一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的 制备方法，该组合柱适用于民用建筑、工业厂房及桥梁结构中的柱结构。
【背景技术】
[0002] 钢管混凝土柱具有承载力高、抗震性能好、施工方便等优点，在土木工程领域得到 广泛应用。然而，在钢管混凝土柱中，由于核心混凝土在凝结硬化过程中会产生体积收缩， 将导致钢管和核心混凝土之间的粘结力下降，严重影响钢管混凝土柱的各项力学性能。
[0003] 目前，常用的解决方法主要有两种：一是在核心混凝土中掺入膨胀剂，膨胀剂的掺 入仅有利于核心混凝土的早期膨胀，后期核心混凝土中由于缺少水分，将导致钢管与核心 混凝土之间发生粘结脱离。二是在核心混凝土中掺入保证后期膨胀的外加剂和掺合料，一 方面，外加剂的掺入，增加施工成本和难度；另一方面，掺合料的加入，使混凝土的硬化和水 化过程更加复杂，很难达到预期的最佳效果。
[0004] 钢渣是炼钢时产生的一种工业废渣，它既具有一定的硬度和细度，又具有一定的 活性。因此，可用钢渣代替混凝土中的细骨料，形成钢管钢渣膨胀混凝土，不仅解决天然骨 料的供需矛盾问题，降低工程造价，节约自然资源，又保证钢管内核心混凝土的膨胀，使核 心混凝土提前进入三向受压状态，显著提高钢管混凝土的承载力和延性。
【发明内容】
[0005] 本发明针对现有钢管混凝土柱膨胀技术方法存在的缺点与不足，提供一种可控膨 胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法。本发明充分利用钢渣的潜在活性，克服已有技术方 法为产生膨胀而掺加膨胀剂、外加剂或掺合料等不足，显著降低工程造价和施工难度，满足 钢管膨胀混凝土的各项性能指标要求。
[0006] 本发明一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法，其利用钢渣砂代替全部 细骨料，采用普通硅酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水制备可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱，具 体包括以下步骤：
[0007] (1)根据钢管钢渣混凝土柱承载力要求，选择一定强度等级的钢管和钢渣混凝土， 按照公式（1)计算出由于钢渣混凝土膨胀而产生的钢管自应力〇 6。
【主权项】
1. 一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝±柱的制备方法，其特征在于，利用钢渣砂代替全 部细骨料，采用普通娃酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水制备可控膨胀率的钢管钢渣混凝上柱， 具体包括W下步骤： (1) 根据钢管钢渣混凝上柱承载力要求，选择一定强度等级的钢管和钢渣混凝上，按照 公式（1)计算出由于钢渣混凝±膨胀而产生的钢管自应力曰6;
(1) 其中；N为钢管钢渣混凝±柱承载力； A。为核屯、混凝±截面面积； f。。为钢渣混凝±抗压强度； 0为钢管对核屯、混凝±的约束效应系数，0=^，4和fy分别为钢管的截面面积和 AcJco 屈服强度； (2) 根据步骤（1)确定的钢管的自应力0。，按照公式（2)计算出钢渣混凝±的自由膨 胀率e。； S山些^ (2) C E, ￡, 其中；E。为混凝±的弹性模量； Es为钢管的弹性模量； ? = f，r和t分别为核屯、混凝±的半径和钢管的壁厚； (3) 根据步骤（2)确定的钢渣混凝±的自由膨胀率，根据公式（3)计算出钢渣砂的平均 粒径，然后选择合理级配的钢渣砂； = 0.063c； -0.307c, + 0.609 ( 3 ) 其中；Dm为钢渣砂的平均粒径； (4) 根据普通混凝±配合比的设计方法，可计算确定娃酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水的 用量，然后将娃酸盐水泥、钢渣砂和碎石放入混凝上揽拌机中预先揽拌60?70秒； (5) 将水均匀倒入步骤（4)处理后的钢渣混凝±中进行揽拌，量测钢渣混凝±的塌落 度，增加一定的附加用水量，所需的附加用水量为50?l(K)kg/m 3,使其满足钢渣混凝±的诱 筑要求； (6) 将步骤（5)揽拌好的钢渣混凝±灌入钢管中，并用振捣椿进行充分振捣，W保证钢 渣混凝±的密实性； (7) 为防止在养护过程中钢管钢渣混凝±柱内水分的流失，保证钢渣中游离CaO在后 期水化反应过程中的膨胀，在诱筑完成的钢管钢渣混凝±柱端部表面涂一层环氧树脂，养 护至钢渣混凝±完全凝结硬化，可使钢管钢渣混凝±产生预期的膨胀量。
【专利摘要】本发明公开了一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法，属于土木工程技术领域。其利用钢渣砂代替全部细骨料，采用普通硅酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水制备可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱。具体制备步骤如下：根据钢管钢渣混凝土柱承载力要求，选择一定强度等级的钢管和钢渣混凝土，确定钢管自应力；计算确定钢渣混凝土的自由膨胀率；计算确定钢渣砂的平均粒径，选择合理级配的钢渣砂；根据普通混凝土配合比的设计方法，计算确定硅酸盐水泥、钢渣砂碎石和水的用量；然后配制、浇筑、养护钢管钢渣混凝土柱。本发明的钢管钢渣混凝土柱使核心混凝土提前进入三向受压状态，显著提高钢管混凝土的承载力和延性。
【IPC分类】C04B18-14, C04B28-04
【公开号】CN104591643
【申请号】CN201410820787
【发明人】于峰, 徐琳, 张扬, 王旭良
【申请人】安徽工业大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月25日