专利名称：一种高延性纤维混凝土短柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑结构中的短柱，具体为一种高延性纤维混凝土材料浇筑的短柱。
背景技术：
柱是建筑结构中主要的受力构件，支撑着上部结构传来的荷载并传至基础。在建筑物底层层高一定的情况下，随着上部楼层数量的增加，底层柱轴力增大，为提高延性而降低轴压比将导致柱截面尺寸进一步增大，使底层柱剪跨比减小，进而形成剪跨比小于2的短柱。此外，诸如图书馆的书库、层高较低的储藏室、高层建筑的地下车库及楼梯间等由于使用荷载大，层高较低，在设计中也不可避免会出现短柱。现有的短柱的浇注材料均为普通混凝土，但因普通钢筋混凝土的延性较差，建筑遭受地震作用时，导致短柱容易发生剪切脆 性破坏而造成结构严重破坏甚至倒塌，难以满足“中震可修，大震不倒”的设计准则。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不易发生脆性破坏且延性和抗震性能好的高延性纤维混凝土短柱。为此，本发明提供的高延性纤维混凝土短柱的浇注材料为高延性纤维混凝土，该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，按质量百分比计，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :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I. 5%。优选的，上述水泥为P. O. 52. 5R硅酸盐水泥；粉煤灰为I级粉煤灰；硅灰的烧失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面积大于15000m2/kg ;砂的最大粒径为I. 26mm ;PVA纤维的长度为6 12mm、直径为26 μ m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在30%以上的聚羧酸减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、硅灰和水泥总质量的O. 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。本发明高延性纤维混凝土短柱所使用的混凝土是由高延性纤维混凝土浇筑而成，充分利用高延性纤维混凝土的高强度和高韧性，提高混凝土短柱的抗剪承载力和变形能力，进而提高短柱的延性和抗震性能。与现有的短柱相比，本发明的高延性纤维混凝土短柱具有如下的特点(I)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，是一种具有高强度、高延性、闻耐久性和闻耐损伤能力的生态建筑材料，可有效提闻短柱的变形能力，进一步提闻结构的抗震性能。
(2)本发明中的高延性纤维混凝土短柱具有良好的耐久性，可延长结构的使用寿命，大幅度提高短柱的抗剪承载力、延性和抗震性能，减少甚至免去强震后修复的工作。
具体实施例方式实施例I :该实施例的短柱为某教学楼楼梯间的柱剪跨比小于2的框架柱，建筑层高3. 6m,休息平台位于半层高处，柱支撑长度为I. Sm,截面尺寸500X500mm，短柱的纵筋采用HRB400，直径为20mm，共8根，沿截面周边均匀布置；箍筋采用HPB300，直径为10mm，间距为100mm;采用短柱的常规施工方法浇筑高延性纤维混凝土养护后即建得该实施例的短柱。遵循本发明的技术方案，该实施例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，按质量百分比计，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0.9 :0. I O. 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(聚乙烯醇纤维)的体积掺量为I. 5% ;所用水泥为P. O. 52. 5R娃酸盐水泥,粉煤灰为I级粉煤灰,娃灰 的烧失量为5%、二氧化硅含量为88%、比表面积为18000m2/kg，且硅灰符合GB/T 18736的相关要求；砂的最大粒径为I. 26mm ；PVA纤维为上海罗洋科技有限公司生产的PA600纤维，长度为8mm、直径为26 μ m、抗拉强度为1200MPa、弹性模量为30GPa，该实施例的高延性纤维混凝土中添加有江苏博特新材料有限公司的PCA - I聚羧酸高性能减水剂，减水剂的添加量为粉煤灰、水泥和硅灰总质量的O. 8%。该实施例的高延性纤维混凝土的制备方法为首先将水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入强制式搅拌机中干拌2 3分钟；再加入减水剂和80%的水，搅拌Γ2分钟；然后加入PVA纤维再搅拌2分钟后加入剩余20%的水，搅拌2分钟。以下是发明人提供的关于本实施例的高延性纤维混凝土的力学性能试验及其结
果O(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的标准试模制作立方体试块，按标准养护方法
养护60天，进行立方体抗压强度试验。试验结果表明高延性纤维混凝土试块抗压强度平均值为65MPa，试块达到峰值荷载后卸载再进行第二次加载，残余抗压强度可达到峰值荷载的80%，试块破坏过程具有明显抗压韧性。(2)采用40mmX40mmX 160mm的标准试模制作棱柱体抗弯试件，按标准养护方法养护60天，进行抗弯性能试验。试验结果表明高延性纤维混凝土试件的初裂强度为4. 8MPa，试件开裂以后承载力继续提高，极限强度为10. IMPa，达到峰值荷载后承载力下降缓慢，按照ASTM C1018法计算所得的弯曲韧性系数其弯曲韧性15、110> 12(|、I30分别为6. 2、14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的弯曲韧性。(3)米用50mmX 15mmX 350mm的试模制作拉伸试块,按标准养护方法养护60天,进行直接拉伸试验。结果表明高延性纤维混凝土试件单轴抗拉强度平均值为3. 6MPa，极限拉应变可达到I. 2%，试件开裂以后承载力基本保持不变，具有良好的抗拉韧性，破坏过程中出现10余条裂缝。以上试验表明，高延性纤维混凝土的极限拉应变远高于《混凝土结构设计规范GB50010中普通混凝土的极限拉应变，高延性纤维混凝土受压、受拉、受弯破坏时均具有较高的韧性，其破坏特征与普通混凝土发生脆性破坏具有明显不同。
该实施例的高延性纤维混凝土的上述力学特性表明，采用高延性纤维混凝土制 成的混凝土强度高、变形能力好，不易发生剪切脆性破坏。用它浇筑成短柱，可显著提高其抗剪承载力、延性和抗震性能。本发明的高延性纤维混凝土短柱可用于楼梯间柱、框支柱等。
权利要求
1.一种高延性纤维混凝土短柱，其特征在于，该高延性纤维混凝土短柱的浇注材料为高延性纤维混凝土，该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，按质量百分比计，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、娃灰、砂和水混合均匀后的总体积为基数，PVA纤维的体积掺量为I. 5%。
2.如权利要求I所述的高延性纤维混凝土短柱，其特征在于，所述水泥为P.O. 52. 5R硅酸盐水泥；所述粉煤灰为I级粉煤灰；所述娃灰的烧失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面积大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒径为I. 26mm ;所述PVA纤维的长度为6 12mm、直径为26 μ m以上、抗拉强度为1200MPa以上、弹性模量为30GPa以上。
3.如权利要求2所述的高延性纤维混凝土短柱，其特征在于，所述高延性纤维混凝土中添加有减水率在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O. 8%。
4.如权利要求3所述的高延性纤维混凝土短柱，其特征在于，所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。
全文摘要
本发明公开了一种高延性纤维混凝土短柱，以解决现有短柱存在的易发生剪切破坏、延性和抗震性能差的问题。本发明的高延性纤维混凝土短柱由高延性纤维混凝土浇筑而成，所述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。本发明提供的高延性纤维混凝土短柱的承载力高、延性和抗震性能好，能够防止短柱发生脆性破坏，可提高整体结构的耗能能力。
文档编号C04B28/04GK102924012SQ201210437098
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月4日 优先权日2012年11月4日
发明者邓明科, 梁兴文, 代洁 申请人:西安建筑科技大学