双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件的制作方法

本实用新型提供了一种双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件，属于工程结构领域。

背景技术：

土木工程作为高能耗的行业一直是我国乃至世界上消耗天然资源极大的行业。作为混凝土细骨料的河砂资源目前在我国已经日益匮乏，而在沿海地区使用天然海砂作为河砂的替代方案可以缓解河砂资源不足的问题，有利于保护生态环境，实现土木行业的可持续发展。但是，由于海砂中的氯离子会对钢材有所腐蚀，海砂混凝土在实际工程中的应用仍受到极大制约。

铝合金是一种抗腐蚀能力强和高耐久性的材料，特别具有优越的抵抗氯离子侵蚀的能力。但是铝合金材料的强度普遍较低，以5A50型防腐铝合金为例其屈服强度为265MPa，相较于建筑用钢的屈服强度普遍在345MPa以上，铝合金材料存在着强度不足的缺陷。

活性粉末混凝土是一种新型的高强高耐久性混凝土。由于添加了硅灰（SiO2）和石英粉等活性粉末，其抗压强度能达到200-800MPa，相较于抗压强度一般为40-100MPa的普通混凝土其强度提高了数倍。同时，由于其骨料粒径小，内部孔隙率低，使得活性粉末混凝土具有很好的密实性和耐久性，其氯离子的渗透性仅为普通高强混凝土的1/25。但是活性粉末混凝土在破坏时具有很显著的脆性破坏特征，破坏时十分突然，对整体结构的安全性十分不利。而对活性粉末混凝土施加强约束作用（如钢管约束）是改善其脆性破坏特征，提高其塑形性能的有效途径。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对以上不足之处，提供了一种双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是一种双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件，包括外铝合金管，所述外铝合金管内部同轴心设置有内铝合金管，所述内铝合金管与外铝合金管之间形成环形腔，所述环形腔中设有用以将内铝合金管与外铝合金管焊接为一体的加劲铝合金板，所述内铝合金管与环形腔中均浇筑有海砂活性粉末混凝土。

进一步的，所述外铝合金管与内铝合金管的抗拉强度大于200MPa。

进一步的，所述海砂活性粉末混凝土的强度为200-800Mpa，其细骨料采用未经淡化处理的天然海砂。

进一步的，所述内铝合金管与外铝合金管的截面形状均为圆形。

进一步的，所述内铝合金管与外铝合金管的截面形状均为方形。

进一步的，所述内铝合金管的截面形状为圆形，所述外铝合金管的截面形状为方形。

进一步的，所述加劲铝合金板环形均布在环形腔内。

进一步的，所述加劲铝合金板的数量为四个，所述环形腔由四个加劲铝合金板分隔成四个区格。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：铝合金优越的抗腐蚀性能可以防止海砂中的氯离子侵蚀，本实用新型可不需要对海砂进行淡化处理，使海砂混凝土可以直接使用，有利于推广海砂混凝土的大规模应用，以达到节约河砂资源，保护生态环境的有利效益，同时，由于添加的活性粉末大大降低了混凝土内部的孔隙率，可显著减少海砂中氯离子的渗透，从而使本实用新型具有卓越的耐久性；此外，本实用新型利用海砂活性粉末混凝土的超高强度来弥补铝合金应用在建筑结构中强度不足的缺陷，使该组合构件具有高强的优势，同时，利用铝合金管对海砂活性粉末混凝土的约束作用来提高其塑形性能，改善其原有的脆性破坏特征，提高结构物的安全性；更重要的是，在内铝合金管与外铝合金管之间焊接加劲铝合金板进一步强化了其对海砂活性粉末混凝土的约束作用，这是由于铝合金管在受压时易发生局部屈曲，这会降低对其包裹的核心混凝土的约束作用，在本实用新型中的内铝合金管由于管内、外均有混凝土支撑，因此不易发生局部屈曲现象，但外铝合金管则容易发生向外的局部屈曲。因此在内铝合金管与外铝合金管之间焊接加劲铝合金板使其成为整体，可以为外铝合金管提供有效的支撑从而抑制其局部屈曲的产生，大大加强了其对海砂活性粉末混凝土的约束作用。此外，四个加劲铝合金板也将内铝合金管与外铝合金管之间的混凝土划分成四个区格，这会大大增强区格内混凝土所受到的约束作用，从而大大提高其塑形性能，防止结构发生脆性破坏；本实用新型兼具高强、高耐久性和高延性等优势，并有利于保护生态环境；本实用新型可以作为主要承重构件应用于建筑中的柱子、桥梁中的桥墩以及地下工程结构等，特别适合应用于沿海地区的重要结构物。

附图说明

下面结合附图对本实用新型专利进一步说明。

图1为该实用新型第一种实施例的结构示意图；

图2为该实用新型第二种实施例的结构示意图；

图3为该实用新型第三种实施例的结构示意图；

图中：

1-外铝合金管；2-内铝合金管；3-环形腔；4-加劲铝合金板；5-海砂活性粉末混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1-3所示，一种双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件，包括外铝合金管1，所述外铝合金管内部同轴心设置有内铝合金管2，所述内铝合金管与外铝合金管之间形成环形腔3，所述环形腔中设有用以将内铝合金管与外铝合金管焊接为一体的加劲铝合金板4，所述内铝合金管与环形腔中均浇筑有海砂活性粉末混凝土5。

在本实施例中，所述外铝合金管与内铝合金管的抗拉强度大于200MPa。

在本实施例中，所述海砂活性粉末混凝土的强度为200-800Mpa，其细骨料采用未经淡化处理的天然海砂。

在本实施例中，所述内铝合金管与外铝合金管的截面形状均为圆形。

在本实施例中，所述内铝合金管与外铝合金管的截面形状均为方形。

在本实施例中，所述内铝合金管的截面形状为圆形，所述外铝合金管的截面形状为方形。

在本实施例中，所述加劲铝合金板环形均布在环形腔内。

在本实施例中，所述加劲铝合金板的数量为四个，所述环形腔由四个加劲铝合金板分隔成四个区格，对于方形的内铝合金管或外铝合金管，加劲铝合金板焊接在每个边长的中部。

在本实施例中，所述海砂活性粉末混凝土为以不经淡化处理的海砂为原料的活性粉末混凝土。

在本实施例中，该双层铝合金管与海砂活性粉末混凝土的组合构件的制作方法包括以下步骤：

（1）先采用5A50型等屈服强度大于200MPa的铝合金材料制作内铝合金管与外铝合金管，加工时保证内铝合金管与外铝合金管同轴心设置；

（2）在内铝合金管与外铝合金管之间形成的环形腔中焊接多个环形均布的加劲铝合金板，内铝合金管与外铝合金管经加劲铝合金板焊接为一体；

（3）在内铝合金管与环形腔中浇筑海砂活性粉末混凝土，浇筑时严格控制骨料规格，确保混凝土能够均匀、密实地灌注在内铝合金管与环形腔中，采用未经处理的天然海砂作为细骨料，并按预定配合比值要求添加硅灰（SiO2）和石英粉等活性粉末使其强度达到200-800MPa。

上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。