CN207211522U - 装配式钢管高强混凝土柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及装配式钢管混凝土柱技术领域，公开了一种装配式钢管高强混凝土柱。本实用新型由预制的标准柱节顺次连接而成，标准柱节包括钢管、浇筑在钢管内的高强混凝土、围设在钢管外侧的加劲筋和浇筑在钢管外的普通混凝土；所述钢管内壁焊接固定有竖向肋组，钢管外周、沿截面方向围设有水平端板，水平端板上均匀间隔开设有通孔，加劲筋穿过通孔、沿钢管长度方向、通长设置，加劲筋一端伸出标准柱节，另一端设置有半灌浆套筒，与相邻标准柱节伸出的加劲筋连接。本实用新型防火、耐腐蚀、承载力强、耐久性能优异。

Description

装配式钢管高强混凝土柱

技术领域

本实用新型涉及装配式钢管混凝土柱技术领域，特别是涉及一种装配式钢管高强混凝土柱。

背景技术

随着国内城市化建设的飞速发展，传统的钢筋混凝土结构和现浇施工方法的弊端逐渐显露出来，环境污染严重，材料和能源耗费高，建筑材料的可回收利用率低，施工周期长，成本高等问题，都渐渐无法跟上现代化建设的步伐。装配式建筑因其绿色环保、施工效率高等优势逐渐发展成为现代结构建筑的主流方向。各构件的标准化预制和构件之间的连接也成为了研究发展的热点。

作为框架结构体系中必不可少的受力构件，立柱要求具有足够的抗压强度和延性，以便具有较高的承载力和抗震性能。传统的钢管混凝土柱在钢管内浇筑混凝土，现有一些改良后的钢管混凝土柱多在钢管内添加一些异性钢骨架来提高装配式立柱的承载力和抗震性能，但是钢管混凝土柱仍然存在本质性的问题，钢管直接暴露在外侧，防火性能差，容易发生腐蚀。同时，钢管混凝土柱随着使用时间的延长，内部浇筑的混凝土与钢管之间容易产生裂痕和缝隙，存在一定的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种防火、耐腐蚀、承载力强、耐久性能优异的装配式钢管高强混凝土柱。

解决的技术问题是：现有的钢管混凝土柱防火性能差，由于钢管直接暴露在外，容易发生腐蚀，随着使用时间的延长，混凝土与钢管之间容易产生裂痕和缝隙，耐久性差。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱，由预制的标准柱节顺次连接而成，所述标准柱节包括钢管、浇筑在钢管内的高强混凝土、围设在钢管外侧的加劲筋和浇筑在钢管外的普通混凝土；所述钢管内壁焊接固定有竖向肋组，钢管外周、沿截面方向围设有水平端板，水平端板上均匀间隔开设有通孔，加劲筋穿过通孔、沿钢管长度方向、通长设置，加劲筋一端伸出标准柱节，另一端设置有半灌浆套筒，与相邻标准柱节伸出的加劲筋连接。

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱，进一步的，所述竖向肋组的数量不少于2个，在钢管截面内、沿钢管内周均匀分布，每个竖向肋组包括若干竖向肋板，沿钢管长度方向、均匀间隔设置，竖向肋板采用矩形钢板制成。

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱，进一步的，所述水平端板的数量不少于2个，沿钢管长度方向间隔排布，与钢管外壁焊接固定，水平端板采用2mm厚的钢板制成。

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱在传统的钢管混凝土柱外侧设置了加劲筋和外层的普通混凝土，提高了钢管混凝土柱的防火性，避免了钢管直接暴露在外侧，也大大提高了钢管的抗腐性能和防腐性能。本实用新型在钢管内壁上间隔设置竖向肋板，大大增强了钢管与内部浇筑的高强混凝土之间的咬合力，有效避免了随着使用年限的延长，内部混凝土与钢管之间出现裂痕或缝隙的情况，大大提高了装配式钢管混凝土柱的耐久性能。本实用新型在钢管外侧设置了水平端板，不仅提高了钢管与普通混凝土层的咬合力，而且加劲筋穿过水平端板并与之焊接固定，也作为加劲筋的水平箍筋使用，不仅保证了立柱的抗扭和抗剪性能，而且简化了立柱的结构和施工步骤，提高了施工效率。

本实用新型标准柱节在工厂内预制而成，运送至现场直接组装，相邻标准柱节之间通过半灌浆套筒连接，施工简便易操作，经济环保，施工效率高，不仅节省了人工作业，减少了环境污染，而且大大提高了施工效率，缩短了施工周期。

