[发明专利]纤维增强水泥基复合材料混凝土增强约束管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强水泥基复合材料混凝土增强约束管，管体采用纤维增强水泥基复合材料，纤维掺量占水泥的质量百分比3‑8％，纤维的长度1.5～200mm。水泥为强度等级不低于52.5的硅酸盐水泥。有机纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维或聚甲醛纤维。用高效减水剂和水制成浆体，离心成型管体。采用本发明复合材料制备混凝土增强约束管，生产工艺简单，不仅廉价、塑性韧性好，而且耐火、耐腐蚀性好，可代替钢管广泛用于高层建筑中。

技术领域

本发明涉及一种混凝土增强约束管，具体说是一种纤维增强水泥基复合材料混凝土增强约束管及其制备方法，可取代钢质混凝土增强约束管。

背景技术

随着城市化迅速发展，城市人口的高速增长造成建筑用地的高度紧张，以致高层建筑变得越来越多，建筑物的高度也越来越高。在高层建筑中钢管混凝土的应用也越来越广泛。钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管强度和刚度的结构构件。混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱。而钢材特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于像厂房和高层建筑的框架结构中。

虽然钢管混凝土承载力高，塑性、韧性好，但是钢管混凝土和其他的组合结构不同，钢管直接暴露于大气中，缺少外围混凝土的直接保护，所以其耐火性和耐腐蚀性较差。钢管锈蚀会降低钢管混凝土的承载力，加快钢管混凝土的变形，严重影响建筑物的使用年限，而且维护成本高。

目前钢管混凝土广泛采用的防火防腐处理的方法有：防火涂料保护、防火板保护、柔性卷材防火保护、在钢材冶炼过程中加铜、铬、镍等合金元素、金属镀层保护、涂层法、阴极保护法等。这些防火防腐的处理方法虽然能够提高钢管混凝土的耐火性和耐久性，但在实际工程应用中还存在着涂料选型不当、涂层起泡不平整、附着力差等问题，不仅提高了工程造价而且严重影响工程质量。

已有大量文献报导在混凝土、砂浆等土木工程材料中掺加纤维可以发挥纤维阻裂、增强、增韧的作用，在保证材料强度的同时获得一定的韧性和延性，是当前极具发展前景的一种材料复合技术。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是客服现有技术存在的缺陷，提供了一种纤维增强水泥基复合材料混凝土增强约束管，可取代钢质混凝土增强约束管，解决钢管混凝土耐火性和耐腐蚀性差的问题，能够满足高层建筑防火和承载力的要求。同时提出了该混凝土增强约束管的制备方法。

本发明的基本思路是：在水泥中掺入细的、短切乱向均匀分布的纤维，可以明显起到防裂、增强和增韧效果，如果基于该技术思路和方法，制备纤维增强水泥基复合材料，用于制备纤维混凝土增强约束管，替代钢质混凝土增强约束管，经过合理的截面设计，可以使其在塑性、韧性、抗拉、抗压强度等方面达到钢管同样的力学性能，而且水泥基纤维混凝土增强约束管是一种无机材料。这种无机材料本身是不燃性建筑材料，在高温下力学性能也不会衰退。只需要增加水泥基纤维增强约束管的壁厚就能够提高地聚合物纤维增强约束管混凝土的力学强度。既解决了钢管混凝土耐火性耐腐蚀性差的问题，又能够达到和钢管混凝土相同的力学强度，而且还能降低工程造价，同时又适用于工业化生产。

本发明为实现发明目的，提出的一种纤维增强水泥基复合材料混凝土增强约束管，其特征是：管体采用纤维增强水泥基复合材料，所述纤维增强水泥基复合材料为水泥中掺入短切乱向均匀分布的有机纤维复合而成，纤维掺量占水泥的质量百分比3-8％，纤维的长度1.5～200mm。

所述的水泥为强度等级不低于52.5的硅酸盐水泥。

所述的有机纤维为聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维或聚甲醛纤维。