一种铝合金复合钢管混凝土构件及其制作方法与流程

本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及的是一种铝合金复合钢管混凝土构件及其制作方法。

背景技术：

钢管混凝土由外部钢管和核心混凝土两部分组成，是一种钢-混凝土组合结构构件。两种不同材料的组合，形成了钢管混凝土优良的力学和施工性能，原因在于：外部钢管对核心混凝土起到横向约束作用，使得混凝土处于三向受力状态，提高了混凝土的强度和变形能力；核心混凝土可有效防止相对薄壁的钢管过早发生屈曲破坏；另外，外部钢管可作为核心混凝土的永久模板，减少施工工序，加快施工速度。因此，钢管混凝土因其优越的力学和施工性能得到广泛的工程应用。

实际工程中，钢管混凝土中的外部钢管常因未得到定期而严格的防腐处理，锈蚀现象屡见不鲜，影响建筑的正常使用，严重时可导致结构构件的力学性能削弱，造成安全隐患。钢管防腐能力差的缺点，不仅增加了钢管混凝土结构构件的后期维护费用，同时也限制了该类结构构件在易腐蚀环境中的应用。因此，在既能保证良好的经济性能、又可避免或减少防腐处理工序的前提条件下，如何提高钢管混凝土结构构件的耐腐蚀性能，是促进钢管混凝土结构更广泛应用的关键技术之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝合金复合钢管混凝土构件，相比于普通钢管混凝土构件，该铝合金复合钢管混凝土构件在保证力学性能和经济性能的基础上具有更好的耐腐蚀性能。

本发明的目的还在于提供一种铝合金复合钢管混凝土构件的制作方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种铝合金复合钢管混凝土构件，包括由内至外依次设置的核心混凝土、钢管、中间层混凝土以及铝合金管，所述核心混凝土填充在所述钢管内，所述铝合金管套设在所述钢管外，所述中间层混凝土呈环状填充在所述钢管的外壁和所述铝合金管的内壁之间。

所述钢管为碳素钢管或者合金钢管。

所述铝合金管的壁厚不大于所述钢管的壁厚。

所述铝合金管的长度与所述钢管的长度相同。

所述核心混凝土为钢筋混凝土、水泥砂浆、水泥浆或者其他不同种类的混凝土，所述中间层混凝土为水泥砂浆、水泥浆或者其他不同种类的混凝土。

所述铝合金复合钢管混凝土构件的横截面形状为圆形、椭圆形或者多边形。

所述铝合金复合钢管混凝土构件的横截面形状为方形或者矩形。

一种铝合金复合钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

(1)材料准备：根据设计要求将钢管和铝合金管切割至相应的长度；

(2)定位处理：对钢管和铝合金管进行定位，使得钢管的形心和铝合金管的形心相重合，钢管的两端与铝合金管的两端相平齐；

(3)浇筑核心混凝土：将混凝土灌注到钢管的内部，采用振捣工具将混凝土振捣密实，形成填充钢管的核心混凝土；

(4)浇筑中间层混凝土：将混凝土灌注到钢管和铝合金管之间，采用振捣工具将混凝土振捣密实，形成中间层混凝土；

(5)混凝土养护：对浇筑完成的核心混凝土和中间层混凝土进行养护处理，得到由核心混凝土、钢管、中间层混凝土以及铝合金管组合而成的铝合金复合钢管混凝土构件。

步骤(4)中，当钢管和铝合金管之间的空隙小于一定距离导致无法振捣时，也可采用自流平自密实灌浆料灌注到钢管和铝合金管之间，从而完成中间层混凝土的浇筑。

采用上述结构后，本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件，具有以下有益效果：

(1)由外层的铝合金管、中间层混凝土和内层的钢管共同组成的组合构件能够有效约束核心混凝土，提高核心混凝土的承载力和变形能力；

(2)核心混凝土及中间层混凝土为内层的钢管提供有效的侧向支撑作用，防止或延缓内层的钢管发生屈曲破坏，提高了位于内层的钢管的稳定性和钢材强度的有效利用率；

(3)外层的铝合金管及呈环状的中间层混凝土将内部的钢管与外部环境隔离，有效提高了整体结构的耐腐蚀性能；

(4)中间层混凝土为外层的铝合金管提供约束作用，防止外层的铝合金管发生内凹屈曲破坏，外层的铝合金管本身具有良好的耐腐蚀性，可根据实际环境选用不同等级的铝合金管材，可适应绝大多数环境下的工程应用需求。

综上，相比于普通钢管混凝土构件，该铝合金复合钢管混凝土构件可以节省构件的后期维护费用，减少维护不当造成的安全隐患，且外形美观；相比于不锈钢管混凝土构件，该铝合金复合钢管混凝土构件具有更好的经济性。因此，本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件，在保证力学性能和经济性能的基础上具有更好的耐腐蚀性能。本发明提出的一种铝合金复合钢管混凝土构件原理清晰、构造简单，不需特殊的防腐处理，可在近海建筑、海洋平台以及特殊工业建筑等有腐蚀性介质的环境中广泛使用。

附图说明

图1为本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件的结构示意图；

图2为本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件的横截面示意图。

图中：

核心混凝土 1 钢管 2

中间层混凝土 3 铝合金管 4

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述，在本发明的描述中，需要理解的是，关于“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。

一种铝合金复合钢管混凝土构件，如图1所示，包括由内至外依次设置的核心混凝土1、钢管2、中间层混凝土3以及铝合金管4，核心混凝土1填充在钢管2内，铝合金管4套设在钢管2外，中间层混凝土3呈环状填充在钢管2的外壁和铝合金管4的内壁之间。