下面结合附图对本实用新型的装配式钢管高强混凝土柱作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型装配式钢管高强混凝土柱的剖切面结构示意图。

附图标记：

1-标准柱节；2-钢管；3-高强混凝土；4-加劲筋；5-普通混凝土；6-竖向肋板；7-水平端板；8-半灌浆套筒。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型装配式钢管高强混凝土柱由预制的标准柱节1顺次连接而成，标准柱节1包括钢管2、浇筑在钢管2内的高强混凝土3、围设在钢管2外侧的加劲筋4和浇筑在钢管2外的普通混凝土5。

钢管2的截面形状根据设计需求，为圆形或方形，钢管2内壁焊接固定有竖向肋组，竖向肋组的数量不少于2个，在钢管2截面内、沿钢管2内周均匀分布，每个竖向肋组包括若干竖向肋板6，沿钢管2长度方向、均匀间隔设置，竖向肋板6采用2mm厚的矩形钢板制成，竖向肋板6较长的侧边与钢管2内壁焊接；当钢管2为圆形管时，竖向肋板6垂直于其与钢管2内壁连接点所在的切线，当钢管2为方形时，竖向肋板6垂直于钢管2内壁；竖向肋板6的长度不小于150mm，宽度不小于钢管2外径或边长的1/6。

钢管2内浇筑有高强混凝土3，高强混凝土3为掺加铁尾矿和建筑垃圾的高强混凝土，包括多元胶凝体系、铁尾矿、石子、建筑垃圾再生骨料和减水剂，每立方米高强混凝土3中包括多元胶凝体系568.7kg-597.5kg、铁尾矿413.9kg-430.8kg、石子807kg-1010.07kg、建筑垃圾再生骨料150.93kg-371.52kg、减水剂8.8-9.4kg和水150.4kg-163kg；其中多元胶凝体系包括水泥、粉煤灰、矿渣、硅灰和稻壳灰，每立方米所述高强混凝土3中包括水泥268kg-279kg、粉煤灰87.1kg-91.9kg、矿渣174.2kg-183.8kg、硅灰28kg-29.9kg和稻壳灰11.4kg-12.9kg；其中铁尾矿包括尾矿粉和尾矿砂，每立方米高强混凝土3中包括尾矿粉14.1kg-14.8kg和尾矿砂399.8kg-416kg。

钢管2外周、沿截面方向围设有水平端板7，水平端板7的数量不少于2个，沿钢管2长度方向间隔排布，水平端板7采用2mm厚的钢板制成，宽度不超过40mm，与钢管2外壁焊接固定，水平端板7上均匀间隔开设有通孔。

通孔内插设有加劲筋4，加劲筋4沿钢管2长度方向、通长设置，加劲筋4与水平端板7焊接固定，加劲筋4一端伸出标准柱节1，另一端设置有半灌浆套筒8，与相邻标准柱节1伸出的加劲筋4连接。

本实用新型装配式钢管高强混凝土柱的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、预加工处理：根据设计要求，对板材进行裁剪，将竖向肋板6焊接在钢管2内壁，将水平端板7焊接在钢管2外壁，然后将加劲筋4穿入水平端板7上的通孔，与水平端板7焊接固定，根据钢管2长度，调整加劲筋4的位置，在加劲筋4一端设置半灌浆套筒8；

步骤二、铺设模板：在钢管2外侧铺设模板，调整模板与水平端板7之间的距离，确保普通混凝土5层的厚度；

步骤三、浇筑高强混凝土：在钢管2内部浇筑高强混凝土3，振捣密实；

步骤四、浇筑普通混凝土5：在钢管2外侧浇筑普通混凝土5；

步骤五、养护：养护达到预定强度后进行拆模，然后自然养护28d，完成标准柱节1的预制施工；

步骤六、连接标准柱节1：将上段标准柱节1吊起，移动至下段标准柱节1上方，调节上段标准柱节1的位置和方向，与下段标准柱节1对齐后，将下段标准柱节1上方伸出的加劲筋4一一对应、接入上段标准柱节1的半灌浆套筒8内，然后向半灌浆套筒8内灌入灌浆料，灌满后即停止，养护至标准强度。

