一种海水海砂混凝土柱的制作方法

本发明涉及混凝土技术领域，具体涉及一种海水海砂混凝土柱。

背景技术：

混凝土结构、钢结构以及钢-混凝土组合结构，这些结构都有着各自的优势，也在土木工程中得到了广泛的应用，但在工程实践中也暴露了一些问题，最突出的问题是由于钢筋或钢材的锈蚀引起结构过早退化或结构功能不足。在美国，已确认有40％以上的桥梁属结构耐久性不足或功能退化，这就要求应尽快发展经济有效的结构增强方法和新型的高性能结构材料，以延长结构适用寿命，提高结构性能。

建设海岛国防和军用基础设施、发展海洋经济势必要兴建许多海洋和港口建筑物和构筑物，大量的土建工程，基础材料混凝土必然用量可观，建筑砂作为混凝土中的细骨料也必然需求大量增加。目前，混凝土中用的砂和水主要是淡水河淡砂，对于一些距离比较远的岛屿建设，如果采用传统的混凝土，需要从内陆运输大量的河砂和淡水，一方面影响建设工期，同时增加建设成本，为此如果能找到一种方法，能用海水和原状的海砂配置混凝土，不仅可以减轻淡水淡砂资源短缺的问题，还可以在一定程度上降低混凝土的拌制成本，对满足海洋经济发展和海岛国防建设具有非比寻常的意义。

frp筋(fiberreinforcedplasticsbars纤维复合材料)具有耐腐蚀、抗拉强度高、密度小、质量轻、电磁绝缘性好、减振性能好等优点，但也存在材料脆性及价格高等缺点。现有frp筋(除高强cfrp筋外)的弹性模量与钢筋的弹性模量相比较低，其应力应变关系呈直线段，没有屈服平台，当其单独被用于混凝土结构中时，导致frp筋混凝土构件的脆性破坏特征及使用状态下过大的裂缝宽度和挠度，这些缺点限制了其在土木工程领域中的推广和应用。

技术实现要素：

本发明目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种海水海砂混凝土柱，可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土，特别适用于潮湿和盐碱地等恶劣环境下的建筑、桥梁、水工建筑物、海港码头等特殊结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种海水海砂混凝土柱，包括聚乙烯管和若干个frp-钢复合筋，所述若干个frp-钢复合筋竖向地设在聚乙烯管内，所述若干个frp-钢复合筋沿一圆周方向上等弧度地均匀设置，所述若干个frp-钢复合筋外设有frp-钢复合箍筋，所述聚乙烯管内填充有混凝土，所述混凝土由海砂、海水、水泥及粗骨料组成。

由上可知，本发明采用外聚乙烯管和内frp-钢复合筋对海砂和海水构成的混凝土进行共同约束下，混凝土柱的承载能力得到提高、延性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，从而柱的截面尺寸得到减小，建筑使用面积得到增加，抗弯性能好。

本发明的frp-钢复合筋通过钢筋外层的frp材料将内部的钢筋与外部的侵蚀性环境隔开，从而提高筋材的耐腐蚀性能，frp材料和钢筋共同受力，优势互补，既改善了钢筋的屈服后性能，同时也弥补了frp筋的延性不足：frp-钢复合筋的成本远低于纯frp筋，与钢筋相比，仅增加较少的成本就能显著提高筋材的力学和耐腐蚀性能，性价比高。当frp-钢复合筋受到偏压作用力时，frp-钢复合筋在拉伸受力，其应力应变曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线，钢筋屈服后frp-钢复合筋具有稳定的二次刚度，其应力应变曲线可分为三区段：第一区段为frp纤维布与钢筋的共同工作变形阶段；第二区段为钢筋屈服后，frp纤维布提供应力增量的阶段，此区段刚度较第一区段变小；第三区段为frp纤维布破坏后，钢筋独自承受荷载的阶段。

综上所述，本发明可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土，特别适用于潮湿和盐碱地等恶劣环境下的建筑、桥梁、水工建筑物、海港码头等特殊结构。

作为本发明的一种改进，所述水泥为42.5级的水泥，所述海砂、海水、水泥及粗骨料的重量比为15.54：27.33：48.59：8.54。

作为本发明的一种改进，所述水泥为52.5级的水泥，所述海砂、海水、水泥及粗骨料的重量比为27.56：20.9：44.38：7.16。

作为本发明的一种改进，所述frp-钢复合箍筋为弹簧螺旋状箍筋。

作为本发明的一种改进，所述frp-钢复合箍筋为圆环状箍筋，所述圆环状箍筋的数量为若干个，若干个圆环状箍筋由下至上分布并与frp-钢复合筋固定连接。

作为本发明的一种改进，所述聚乙烯管为srtp管或hdpe管。

进一步地，所述粗骨料为天然碎石或卵石或珊瑚。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用外聚乙烯管和内frp-钢复合筋对海砂和海水构成的混凝土进行共同约束下，混凝土柱的承载能力得到提高、延性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，从而柱的截面尺寸得到减小，建筑使用面积得到增加，抗弯性能好；

本发明可直接使用原始海砂，无需对原始海砂进行淡化处理，可直接被用于制成海砂混凝土而进行柱构件浇筑，节约了淡水资源，省略和淡化海砂的处理工序，极大地提高了海砂的利用率，可以有效解决沿海地区或周围岛礁地区河砂建筑材料缺乏的问题，也避免了过度开采河砂带来的生态环境问题；

