[发明专利]一种钢管高延性纤维混凝土组合柱

说明书

技术领域

本发明涉及建筑中的钢管混凝土柱，具体为一种钢管高延性纤维混凝土组合柱。

背景技术

钢管混凝土柱广泛应用于我国的大型工业建筑与高层和超高层民用建筑领域，但由于混凝土材料自身的脆性，其抗拉、抗剪和抗弯强度都较低，且与钢管之间的粘结性能差，在一定程度上影响钢管混凝土柱的整体性和稳定性，对结构抗震不利，且震后修复困难。采用高强混凝土时，若钢管对混凝土的约束不足，容易发生剪切脆性破坏，导致钢管混凝土柱未能充分发挥钢材和高强混凝土两种材料各自的力学性能优势，甚至引起钢管混凝土柱的承载力、刚度和延性下降。因此，现有的钢管混凝土柱不能充分发挥钢管较高的抗压强度和优良的力学特性，在一定程度上限制其在高层建筑结构及复杂建筑结构中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度高、延性和抗震性能好、浇注材料与钢管粘结性能良好的钢管高延性纤维混凝土组合柱。

为此，本发明提供的钢管高延性纤维混凝土组合柱包括钢管，所述钢管内浇筑有高延性纤维混凝土，所述的高延性纤维混凝土的组分为水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纤维和水，其中，按重量百分比计，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为1.5％。

优选的，上述水泥为P.O.52.5R硅酸盐水泥；上述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰；上述硅灰的烧失量小于6％、二氧化硅含量大于85％、比表面积大于15000m²/kg；上述砂的最大粒径为1.26mm；上述PVA纤维的长度为6～12mm、直径为26μm以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。

优选的，上述高延性纤维混凝土中添加有减水率为30％以上的聚羧酸减水剂，且减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的0.8％。

优选的，上述高延性纤维混凝土的制备方法为：将水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均匀后加入减水剂和80％的水搅拌均匀；之后再加入PVA纤维搅拌均匀后加入剩余20％的水搅拌均匀即得高延性纤维混凝土。

本发明钢管高延性纤维混凝土组合柱由高延性纤维混凝土与钢管组合，可利用较高强度和韧性的高延性纤维混凝土与钢管很好地粘结在一起，以极大地提高钢管高延性纤维混凝土组合柱整体性能和延性，从而大幅度提高钢管高延性纤维混凝土组合柱的受力性能和抗震性能。

与现有的普通钢管混凝土柱相比，本发明具有如下的特点：

（1）本发明采用的高延性纤维混凝土抗压强度可达到60MPa以上，极限拉应变可达到普通混凝土的100倍以上，具有类似钢材的塑性变形能力，与钢管和钢筋之间有良好的粘结性能，是一种具有高强度、高延性、高耐久性和高耐损伤能力的生态建筑材料。

（2）本发明利用高延性纤维混凝土与钢管之间的良好粘结性能，可极大地增加钢管高延性纤维混凝土组合柱的整体性能和延性。

（3）本发明具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提高钢管组合柱的承载力和抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图中各代码表示：1-钢管、2-高延性纤维混凝土。

具体实施方式

本发明的钢管高延性纤维混凝土组合柱与传统的钢管混凝土柱的区别在于，其浇注材料为高延性纤维混凝土。

以下是发明人提供的实施例，以对本发明的技术方案作详细解释说明。

实施例1：

遵循本发明的技术方案，如图1所示，本实施例中钢管高延性纤维混凝土组合柱的钢管1截面外直径为800mm，厚度20mm，高4.8m，采用Q345钢材。其结构为：钢管1和浇注与钢管1中的高延性纤维混凝土2。其具体施工过程为：

步骤一，放置并安装钢管；

步骤二，浇注高延性纤维混凝土，养护7天后即得该实施例的钢管高延性纤维混凝土组合柱。