CN212358852U - 一种新型混凝土组合柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型混凝土组合柱。该新型混凝土组合柱分为内、外层，外层为超高性能混凝土(1)，内层为普通混凝土或再生混凝土(2),内层钢筋混凝土内置由纵筋(3)、箍筋(4)组成的钢筋笼。本实用新型通过横向连接钢筋(5)及其他连接方式将外层超高性能混凝土和内层钢筋混凝土进行有效地结合，构建出一种新型的具有超高耐久性能的混凝土组合柱，且具有良好的受力性能和整体性。这种新型的混凝土组合柱制备工艺方便，可以广泛适用于各种恶劣条件下并作为主要承重构件。内层使用普通混凝土或再生混凝土，避免过多使用超高性能混凝土，降低成本。

Description

一种新型混凝土组合柱

技术领域

本实用新型属于建筑材料技术领域，特别涉及一种新型混凝土组合柱及其施工方法。

背景技术

在房屋、桥梁结构中，通常使用钢筋混凝土柱作为承重构件。承重柱所用材料的强度、孔隙率、耐高温、抗风化腐蚀等性能都可以对整个结构的性能产生较大影响。目前，钢筋混凝土柱主要存在以下几点缺点：1、自重大。钢筋混凝土的重力密度约为25kN/m³，比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸较大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构的重量。2、抗裂性能差。混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。3、耐久性能差。在海边的混凝土柱长期受到海水、海上潮湿空气的侵蚀，钢筋混凝土锈蚀，耐腐蚀性、安全性急剧降低。

在目前工程施工中，钢筋混凝土柱仍然采用这样的传统工艺，耗时耗力，后期维护费用也相对较高，普通混凝土在拆模之后直接暴露于空气当中，由于混凝土收缩、混凝土材料及配比、施工现场措施不到位、构筑物基础不均匀沉降、气候周围环境酸，碱，盐等诸多影响，混凝土表面会出现裂缝，腐蚀等诸多问题，增加了构建承载力的不确定因素，使混凝土支撑柱的力学性能，耐久性乃至承载能力不能达到预期效果，严重影响了工程正常的使用功能。后期维护难度大，花费高，并且需要随时监督并加以维修，人力物力均投入颇多，使用年限也有待提高。

近年来，人们对钢筋混凝土柱结构进行改进，出现了多种组合结构形式，但都存在不足之处。组合结构主要有FRP约束混凝土与钢管混凝土两种，它们都能有效提高钢筋混凝土柱的强度和延性，但是缺陷依旧明显。这两种组合结构的缺陷主要表现为：1、此二者都为混凝土与其他材料的结合，在结合处易产生剥离，耐久性能下降，施工与后期维护也变得相对困难；2、此二者工艺流程都相对复杂。钢管混凝土施工包括了钢管柱清理、安装导管、管柱内混凝土超声波检测等繁杂步骤，而FRP约束混凝土也包括了水泥表面处理、底涂、积涂等复杂工艺，相较而言，使用超高性能混凝土可以避免了这些缺陷。

随着对建筑工艺以及建筑的要求与日俱增，新型建筑材料也逐渐诞生，超高性能混凝土出现以来，引起国内外广泛关注，对如何将其更好地应用于建筑施工中也展开了诸多研究。

超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)于20世纪90年代由法国Bouygues公司首次研制成功，超高性能混凝土的优异性主要表现在以下方面：超高力学性能；超高耐久性能；优良的耐磨和抗爆性能。

目前超高性能混凝土的抗压强度可达200MPa-800MPa，抗拉强度最高可达200MPa，弹性模量介于40GPa-60GPa之间。掺加微细钢纤维的UHPC其断裂韧性高达40000J/m2，是普通混凝土的250倍，可与金属铝媲美。预应力超高性能混凝土梁的抗弯强度与其自重之比接近于钢梁。UHPC孔隙率极小，因此具有非常好的抗氯离子渗透性和抗冻性。其氯离子渗透性是高强混凝土的1/25；300次快速冻融循环后，试样未受损，耐久性因子高达100％。

由于超高性能混凝土开发年限较短，技术尚新，因此价格较为昂贵，目前市面上大约每吨4000-15000元，而普通商品混凝土每吨大约250-500元，可以看出超高性能混凝土价格大约是普通混凝土的10-30倍，因此，若钢筋混凝土柱全部使用超高性能混凝土，成本会非常高，难以满足经济性要求。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于：针对上述混凝土柱中存在的自重大，抗裂性能差，耐久性能差等问题，本实用新型提供了一种可以减轻有效自重，提高抗裂性能，提升耐久性能，整体性好且施工方便的新型混凝土组合柱。

