[发明专利]耐腐蚀CFRP-高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱

说明书

本发明公开了耐腐蚀CFRP‑高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，属于海洋建筑工程结构技术领域。本发明的耐腐蚀CFRP‑高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱由海洋骨料海水混凝土、高强钢管以及CFRP布组成；所述CFRP布粘贴于高强钢管内外壁形成CFRP‑高强钢复合管，所述海洋骨料混凝土填充于CFRP‑高强钢复合管内。本发明的组合柱能有效地阻挡氯离子对高强钢管内外壁的腐蚀，并能提高高强钢管海洋骨料海水混凝土的相关承载指标和耐久性，延长其服役寿命。

技术领域

本发明涉及海洋建筑工程结构技术领域，具体涉及耐腐蚀CFRP-高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱。

背景技术

由于地球上陆地资源的逐渐枯竭以及人类不断拓展生存空间的要求，人类进入了大规模的开发利用海洋的时期。然而，海洋土木工程的建设和使用过程中存在有建筑材料来源短缺和建筑结构使用寿命缩短这两个根本性问题，上述问题成为限制海洋土木工程建设发展的基础难题。一方面，若寻求到可就地取材、性能合适且储量丰富的替代材料不仅能降低建筑材料内陆运输的时间成本和经济成本，还可缓解内陆河砂过度开采导致的资源枯竭问题。珊瑚和海砂作为海洋中储量丰富的自然资源可分别作为传统混凝土粗集料和混凝土细集料的替代材料，这既解决了内陆河砂资源短缺，也可因地制宜地进行海洋工程，对于加速建设海洋工程意义重大。另一方面，海洋存在着极为恶劣的自然环境条件，传统的钢与混凝土结构在海洋中使用面临着严峻的耐久性问题。此外，海洋骨料海水混凝土的直接利用也必然面临内部配筋的耐腐蚀性问题。因此，必然需要研发新型耐腐蚀材料代替传统钢材，其还应具有较好的力学性能和与混凝土协同工作的能力。

申请号为CN201821124170.0的中国专利于2019年7月26日公开了一种FRP管复合筋海砂混凝土柱，这种结构形式虽然避免了使用钢筋带来的锈蚀问题，并成功使用了海砂混凝土，但未改善FRP材料抗剪性能差以及脆性破坏的缺点。申请号为CN104389381A的中国专利于2015年3月4日公开了一种复合柱、复合柱的制作方法及复合加固方法，所述复合柱包括薄钢管及套装于薄钢管内的防火涂层料、CFRP布和混凝土，复合柱的防火抗震性能较好，但实施过程较为复杂，且复合柱不具备耐腐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种耐腐蚀CFRP-高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，其能有效地阻挡氯离子对高强钢管内外壁的腐蚀，并能提高高强钢管海洋骨料海水混凝土的相关承载指标和耐久性，延长其服役寿命。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

耐腐蚀CFRP-高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，由海洋骨料海水混凝土、高强钢管以及CFRP布组成；所述CFRP布粘贴于高强钢管内外壁形成CFRP-高强钢复合管，所述海洋骨料混凝土填充于CFRP-高强钢复合管内。本发明的高强钢管内外壁均粘贴有CFRP布，外部的纤维束可防止内部钢材发生腐蚀并对内部钢材起到增强作用，结构兼顾了CFRP布轻质高强防腐蚀与钢管混凝土力学性能好的优点。

进一步的，所述海洋骨料海水混凝土按重量份数计，由以下原料组成：胶凝材料400-500份、珊瑚粗骨料600-700份、海砂700-800份、海水200-300份、矿物掺和料70-90份、减水剂0.8-0.9份。

进一步的，所述矿物掺和料为硅灰、粉煤灰的任一种或两种的任意组合。

进一步的，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥。

进一步的，所述海洋骨料海水混凝土的制备方法包括如下步骤：

S1、将珊瑚粗骨料和海砂进行晾晒干燥处理，并将含水率控制在1％以内；

S2、将经过步骤S1干燥后的珊瑚粗骨料和海砂干拌至均匀，然后加入部分海水搅拌，使搅拌后的混合物处于半湿润状态，得到混合物I；

S3、将胶凝材料、矿物掺和料混合物I搅拌至均匀，得到混合物II；