[發明專利]一種纖維增強材料與超高性能混凝土管充填普通混凝土組合柱及其生產方法

在審

• 申請號: 202011500296.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112695953A
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 何真;劉磊;蔡新華;梁辰
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: E04C3/34
• 分類號: E04C3/34;C04B28/04;C04B111/56
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

本發明公開了一種纖維增強材料與超高性能混凝土管充填普通混凝土組合柱，包括超高性能混凝土管,以及包覆于超高性能混凝土管外部的纖維增強材料,以及填充于超高性能混凝土管內腔中的核心現澆混凝土。生產方法，制作超高性能混凝土管，采用濕粘法粘貼纖維增強材料于超高性能混凝土管外壁，以及于超高性能混凝土管的內腔中灌入核心現澆混凝土形成組合柱。采用纖維增強材料(FRP)與超高性能混凝土(UHPC)管共同約束核心現澆混凝土，延緩核心混凝土開裂和側向膨脹變形，極大提升組合柱的承載力、變形性能、延性；可以大幅減小截面尺寸和減輕自重，進一步提升組合柱的抗震性能；具有更優異的耐高溫、耐腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及建筑材料及結構工程領域，尤其涉及一種纖維增強材料與超高性能混凝土管充填普通混凝土組合柱及其生產方法。

背景技術

超高性能混凝土(UHPC)作為最新一代先進水泥基材料，其市場應用潛力巨大，超高性能混凝土預制管，兼作鋼筋混凝土的永久模板提高施工效率取得良好經濟效益，與核心鋼筋混凝土共同作用提高承載力、剛度和延性，同時作為鋼筋混凝土保護層可以有效阻止水分和侵蝕介質進入，從而顯著提升耐久性能和使用壽命。

外部纏繞包裹纖維增強材料與超高性能混凝土聯合約束，延緩核心混凝土開裂和側向膨脹變形，進一步提升組合柱的承載力和抗震性能，起到“二道防線”的功能作用，有望成為極端環境條件下的超高性能組合結構。

目前普通鋼筋混凝土柱存在截面積大、自重大、承載力低、延性差、耐久性能差等缺點。傳統鋼管混凝土組合柱雖一定程度彌補了普通混凝土柱的上述不足，但存在抗腐蝕與耐火性能差，易局部屈曲而提前失效破壞，使得鋼管的作用得不到充分發揮，此外，鋼管與混凝土屬于兩種不同材料變形協調不一致，混凝土收縮還可能造成鋼管與混凝土的界面黏結失效、脫空等現象。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種纖維增強材料與超高性能混凝土管充填普通混凝土組合柱及其生產方法，以克服上述現有技術中的不足。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種纖維增強材料與超高性能混凝土管充填普通混凝土組合柱，包括超高性能混凝土管,包覆于超高性能混凝土管外部的纖維增強材料,以及填充于超高性能混凝土管內腔中的核心現澆混凝土，纖維增強材料包覆于超高性能混凝土管外部共同作為核心現澆混凝土的環向約束，超高性能混凝土管兼做永久模板且與核心現澆混凝土共同承受豎向荷載。

進一步地：超高性能混凝土管的原材料組分包括水泥、硅粉、粉煤灰微珠、石英砂、鋼纖維、聚羧酸高性能減水劑和水。

更進一步地：所用水泥為P.O 52.5普通硅酸鹽水泥；

硅粉的SiO₂含量95％；

粉煤灰微珠為規則球形玻璃狀，主要化學組分是SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO；

石英砂為6目～150目連續集配，其中，6目～10目、80目～150目占比為5％～10％，10目～18目、18目～35目、35目～80目占比為20％～30％；

鋼纖維，長度為13mm～20mm，直徑0.22mm～0.3mm，抗拉強度大于2000MPa，鋼纖維體積含量為2％～3％；

聚羧酸高性能減水劑的減水率為30％～35％。

進一步地：超高性能混凝土基材內摻鋼纖維，鋼纖維種類包含平直型、端鉤型、扭轉型和多種類型混合。

進一步地：超高性能混凝土管養護制度包含自然養護和蒸汽養護。

進一步地：超高性能混凝土管內、外截面形狀包含圓形、橢圓形、方形、矩形和多邊形的不同組合，管壁厚度可以按照結構設計需要進行選擇。