博;朱浩然
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;C04B28/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 艾小倩

本發(fā)明公開了一種FRP管型材海砂速凝混凝土組合柱，包括外層FRP纏繞管、內部FRP拉擠型材和其間的海砂速凝混凝土。外層FRP管為混凝土提供環(huán)向約束，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了柱的承載力和延性；FRP拉擠型材提供軸壓、彎曲抗力，降低混凝土的收縮變形，防止組合柱的屈曲，提高了組合柱的彎曲剛度和整體穩(wěn)定性。此外，由于FRP良好的耐腐蝕能力和耐久性，該組合柱可采用由海水、海砂(或珊瑚砂)、珊瑚石等海洋材料與水泥、速凝劑拌合而成的混凝土，極大地提高了海洋資源的利用率，特別是對于遠洋島礁工程，該組合柱能滿足就地取材、快速施工、耐久性好的要求。

技術領域

本發(fā)明涉及建筑工程技術領域，具體是指一種FRP管型材海砂速凝混凝土組合柱。

背景技術

我國幅員遼闊，有著漫長的海岸線，在廣闊的海洋中，有著豐富的海洋資源。如在土木建筑行業(yè)，可利用的海水、海砂和珊瑚礁石體量巨大，且海運成本比陸運成本更低。但由于海水中含有大量的氯離子可導致鋼筋銹蝕，嚴重影響混凝土的結構承載力與耐久性。盡管工程界提出了海砂淡化法、添加阻銹劑法、鋼筋處理等防銹蝕措施，但由于技術和成本問題，這些方法的使用仍受限制。特別是對于缺少物資、機械的遠洋島礁工程，過于復雜的處理工序和昂貴的成本并不現(xiàn)實。

為了從根本上解決鋼筋銹蝕問題，材料替換是一個有效的方法。纖維增強復合材料(FRP)作為一種高性能新型結構材料，具有輕質高強、耐腐蝕性和很強的可設計性，將其制作成布、板、筋、柵格、管等多種形式與混凝土組合，既能適應惡劣的海洋環(huán)境，還能就地取材，使用未經處理的海水、海砂、珊瑚石，大大降低原材料的運輸量，是適宜島礁開發(fā)的一種方式。

FRP管對混凝土有較好的約束性，使混凝土處于三向受力狀態(tài)，能大幅提高承載能力、延性以及抗震性能。已有研究成果中FRP管中多采用普通混凝土，而對全珊瑚海水混凝土的研究表明，全珊瑚海水混凝土的劈裂抗拉強度、抗折強度均大于相同立方體抗壓強度等級的普通混凝土和普通輕集料混凝土，而軸心抗壓強度則介于普通混凝土和普通輕集料混凝土之間；此外，全珊瑚海水混凝土的靜彈性模量略低于普通混凝土，但高于普通輕集料混凝土；全珊瑚混凝土的泊松比為0.25～0.28。而對于海砂速凝混凝土，已有研究表明經過簡單物理篩選處理的海砂速凝混凝土相對于河砂混凝土，其力學性能并未有明顯的差異，且海砂與粉煤灰、礦渣等混凝土摻加劑有一定的相容性。而對于海洋島礁工程，其建造要求輕質、快速和耐腐蝕，且島礁工程通常建筑高度不大，承載力并不要求非常高強。鑒于此，完全就地取材的珊瑚石、海砂(或珊瑚砂)可作為混凝土中的粗細骨料，由此澆筑而成的海砂速凝混凝土在FRP管的約束下，能達到承載力要求。此外，在配制海砂速凝混凝土時，摻加一定量的速凝劑，能大大縮短海砂速凝混凝土的凝結硬化時間，滿足海洋環(huán)境施工速度要求。

在FRP管中嵌入FRP型材，可顯著提高構件的抗壓、抗彎和穩(wěn)定性能，當前的研究中FRP型材多采用十字形、工字形和H形，型材并沒有與FRP管相連接，在澆筑混凝土前還需要進行型材的定位，當FRP管和型材連接時，截面被分成幾部分，可以減小混凝土的早期收縮，使約束效果更好。內部型材采用十字和方形組合型材時，其抗彎剛度更大，大大提高結構的承載力和穩(wěn)定性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是設計一種FRP管型材海砂速凝混凝土組合柱，以解決遠洋島礁工程中取材不便、施工困難、耐久性差以及承載力不足的問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的FRP管型材海砂速凝混凝土組合柱，包括柱體，其特征在于：所述柱體包括外層FRP管，內部FRP拉擠型材和其間的海砂速凝混凝土；所述外層FRP管為圓形FRP纏繞管；外層FRP管中布置占外層FRP 管外表面積20％-30％的縱向纖維；所述內部FRP型材由十字拉擠型材和方形拉擠型材組合而成；所述十字拉擠型材沿組合柱橫截面布置且十字拉擠型材與外層 FRP管內壁連接；所述方形拉擠型材至于柱體內部且與十字拉擠型材同中心軸布置；所述外層FRP管與內部FRP拉擠型材均采用工廠預制且拼裝連接，共同構成海砂速凝混凝土的澆筑模板，所述海砂速凝混凝土填充于澆筑模板內的空隙中。