本发明施工方便，hdpe管是耐侧压的模板，在浇灌混凝土时，可作为永久模板，并可适应先进的泵灌混凝土工艺，因此，可简化施工安装工艺，缩短工期。

附图说明

图1为本发明海水海砂混凝土柱实施例1的截面图；

图2为本发明海水海砂混凝土柱实施例1的内部结构图；

图3为本发明海水海砂混凝土柱实施例2的截面图；

图4为本发明海水海砂混凝土柱实施例2的内部结构图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明的技术方案作进一步描述说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示的海水海砂混凝土柱为本发明的实施例1，一种海水海砂混凝土柱，包括聚乙烯管10和若干个frp-钢复合筋20，所述若干个frp-钢复合筋20竖向地设在聚乙烯管10内，所述若干个frp-钢复合筋20沿一圆周方向上等弧度地均匀设置，所述若干个frp-钢复合筋20外设有frp-钢复合箍筋30，所述聚乙烯管10内填充有混凝土40，所述混凝土40由海砂、海水、水泥及粗骨料组成。

由上可知，本发明采用外聚乙烯管和内frp-钢复合筋对海砂和海水构成的混凝土进行共同约束下，混凝土柱的承载能力得到提高、延性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，从而柱的截面尺寸得到减小，建筑使用面积得到增加，抗弯性能好。

本发明的frp-钢复合筋通过钢筋外层的frp材料将内部的钢筋与外部的侵蚀性环境隔开，从而提高筋材的耐腐蚀性能，frp材料和钢筋共同受力，优势互补，既改善了钢筋的屈服后性能，同时也弥补了frp筋的延性不足：frp-钢复合筋的成本远低于纯frp筋，与钢筋相比，仅增加较少的成本就能显著提高筋材的力学和耐腐蚀性能，性价比高。当frp-钢复合筋受到偏压作用力时，frp-钢复合筋在拉伸受力，其应力应变曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线，钢筋屈服后frp-钢复合筋具有稳定的二次刚度，其应力应变曲线可分为三区段：第一区段为frp纤维布与钢筋的共同工作变形阶段；第二区段为钢筋屈服后，frp纤维布提供应力增量的阶段，此区段刚度较第一区段变小；第三区段为frp纤维布破坏后，钢筋独自承受荷载的阶段。

综上所述，本发明可克服锈蚀的影响并代替普通钢筋混凝土，特别适用于潮湿和盐碱地等恶劣环境下的建筑、桥梁、水工建筑物、海港码头等特殊结构。

在本实施例中，所述frp-钢复合箍筋30为弹簧螺旋状箍筋。弹簧螺旋状箍筋在安装时十分方便，只需将弹簧螺旋状箍筋套在frp-钢复合筋即可。

在本实施例中，所述聚乙烯管10为hdpe管。hdpe管具有良好的耐热性和耐寒性，化学稳定性好，还具有较高的刚性和韧性，机械强度好；hdpe管的硬度、拉伸强度和蠕变性优于低密度聚乙烯；化学稳定性好，在室温条件下，不溶于任何有机溶剂，耐酸、碱和各种盐类的腐蚀；薄膜对水蒸气和空气的渗透性小、吸水性低。

在本实施例中，所述粗骨料可以采用天然碎石或卵石或珊瑚，可以根据实际施工现场的实际情况，按照经济效益选取粗骨料的种类，而天然碎石、卵石和珊瑚均能满足实际工程强度的要求。

在本实施例中，根据多次实物测试试验可知，如果所述水泥为42.5级的水泥，则所述海砂、海水、水泥及粗骨料的重量比为15.54：27.33：48.59：8.54。如果所述水泥为52.5级的水泥，则所述海砂、海水、水泥及粗骨料的重量比为27.56：20.9：44.38：7.16。此时上述两种方案得到混凝土的耐腐蚀性、抗拉强度高和密度等综合性能分别是最好的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明采用外聚乙烯管和内frp-钢复合筋对海砂和海水构成的混凝土进行共同约束下，混凝土柱的承载能力得到提高、延性和抗震能力得到提高，防腐蚀性突出，从而柱的截面尺寸得到减小，建筑使用面积得到增加，抗弯性能好；

本发明可直接使用原始海砂，无需对原始海砂进行淡化处理，可直接被用于制成海砂混凝土而进行柱构件浇筑，节约了淡水资源，省略和淡化海砂的处理工序，极大地提高了海砂的利用率，可以有效解决沿海地区或周围岛礁地区河砂建筑材料缺乏的问题，也避免了过度开采河砂带来的生态环境问题；

本发明施工方便，hdpe管是耐侧压的模板，在浇灌混凝土时，可作为永久模板，并可适应先进的泵灌混凝土工艺，因此，可简化施工安装工艺，缩短工期。

实施例2

如图3和图4所示的海水海砂混凝土柱为本发明的实施例2，其与实施例1不同的是，所述frp-钢复合箍筋30为圆环状箍筋，所述圆环状箍筋的数量为若干个，若干个圆环状箍筋由下至上分布并与frp-钢复合筋20固定连接。圆环状箍筋与与frp-钢复合筋固定连接，结合得更加紧固。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。