为达到上述目的，本实用新型提出的解决方案为：一种新型混凝土组合柱，包括超高性能混凝土(1)，置于超高性能混凝土(1)中的钢丝网或钢纤维网，普通混凝土或再生混凝土(2)，置于普通混凝土或再生混凝土(2)中的由纵筋(3)和箍筋(4)组装成的钢筋笼，超高性能混凝土(1)与普通混凝土或再生混凝土(2)之间的连接方式有：搭接在钢筋笼上的横向连接钢筋(5)、普通混凝土或再生混凝土(2)浇筑养护后外壁进行打毛并涂抹界面剂、普通混凝土或再生混凝土(2)外壁喷洒点状水泥砂浆，其中连接钢筋一部分置于超高性能混凝土(1)，一部分置于普通混凝土或再生混凝土(2)。

进一步地，所述的超高性能混凝土(1)具有超高的耐久性和超高的力学性能，抗压强度大于150MPa。

进一步地，所述的普通混凝土或再生混凝土(2)外壁打毛方法包括人工凿毛法、机械凿毛法。

进一步地，所述的普通混凝土或再生混凝土(2)外壁涂抹的界面剂包括干粉型界面剂、乳液型界面剂。

进一步地，所述的普通混凝土或再生混凝土(2)中的钢筋笼包括箍筋(4)、沿箍筋均匀布置的纵筋(3)。

进一步地，所述的横向连接钢筋(5)包括各种强度型号的工程常用钢筋。

本申请的优点在于：

一、本实用新型有效利用了超高性能混凝土超高的耐久性能：

1)有超高的抗氯离子渗透性。由于超高性能混凝土的氯离子扩散系数很低，仅为普通混凝土的10％-30％，外层超高性能混凝土可以很好地保护内层钢筋混凝土。

2)超高性能混凝土较低的毛细孔隙率使得有害介质很难侵入混凝土，总孔隙率比普通混凝土降低约40％，有效保护了内层钢筋混凝土。

3)实验表明，超高性能混凝土抗碳化性良好。外层超高性能混凝土作为保护层，可以有效地抑制钢筋锈蚀，提高混凝土的使用寿命。

4)超有良好的抗冻性能。在不掺引气剂的情况下，超高性能混凝土仍能满足寒冷地区对混凝土抗冻性的要求。

二、本实用新型有效利用了超高性能混凝土超高的力学性能：

1)超高性能混凝土抗压强度可达200-800MPa，抗折强度可达70-150MPa，受力性能远远好于普通混凝土，提高了整体混凝土组合柱的受力性能。

2)超高性能混凝土抗裂性能好，外层超高性能混凝土受拉性能良好，减少了混凝土结构裂缝，使混凝土结构更安全且更加美观。

3)利用了超高性能混凝土，有效提高了混凝土组合柱的抗疲劳能力。

4)使用超高性能混凝土，在满足强度要求的同时，在一定程度上减小混凝土结构体积，从而减轻了混凝土结构自重。

三、超高性能混凝土和普通混凝土组成材料相近，且利用界面剂，打毛，横向连接钢筋等连接办法使其相互粘结紧密，整体性强，不易剥离。

四、合理使用超高性能混凝土，在提高了混凝土柱各项性能的同时，避免过多使用超高性能混凝土，并减少了混凝土的用量，有显著的经济效益。

综上所述，本实用新型由于其良好的耐久性能，可以在于各种自然条件下广泛使用，且受力性能良好，结构整体结合紧密，经济效益显著，运用前景广阔。

附图说明

图1为本实用新型的效果轴视图

图2为本实用新型的截面图

图3为本实用新型施工模板轴测图

图4、5为本实用新型施工过程钢筋效果图

图6为本实用新型内层钢筋混凝土轴测图

其中，1-超高性能混凝土，2-普通混凝土或再生混凝土，3-纵筋，4-箍筋，5-横向连接钢筋，6-界面，7-内拼板，8-外拼板，9-柱箍，10-清理孔，11-木框，12-盖板，13-拉紧螺栓，14-拼条

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的具体实施方式。

实施例1：

参见图1，图2，一种新型混凝土组合柱，包括将纵筋(3)和箍筋(4)组装成钢筋笼，并将横向连接钢筋(5)按设计搭接在钢筋笼上，并参见图4将超出内层普通混凝土部分的横向连接钢筋(5)调整至纵向，将钢筋放入木模板中浇并筑普通混凝土或再生混凝土(2)，进行养护，拆模，参见图5，将连接钢筋纵向部分重新调整至横向，最后通过喷射超高性能混凝土(1)形成新型混凝土组合柱。

新型混凝土组合柱施工方法，依次包括以下步骤：

(a)准备工作：将超高性能混凝土(1)、普通混凝土或再生混凝土(2)运至浇筑地点；清理施工场地并做好排水工作，安排施工机器就位。

(b)组装钢筋：如图4所示，将8根直径12mm的纵筋(3)与10个直径8mm的箍筋(4)组装成钢筋笼，箍筋为正方形，边长250mm，间距为200mm，将直径6mm，长50mm的横向连接钢筋(5)沿钢筋笼长宽方向均匀布置8根，沿高以400mm间距均匀布置。