上述步骤三中使用的高强混凝土采用以下方法进行制备。

制备实施例

掺加铁尾矿和建筑垃圾的高强混凝土按照以下方法进行制备，具体包括以下步骤：

步骤A、备料：各组分按照表1所示的用量进行备料；表1中所示的用量为每立方米高强混凝土中各组分的质量；其中减水剂为聚羧酸高效减水剂；

步骤B、将水泥、粉煤灰、矿渣、硅灰、尾矿粉、稻壳灰和尾矿砂混合，搅拌均匀；

步骤C、将减水剂与水混合，搅拌均匀；

步骤D、将步骤三调制好的混合液加入步骤二制成的混合物中，搅拌120s-150s；

步骤E、将石子和建筑垃圾再生骨料加入步骤四制成的混合料中，搅拌均匀即可。

表1各制备实施例中原料组分及其用量

上述制备实施例中，制备的高强混凝土水胶比在0.26-0.28之间。其中所用的建筑垃圾再生骨料均为建筑垃圾经过破碎和过筛制成，粒径为5-15mm，具体的性能参数如表2所示。

表2建筑垃圾再生骨料的性能参数

本实用新型在高强混凝土中同时使用尾矿砂和尾矿粉，均为矿场废弃物，筛分后使用，尾矿砂的粒径为0.3mm-2.5mm；尾矿粉的粒径不超过0.3mm；尾矿砂和尾矿粉中含有的主要化学成分如表3所示。

表3尾矿砂和尾矿粉中主要成分的含量

上述制备实施例中使用的减水剂为聚羧酸高效减水剂，掺量为多元胶凝材料重量的1.5％，减水率在25％以上。使用的石子为天然石子，经过筛分后直接使用，石子的粒径为5-15mm，水泥为符合标准GB175-2007的强度等级大于等于42.5的普通硅酸盐水泥；粉煤灰为符合标准GB/T1596-2005的Ⅰ级粉煤灰；矿渣为符合标准GB/T18046-2008的S95级粒化高炉矿渣；硅灰中二氧化硅的质量百分比大于等于90％。

将上述制备实施例制备得到的高强混凝土制作成100mm×100mm×100mm的试块，自然养护28d后，根据《普通混凝土5力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中的试验规定，进行了混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度试验，根据《普通混凝土5长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082-2009中的试验规定，进行了混凝土的抗冻性、抗渗试验以及抗碳化试验和混凝土中钢筋锈蚀试验，具体的试验结果如表4所示。

表4各制备实施例的产品性能检测结果

	制备1	制备2	制备3	制备4	制备5
						抗压强度(MPa)	82.09	75.4	61.18	64.4	78
抗拉强度(MPa)	8.23	7.3	7.12	5.8	7.4
						塌落度(mm)	230	220	180	175	228
容重(g/cm3)	2280	2260	2220	2214	2272
						25次冻融循环质量损失率(％)	0.62	0.83	0.92	0.98	0.72
28天碳化深度(mm)	0.7	0.8	0.9	1.1	0.7
						抗渗等级	P8	P8	P8	P8	P8
28d钢筋锈蚀失重率(％)	0	0	0	0	0

由表4可知，本实用新型制备实施例制得的高强混凝土抗压强度和抗拉强度均不低于传统方法制作的高强混凝土，容重也可达2200g/cm³以上，混凝土具有较好的密实度；25次冻融循环质量损失率不超过1％，28天的碳化深度不超过1mm，28d的钢筋锈蚀失重率为0％，本实用新型制备实施例制得的高强混凝土具有良好的耐久性；抗渗等级达到P8，具有较好的抗渗性能。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.装配式钢管高强混凝土柱，由预制的标准柱节(1)顺次连接而成，其特征在于：所述标准柱节(1)包括钢管(2)、浇筑在钢管(2)内的高强混凝土(3)、围设在钢管(2)外侧的加劲筋(4)和浇筑在钢管(2)外的普通混凝土(5)；所述钢管(2)内壁焊接固定有竖向肋组，钢管(2)外周、沿截面方向围设有水平端板(7)，水平端板(7)上均匀间隔开设有通孔，加劲筋(4)穿过通孔、沿钢管(2)长度方向、通长设置，加劲筋(4)一端伸出标准柱节(1)，另一端设置有半灌浆套筒(8)，与相邻的标准柱节(1)伸出的加劲筋(4)连接。

2.根据权利要求1所述的装配式钢管高强混凝土柱，其特征在于：所述竖向肋组的数量不少于2个，在钢管(2)截面内、沿钢管(2)内周均匀分布，每个竖向肋组包括若干竖向肋板(6)，沿钢管(2)长度方向、均匀间隔设置，竖向肋板(6)采用矩形钢板制成。

3.根据权利要求1所述的装配式钢管高强混凝土柱，其特征在于：所述水平端板(7)的数量不少于2个，沿钢管(2)长度方向间隔排布，与钢管(2)外壁焊接固定，水平端板(7)采用2mm厚的钢板制成。