优选的，钢管2为碳素钢管或者合金钢管。

优选的，铝合金管4的壁厚不大于钢管2的壁厚，铝合金管4的主要作用是提高整体构件的耐腐蚀性能。

优选的，铝合金管4的长度与钢管2的长度相同，以便外层的铝合金管4能够有效充分地防止或者延缓内层的钢管2发生锈蚀。

优选的，核心混凝土1为钢筋混凝土、水泥砂浆、水泥浆或者其他不同种类的混凝土，中间层混凝土3为水泥砂浆、水泥浆或者其他不同种类的混凝土，以便适应不同的工程需要。

优选的，铝合金复合钢管混凝土构件的横截面形状为圆形、椭圆形、方形、矩形或者其他多边形，如图2所示，该铝合金复合钢管混凝土构件的横截面形状为圆形，可保证受力均匀，性能更好。

采用上述结构后，本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件，具有以下有益效果：

(1)由外层的铝合金管4、中间层混凝土3和内层的钢管2共同组成的组合构件能够有效约束核心混凝土1，提高核心混凝土的承载力和变形能力；

(2)核心混凝土1及中间层混凝土3为内层的钢管2提供有效的侧向支撑作用，防止或延缓内层的钢管2发生屈曲破坏，提高了位于内层的钢管的稳定性和钢材强度的有效利用率；

(3)外层的铝合金管4及呈环状的中间层混凝土3将内部的钢管2与外部环境隔离，有效提高了整体结构的耐腐蚀性能；

(4)中间层混凝土3为外层的铝合金管4提供约束作用，防止外层的铝合金管4发生内凹屈曲破坏，外层的铝合金管4本身具有良好的耐腐蚀性，可根据实际环境选用不同等级的铝合金管材，可适应绝大多数环境下的工程应用需求。

综上，相比于普通钢管混凝土构件，该铝合金复合钢管混凝土构件可以节省构件的后期维护费用，减少维护不当造成的安全隐患，且外形美观；相比于不锈钢管混凝土构件，该铝合金复合钢管混凝土构件具有更好的经济性。因此，本发明一种铝合金复合钢管混凝土构件，在保证力学性能和经济性能的基础上具有更好的耐腐蚀性能。

本发明提出的一种铝合金复合钢管混凝土构件原理清晰、构造简单，不需特殊的防腐处理，可在近海建筑、海洋平台以及特殊工业建筑等有腐蚀性介质的环境中广泛使用。

实施例一

一种铝合金复合钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

(1)材料准备：根据设计要求将圆形的碳素钢管和铝合金管切割至相同的长度，其中铝合金管的内径大于碳素钢管的外径，铝合金管的壁厚不大于碳素钢管的壁厚；

(2)定位处理：通过焊接的方式将碳素钢管竖直固定在一临时钢板上，再将铝合金管套在碳素钢管外，使铝合金管的圆心与碳素钢管的圆心重合后，将铝合金管也焊接在临时钢板上，内层的碳素钢管的两端和外层的铝合金管的两端分别平齐；

(3)浇筑核心混凝土：按设计配比拌制混凝土，将配好的混凝土灌注到碳素钢管的内部，采用振捣工具将混凝土振捣密实形成填充碳素钢管的核心混凝土；

(4)浇筑中间层混凝土：将混凝土灌注到碳素钢管和铝合金管之间，采用振捣工具将混凝土振捣密实，形成中间层混凝土；

(5)混凝土养护：对浇筑完成的核心混凝土和中间层混凝土进行养护处理，得到由核心混凝土、碳素钢管、中间层混凝土以及铝合金管组合而成的铝合金复合钢管混凝土构件。

步骤(4)中，中间层混凝土的原料可与核心混凝土采用相同的建筑材料，当碳素钢管和铝合金管之间的空隙小于一定距离导致无法振捣时，也可以采用自流平自密实灌浆料等其他建筑材料。

实施例二

一种铝合金复合钢管混凝土构件的制作方法，包括以下步骤：

(1)材料准备：根据设计要求将圆形的合金钢管和铝合金管切割至相同的长度，其中铝合金管的内径大于合金钢管的外径，铝合金管的壁厚不大于合金钢管的壁厚；

(2)定位处理：通过焊接的方式将合金钢管竖直固定在一临时钢板上，再将铝合金管套在合金钢管外，使铝合金管的圆心与合金钢管的圆心重合后，将铝合金管也焊接在临时钢板上，内层的合金钢管的两端和外层的铝合金管的两端分别平齐；

(3)浇筑核心混凝土：按设计配比拌制混凝土，将配好的混凝土灌注到合金钢管的内部，采用振捣工具将混凝土振捣密实形成填充合金钢管的核心混凝土；

(4)浇筑中间层混凝土：将混凝土灌注到合金钢管和铝合金管之间，采用振捣工具将混凝土振捣密实，形成中间层混凝土；

(5)混凝土养护：对浇筑完成的核心混凝土和中间层混凝土进行养护处理，得到由核心混凝土、合金钢管、中间层混凝土以及铝合金管组合而成的铝合金复合钢管混凝土构件。

步骤(4)中，中间层混凝土的原料可与核心混凝土采用相同的建筑材料，当合金钢管和铝合金管之间的空隙小于一定距离导致无法振捣时，也可以采用自流平自密实灌浆料等其他建筑材料。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。