一种复合混凝土柱及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料的技术领域，特别涉及一种复合混凝土柱及其制备方法。本发明专利技术提供了一种复合混凝土柱，包括：玻璃纤维复合增强材料柱，所述玻璃纤维复合增强材料柱为中空结构；纳米二氧化硅超高性能混凝土，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土内置在所述玻璃纤维复合增强材料柱中。本发明专利技术的核心是提供了一种复合混凝土柱以解决了超高性能混凝土的抗压强度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合混凝土柱及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料的
，特别涉及一种复合混凝土柱及其制备方法。
技术介绍
随着社会的进步和经济的持续发展，现代建筑业对建筑材料和建筑结构的要求也越来越高，材料和结构必须能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展并满足承受恶劣使用环境及耐久性的需求，符合现代施工技术工业化要求，并且具有高承重能力、良好变形能力、耐火性能好以及良好的性能/费用比。在过去30年中，新型复合材料和组合结构的出现和发展，极大地推动了建筑业的发展。其中，高性能混凝土和约束混凝土无疑最具代表性。在可以预计的将来，水泥混凝土将仍然是最主要的建筑材料，无可替代。从这个角度出发，建筑业的可持续发展与混凝土的性能和耐久性密切相关。也就是混凝土必须以最小的材料消耗和环境影响来满足社会经济发展的要求。在这方面，超高性能混凝土的发展无疑是最有希望的解决方案。超高性能混凝土(UltraHighPerformanceConcrete，简称UHPC)因其具有超高的抗压强度以及、高韧性、优良的体积稳定性、耐久性、抗爆抗冲击性等性能而在桥梁、建筑、军事、石油、核电、道路、海洋等工程中具有广阔的应用前景。但是，UHPC也存在一定的缺陷。首先，由于其较低的水胶比和超高的抗压强度会导致流动性较低、脆性明显和构件的延性差，在受压破坏时表现为脆性破坏，在破坏前无明显变形和任何预兆。在我国处于大规模基础设施建设的大背景下，由于超高性能混凝土的缺陷，导致其难以应用在基础设施建设。综上所述，如何解决超高性能混凝土的抗压强度低的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种复合混凝土柱，解决混凝土的抗压强度低的技术问题。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种复合混凝土柱，包括：玻璃纤维复合增强材料柱，所述玻璃纤维复合增强材料柱为中空结构；纳米二氧化硅超高性能混凝土，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土内置在所述玻璃纤维复合增强材料柱中。优选地，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料包括水泥、微硅粉、纳米二氧化硅、石英粉、细骨料、钢纤维、减水剂及水。优选地，按重量份数计，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料包括：水泥600-750份、微硅粉150-200份、纳米二氧化硅5-20份、石英粉150-250份、细骨料900-1000份、钢纤维150-250份、减水剂8-15份及水，胶凝材料包括所述水泥和所述微硅粉；所述水的重量与所述胶凝材料的重量比为0.20-0.23。优选地，所述细骨料选自硅砂、海沙和河沙中的一种或多种。本专利技术结构内部无钢筋，纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料可采用河沙或/和海沙作为原材料，可在海滨海岛地区发挥极高的经济效益。优选地，所述硅砂包括粗粒径硅砂、中粒径硅砂和细粒径硅砂；所述粗粒径硅砂的粒径为800～400μm，所述中粒径硅砂的粒径为400～200μm，所述细粒径硅砂的粒径为200～120μm。优选地，所述粗粒径硅砂、所述中粒径硅砂和所述细粒径硅砂的质量比为1：(0.25-0.3)：(0.10-0.15)。更为优选，所述粗粒径硅砂、所述中粒径硅砂和所述细粒径硅砂的质量比为1：0.286：0.114。优选地，所述玻璃纤维复合增强材料柱的制备方法为玻璃纤维浸渍在环氧树脂中，沿轴向交叉缠绕形成玻璃纤维复合增强材料柱。需要说明的是，玻璃纤维复合增强材料柱的具体制备方法为：将玻璃纤维浸渍在超低粘度耐高温的环氧树脂中，在微机控制下沿轴向50-60度角交叉缠绕而形成玻璃纤维复合增强材料柱。优选地，所述玻璃纤维选自E-玻璃纤维、C-玻璃纤维以及S-玻璃纤维中的一种或多种。优选地，所述玻璃纤维复合增强材料柱的柱壁的层数为1、2、3、4、5或6层。更优选地，所述玻璃纤维复合增强材料柱的柱壁的层数为2、3、4、5或6层。需要说明的是，玻璃纤维复合增强材料柱的柱壁在一定层数范围下，层数越多，效果越好。本专利技术还公开了复合混凝土柱的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料倒入中空的玻璃纤维复合增强材料柱内，得到复合混凝土柱组合构件；步骤2、将所述复合混凝土柱组合构件常温养护，得到复合混凝土柱。