[发明专利]一种海水海砂混凝土柱

说明书

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。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。

技术领域

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(Fiber Reinforced Plastics Bars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。

发明内容

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。