(c)支模：参见图3，根据设计的内层混凝土尺寸按图安装木模板，模板的两块内拼板(7)夹在两块外拼板(8)之间，拼板外设木制、钢木制或钢制的柱箍(9),底部开有清理孔。

(d)布筋：参见图4，图5，将超出内层混凝土部分的长25mm横向连接钢筋(5)调整至纵向，将全部钢筋置于模板中并固定。

(e)制作组合柱内层：柱子底部先浇筑一层厚50mm与所浇筑混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆或水泥浆，然后再浇入相应强度的普通混凝土或再生混凝土(2)，振捣，标养28天，拆除模板，如图5所示，将各个连接钢筋25mm纵向部分重新调整至横向，使其伸出内层混凝土外壁，效果如图6所示，并在外壁涂抹界面剂。

(f)制作组合柱外层：采用喷射混凝土施工方式，将超高性能混凝土(1)送入混凝土湿喷机，喷射时先将低洼处大致填平，再自下而上顺序分层，往复喷射直至厚50mm，喷射混凝土终凝2小时后，及时采用养护液养护，养护时间为15天。

实施例2：

本实用新型中，内层普通混凝土于外层超高性能混凝土连接方式的选择可以根据具体施工情况而不同，本实施例便提供了一种无需横向连接钢筋的更为简便的施工方式：

(g)准备工作：将超高性能混凝土(1)、普通混凝土或再生混凝土(2)运至浇筑地点；清理施工场地并做好排水工作，安排施工机器就位。

(h)组装钢筋：将8根直径12mm的纵筋(3)与10个直径8mm的箍筋(4)组装成钢筋笼，箍筋为正方形，边长250mm，间距为200mm。

(i)支模：参见图3，根据设计的内层混凝土尺寸按图安装木模板，模板的两块内拼板(7)夹在两块外拼板(8)之间，拼板外设木制、钢木制或钢制的柱箍(9),底部开有清理孔。

(j)制作组合柱内层：将钢筋笼放置在模板中，柱子底部先浇筑一层厚50mm与所浇筑混凝土内砂浆成分相同的水泥砂浆或水泥浆，然后再浇入相应强度的普通混凝土或再生混凝土(2)，振捣，标养28天，拆除模板，

(k)界面处理：在内层钢筋混凝土外壁涂抹界面剂，然后向外壁无规律地喷洒水泥砂浆，使混凝土外壁布满点状水泥砂浆。

(l)制作组合柱外层：采用喷射混凝土施工方式，将超高性能混凝土(1)送入混凝土湿喷机，喷射时先将低洼处大致填平，再自下而上顺序分层，往复喷射直至厚50mm，喷射混凝土终凝2小时后，及时采用养护液养护，养护时间为15天。

上述附图及实施例仅用于说明本实用新型较优选的一种，对本实用新型的保护范围不构成任何限制，本领域的技术人员在本实用新型方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种新型混凝土组合柱，其特征在于：包括超高性能混凝土(1)，普通混凝土或再生混凝土(2)，置于普通混凝土或再生混凝土(2)中的由纵筋(3)和箍筋(4)组装成的钢筋笼，外层混凝土与内层混凝土之间的连接方式有：搭接在钢筋笼上的横向连接钢筋(5)、普通混凝土或再生混凝土(2)浇筑养护后外壁进行打毛并涂抹界面剂、普通混凝土或再生混凝土(2)外壁喷洒点状水泥砂浆，其中连接钢筋一部分置于超高性能混凝土(1)，一部分置于普通混凝土或再生混凝土(2)。

2.根据权利要求1所述的新型混凝土组合柱，其特征在于：所述的普通混凝土或再生混凝土(2)为各种强度的普通混凝土或再生混凝土。

3.根据权利要求1所述的新型混凝土组合柱，其特征在于：所述的普通混凝土或再生混凝土(2)外壁涂抹的界面剂(6)包括干粉型界面剂、乳液型界面剂。

4.根据权利要求1所述的新型混凝土组合柱，其特征在于：所述的普通混凝土或再生混凝土(2)外壁打毛方法包括人工凿毛法、机械凿毛法。

5.根据权利要求1所述的新型混凝土组合柱，其特征在于：所述的横向连接钢筋(5)包括各种强度型号的工程常用钢筋。

6.根据权利要求1所述的新型混凝土组合柱，其特征在于：所述的置于普通混凝土或再生混凝土(2)中的钢筋笼包括箍筋(4)、沿箍筋均匀布置的纵筋(3)。

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