优选地，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料倒入中空的玻璃纤维复合增强材料柱内具体为所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料分成多次倒入中空的玻璃纤维复合增强材料柱内，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料每次倒入中空的玻璃纤维复合增强材料柱后，振动所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料。具体的，纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料制备如下：(1)将水泥、微硅粉、石英粉和细骨料混合，得到混合物1；(2)将混合物1、纳米二氧化硅、水，和配成溶液的减水剂溶液混合，得到混合物2；(3)将混合物2和钢纤维混合，得到纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料。具体的，本专利技术的复合混凝土柱的制备方法如下：1、在浇筑纳米二氧化硅超高性能混凝土前先准备中空的玻璃纤维复合增强材料柱以及底部模板，中空的玻璃纤维复合增强材料柱是向生产厂家按一定的尺寸订购制作，底部采用工程用木甲板做模板，同时在管壁底部与木甲板之间的缝隙用玻璃防水胶密封；2、配制纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料，在强制式搅拌机中加入水泥、微硅粉、石英粉、细骨料，搅拌5分钟；然后一边搅拌一边加入纳米二氧化硅、水与配成溶液的减水剂，搅拌4分钟；最后加入钢纤维，搅拌8分钟，得到纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料；3、将配制完成后的纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料分三次倒入步骤1的玻璃纤维复合增强材料柱中，每次倒入体积的三分之一，每装入一次浆料后使用振动台振动60秒，表面抹平。4、将制备好的组合构件采用薄膜覆盖后在常温养护条件下养护28天，得到复合混凝土柱。针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种玻璃纤维复合增强材料柱约束纳米二氧化硅超高性能混凝土(Nano-silicaUltrahighperformanceconcrete，简称NSUHPC)的新型组合结构，玻璃纤维复合增强材料柱由玻璃纤维复合增强材料(GlassFiberReinforcedPloymer，简称GFRP)制备而成新型组合结构。一方面，本专利技术使用纳米二氧化硅超高性能混凝土能解决玻璃纤维复合增强材料柱的不稳定问题，防止了玻璃纤维复合增强材料柱发生屈曲破坏，同时又由于玻璃纤维复合增强材料柱的约束，纳米二氧化硅超高性能混凝土处于三向受力状态，具有更高的强度、延性、抗剪承载力以及耗能能力，增强了抗震性能。另一方面，在玻璃纤维复合增强材料柱约束纳米二氧化硅超高性能混凝土的新型组合结构中，玻璃纤维复合增强材料柱可以充当模板，提高施工速度，由于玻璃纤维复合增强材料柱的耐腐蚀性，玻璃纤维复合增强材料柱约束纳米二氧化硅超高性能混凝土的新型组合结构可以使用在盐度大，湿度高等腐蚀环境下，从而解决了现有的普通RC构件和钢管混凝土存在的腐蚀问题。本专利技术的制备方法主要是在玻璃纤维复合增强材料柱内部灌注纳米二氧化硅超高性能混凝土，最后通过常温养护制作而成。本专利技术的新型组合结构内部无钢筋，在玻璃纤维复合增强材料柱提供的环向约束作用下，显著提高了核心纳米二氧化硅超高性能混凝土的抗压强度、新型组合结构的延性和抗震能力；大幅降低了氯离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合混凝土柱，其特征在于，包括：玻璃纤维复合增强材料柱，所述玻璃纤维复合增强材料柱为中空结构；纳米二氧化硅超高性能混凝土，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土内置在所述玻璃纤维复合增强材料柱中。

【技术特征摘要】
1.一种复合混凝土柱，其特征在于，包括：玻璃纤维复合增强材料柱，所述玻璃纤维复合增强材料柱为中空结构；纳米二氧化硅超高性能混凝土，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土内置在所述玻璃纤维复合增强材料柱中。2.根据权利要求1所述的复合混凝土柱，其特征在于，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料包括水泥、微硅粉、纳米二氧化硅、石英粉、细骨料、钢纤维、减水剂及水。3.根据权利要求2所述的复合混凝土柱，其特征在于，按重量份数计，所述纳米二氧化硅超高性能混凝土的浆料包括：水泥600-750份、微硅粉150-200份、纳米二氧化硅5-20份、石英粉150-250份、细骨料900-1000份、钢纤维150-250份、减水剂8-15份及水，胶凝材料包括所述水泥和所述微硅粉；所述水的重量与所述胶凝材料的重量比为0.20-0.23。4.根据权利要求3所述的复合混凝土柱，其特征在于，所述细骨料选自硅砂、海沙和河沙中的一种或多种。5.根据权利要求4所述的复合混凝土柱，其特征在于，所述硅砂包括粗粒径硅砂、中粒径硅砂和细粒径硅砂；所述粗粒径...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宝钦，谢建和，肖奇征，黄亮，刁衍斌，杨泽洪，谢应亮，陈文峰，周香江，杜诗琪，黄湃先，李泽裔，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44