[發明專利]一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱

在審

• 申請號: 202110913334.8
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113585622A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 陳宗平;徐煒圣;龐云升;覃偉恒;周濟
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: E04C3/30
• 分類號: E04C3/30;E04C3/34;C04B28/00
• 代理公司: 廣西中知科創知識產權代理有限公司 45130
• 代理人: 韋莎

本發明公開了一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱，屬于海洋建筑工程結構技術領域。本發明的內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱由海水混凝土、鋁合金管以及CFRP布組成；所述CFRP布粘貼于鋁合金管內壁形成CFRP?鋁合金復合管，所述海水混凝土填充于CFRP?鋁合金復合管內。本發明的復合柱利用鋁合金管和CFRP作為外部結構，通過對內部混凝土的約束作用，可顯著提高復合柱結構的耐腐蝕性能、承載力、抗震能力等使用性能。

技術領域

本發明涉及海洋建筑工程結構技術領域，具體涉及一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱。

背景技術

目前鋼管混凝土這類組合結構由于其良好的力學和抗震性能在土木工程中已被廣泛應用，但由于鋼管易受腐蝕，導致其在后期維護花費的成本較大，故在海水等環境下使用鋼管混凝土存在局限性。近年來，采用碳纖維復材(CFRP)提高鋼結構的可靠性越來越受到研究者的關注。在現有研究中，主要是利用CFRP材料的高彈模和優異的抗拉強度性來改善鋼構件的屈曲和屈曲后性能。但大部分研究都是對CFRP加固普通鋼結構的研究，也有學者利用CFRP材料的耐腐蝕性和高強度來增強鋼管，期望可以起到防止銹蝕和提高承載力的作用。目前采用CFRP增強的方式來提高結構力學性能均為外部粘貼CFRP。但外部粘貼的CFRP只受結構表面傳來的力，還易受工藝誤差影響而更早斷裂失效，不能完全發揮其優勢。

申請號為CN202020702475.6的中國專利于2021年1月1日公開了一種加強復合型鋁合金管結構，包括鋁管層和PE塑料內層，但其PE塑料內層由多層材料復合套接而成，工序比較復雜；申請號為CN202020295440.5的中國專利于2021年1月22日公開了一種鋁合金用耐腐蝕復合結構，是采用內環鋼管外端連接鋁合金管，需要開槽和嵌入兩層隔離層。以上公開的現有技術均存在工藝較復雜，制作成本高的問題。

隨著我國沿海城市的飛速發展和眾多大型建設項目的啟動，砂礦作為重要的建筑原料，需求量直線上升，每年消耗建筑用砂超過2.6億噸(約為1.3億立方米)，而內陸的河砂資源的枯竭和限采，導致供砂遠不能滿足市場建筑用砂的需求，供需矛盾越來越激烈。而我國有著漫長的海岸線和廣闊的淺海，蘊藏著豐富海砂資源。如果能用海砂充當建筑用細骨料代替河砂，就能有效緩解河砂及土地資源的短缺問題，同時節約大量的工程建設成本。雖然海砂儲量豐富，在物理特性上也與河砂很相似，但由于長年浸泡在海水中導致未經處理的海砂其本身的氯鹽及硫酸鹽含量會比其他的砂石高，故將海水海砂混凝土應用到鋼管混凝土結構中所面臨的難點之一就是鋼管的腐蝕問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決以上現有技術存在的問題，提供一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱，本發明的組合柱材料易得，制作方法簡單，成本低，能有效地提高混凝土柱的力學性能和耐用性。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱，由海水混凝土、鋁合金管以及CFRP布組成；所述CFRP布粘貼于鋁合金管內壁形成CFRP-鋁合金復合管，所述海水混凝土填充于CFRP-鋁合金復合管內。

進一步的，所述海水混凝土的組分配比如下：水泥480-490kg/m³，砂530-540kg/m³，石1200-1400kg/m³，海水190-210kg/m³；將以上各組分攪拌混合均勻后制得海水混凝土。

進一步的，所述砂為海砂，具體為細度模數2.71的中砂；所述石為粒徑5～31mm的碎石。

進一步的，所述CFRP布是由單向連續碳纖維編織而成，具有強度高，密度小，厚度薄等特點，且基本不增加構件自重及截面尺寸。

本發明還提供所述的一種內貼CFRP的鋁合金復合海水混凝土柱的制作方法，包括如下步驟：