[发明专利]一种用于型钢混凝土组合结构强度等级为C130的混凝土

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种用于型钢混凝土组合结构强度等级为C130的超高强高性能混凝土。

背景技术

自从1824年波特兰水泥发明之后，使混凝土技术得到了迅速的发展，其用量之大，适用范围之广堪居世界之最。尽管混凝土这种人造材料是一种传统的建筑材料，但由于这种材料具有不可取代的优越性以及混凝土材料科学与技术的不断进步，混凝土已成为土木工程用材的主体，在未来的土木工程和国家建设中也将是不可缺少的主材之一。随着城市规模的不断扩大，人口的不断增多，地价的不断升高，建筑技术的不断进步及经济的高速发展，建筑物越来越向空中延伸，即建筑(超)高化、(超)大跨化，及重型结构的发展，尤其是型钢混凝土结构在(超)高化、(超)大跨化建筑等的广泛应用，对混凝土这种建筑材料的要求也越来越高。因此，混凝土的高强化、超高强化，同时保证其耐久化、超耐久化的研究和实践将成为该领域的发展趋势。

型钢超高强高性能混凝土组合结构是新型高技术混凝土在型钢混凝土组合结构(简称SRC结构)中的应用。其中，SRC结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，由于其承载能力高、刚度大、延性好、抗震性能优越、防火防腐、便于施工等一系列优点，已被越来越广泛地应用于大跨、重型结构及地震/台风区的高层和超高层建筑。与钢结构相比，SRC结构可节省大量钢材，增强截面刚度，克服钢结构耐火性和耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的能力得以充分的发挥；与普通钢筋混凝土结构(简称RC结构)相比，型钢混凝土结构可减小构件的截面尺寸，减小所占的空间，从而增大建筑使用空间；在施工上，型钢混凝土结构的钢骨架本身可作为混凝土挂模、滑模的骨架，不仅大大简化了支模工程，还是承受全部施工荷载(包括挂、滑模与所浇混凝土)的支承体系；另外，由于SRC结构具有整体性强，延性性能好等优点，能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质，使结构的抗震性能得到明显的改善，承载能力及延性均比RC结构有较大的提高。因此，在日本和欧美等发达国家，具有良好抗震性能的SRC结构已成为一种公认的新型抗震结构体系，且与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构并称为四大结构。我国也是一个多地震国家，绝大多数地区为地震区，部分位于高烈度区，因此在我国，特别是经济欠发达而且受地震影响较大的西部地区推广SRC结构就具有非常重要的现实意义。因此，SRC结构在我国有非常广阔的应用前景，尤其是随着我国经济实力的不断增强及高强钢材和高强/超高强高性能混凝土(它们是被公认的21世纪材料)的成功研制与应用，将促进这种结构体系的推广应用和发展进步。

型钢混凝土结构中，型钢与混凝土之间良好的粘结作用是保证型钢混凝土构件中型钢与混凝土协调工作的基础，型钢、钢筋和混凝土三种材料元件协同工作，以抵抗各种外部作用效应，才能够充分发挥型钢混凝土组合结构的优点。但型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构的显著区别之一在于型钢与混凝土之间的粘结力远远小于钢筋与混凝土之间的粘结力，型钢与普通混凝土的粘结力大约只相当于光面钢筋粘结力的45％。国内外诸多试验研究结果表明，型钢与混凝土之间存在着粘结滑移现象，且对SRC构件的受力性能乃至承载能力有显著影响。因此，如何保证型钢与混凝土有效地协同工作成为型钢混凝土组合结构研究的重点之一。目前工程设计中对型钢与混凝土之间粘结滑移问题的处理方法一股有两种：其一是通过计算在构件表面加设一定数量的剪切连接件，这样势必造成施工中的不便并提高造价，且易造成混凝土内部先天性微裂缝等缺陷；其二是不设或仅设置少量剪切连接件，在承载能力计算中考虑粘结滑移的影响，相应降低构件的承载能力，这样必然存在不经济的因素。另一方面，在工程结构设计中普遍存在着重强度而轻耐久性的现象，国内外已出现过诸多混凝土结构在使用过程中的安全性和耐久性方面的问题。一些混凝土结构工程在使用不足设计年限一半即由于碱骨料反应、氯离子侵蚀等原因而完全丧失使用功能乃至承载能力，个别工程甚至出现局部坍塌或整体倒塌，造成人员伤亡或建筑设施破坏。因此，提高型钢与超高强高性能混凝土之间的自然粘结性能，在型钢表面不设或仅按构造要求设置少量剪切连接件就可保证型钢与混凝土有效地协同工作的研究具有重大意义；同时，混凝土结构工程的耐久性也日益引起人们的密切关注和高度重视。