[发明专利]一种钢管泡沫混凝土组合立柱及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢管泡沫混凝土组合立柱及其施工方法，可用于建筑工程的技术领域。

背景技术

钢管泡沫混凝土组合立柱是指在钢管中填充泡沫混凝土，并在钢管外壁设置混凝土保护层的复合立柱。

钢管混凝土柱在20世纪60年代中期开始引入中国，在不到50多年的时间里钢管混凝土技术不论是从理论还是技术都有了迅速的发展，现存工业、民用建筑中使用的钢管混凝土支柱大多为简单地在钢管内浇注普通水泥混凝土制作而成。早期钢管混凝土柱通过钢管对混凝土的横向约束作用大大的弥补了混凝土高脆性的特点；同时钢管内填充的混凝土限制了钢管产生变形。由于其综合性能远远强于单纯的钢筋混凝土柱，所以得到了大量的使用。随着建筑向高层化、复杂化方向发展，传统钢管混凝土柱的一些不足之处逐渐表现出来。首先，钢管混凝土柱的强度和刚度大大增加，但其抗震能力没有得到很好的改善，在地震力的反复作用下钢管内的混凝土易发生脆性破坏，造成立柱承载力降低。其次，单纯的钢管混凝土柱在没有对钢管进行保护的情况下，钢管暴露在空气中容易被腐蚀，同时在高温情况下钢管也会发生变形，这些危害都会影响混凝土柱的受力。

中国专利申请200710011988.1提出了一种纤维增强塑料-钢管-混凝土柱，由钢管、圆纤维增强塑料管和灌入的混凝土组成，其结构特点是钢管由钢板焊接成，圆纤维增强塑料管在混凝土柱的中心，然后在两管之间填充混凝土，圆纤维增强塑料管内可根据需求选择是否填充混凝土。这样使混凝土柱有高承载力、大刚度、塑性、韧性好的优点。

中国专利申请201010152109.9提出了一种钢管混凝土组合结构，包括钢管和钢管内外设置的自密实混凝土，使自密实混凝土与钢管固结硬化成整体。这样组合结构不仅能够具有传统钢管混凝土结构的优点，还能利于钢管的抗火和耐腐蚀性能。

中国专利申请201010042608.2提出了一种内填海砂混凝土的空心钢管混凝土柱及其制作方法，包括钢管基体、基体外浇注的河砂混凝土保护层、内壁浇注的河砂混凝土保护层及空心区域浇注的未脱盐海砂混凝土。这样可以是空心钢管柱直径中利用海砂，不需进行脱盐处理，施工方便，解决了沿海地区砂石资源匮乏的问题。

中国专利申请201110386130.X提出了一种空洞式钢管混凝土墩柱，由钢管、内包混凝土和外包混凝土层组成，其特点是将钢管设置开孔，使内包混凝土和外包混凝土层连接成整体，可以有效的防治外包层混凝土脱落，同时又有效的解决了钢管的防腐和内部脱空问题。

中国专利申请201110331668.0提出了一种用于煤矿支护用泡沫混凝土罐形墩柱及制备方法，包括薄壁钢管和填充在薄壁钢管内的EPS轻质高强混凝土，该墩柱轻质高强、易于搬运、抗变形能力强。

由上可知，目前对钢管混凝土立柱的研究主要是针对在工程中的某些需求做出的单一解决。而生产实际中水泥混凝土柱设计直径基本不变，没有考虑柱体结构随高度增加所受压力逐渐减小，尤其对那些高达百米的结构尤为显著；此外，尽管钢管混凝土柱的抗震性能比通常钢筋混凝土柱有很大提高，但沿柱体高度方向结构刚度不变，不利于结构抗震性能的充分发挥。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管泡沫混凝土组合立柱，本构件针对传统钢管混凝土柱的缺陷，在受力性能方面有较好的承载能力，较高的抗震和抗变形能力，同时通过钢管外壁的保护层有效解决了钢管腐蚀和高温变形的问题。另外，本发明还提供了一种钢管泡沫混凝土组合立柱的施工方法。

根据本发明的钢管泡沫混凝土组合立柱，包括立柱本体，立柱本体包含钢管、浇筑在钢管内的泡沫混凝土、布置在钢管外壁上的钢筋网以及外包混凝土层，钢管之间通过法兰盘和法兰承口连接，法兰盘和法兰承口之间放有垫片。另外，根据需要，立柱本体可以为等截面或变截面的。

本发明中的泡沫混凝土可以是粉煤灰泡沫混凝土，其组成包括：泡沫剂、水泥、粉煤灰、石灰、石膏、以及复合外加剂，其中粉煤灰和水泥的质量比为2.2-2.7，复合外加剂由C-3减水剂和膨胀剂组成。优选的配合比为粉煤灰56％～60％、石灰12％～15％、石膏3％～5％、硅酸盐水泥22％～25％、复合外加剂2％～3％、液状泡沫剂1.2mL/kg、水料比0.41，复合外加剂中C-3减水剂和膨胀剂的质量比为1∶1。