耐腐蚀CFRP-高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱制造技术

本发明专利技术公开了耐腐蚀CFRP

【技术实现步骤摘要】
耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱


[0001]本专利技术涉及海洋建筑工程结构
，具体涉及耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种耐腐蚀CFRP
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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。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0006]耐腐蚀CFRP
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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
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高强钢复合管，所述海洋骨料混凝土填充于CFRP
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高强钢复合管内。本专利技术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。
[0007]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
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500份、珊瑚粗骨料600
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700份、海砂700
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800份、海水200
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300份、矿物掺和料70
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90份、减水剂0.8
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0.9份。
[0008]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。
[0009]进一步的，所述胶凝材料为普通硅酸盐水泥。
[0010]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：
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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；
[0014]S4、将剩余的海水加入混合物II中，并加入减水剂搅拌至均匀，即可制得海洋骨料海水混凝土。
[0015]本专利技术还提供所述的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱的制作方法，包括如下步骤：
[0016](1)根据高强钢管内外壁尺寸将CFRP布裁剪成相应的内壁CFRP布和外壁CFRP布；
[0017](2)清理高强钢管内外表面灰尘以及附着杂质，保持钢管内外表面干爽；
[0018](3)在高强钢管内壁及内壁CFRP布的两面均匀涂上结构胶，将内壁CFRP布缠绕至一根直径为高强钢管内径1/4至1/6的亚克力棒上；
[0019](4)将缠绕有内壁CFRP布的亚克力棒放入高强钢管内，将内壁CFRP布与高强钢管两端对齐固定，同时在亚克力棒后方放置一根碳纤维棒，缓慢转动碳纤维棒使其带动亚克力棒向前滚动同时让内壁CFRP布从亚克力棒上脱离而粘贴至高强钢管内壁，再次绕高强钢管内壁滚动碳纤维棒排出气泡，保证内壁CFRP布与高强钢管内壁贴合紧密；
[0020](5)将外壁CFRP布平铺并均匀涂抹结构胶，高强钢管外壁同样均匀涂抹结构胶；先将高强钢管水平放置并固定好，再将外壁CFRP布的一端与高强钢管对齐贴合，抹平气泡后压住外壁CFRP布端头旋转高强钢管使剩余的外壁CFRP布贴合高强钢管外壁，此贴合过程一直进行到外壁CFRP布完全贴住在高强钢管为止，得复合管，将复合管竖直放置于清洁干燥处，待结构胶凝固后，若还需在复合管外壁粘贴2层或2层以上的外壁CFRP布，则重复本步骤即可；
[0021](6)将海洋骨料海水混凝土注入复合管内，复合管的管顶用水泥砂浆封顶，养护后，得到耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱。
[0022]进一步的，所述结构胶为碳纤维浸渍胶，所述碳纤维浸渍胶的A胶与B胶的质量比为2：1，混合而成。
[0023]进一步的，所述CFRP布是由单向连续碳纤维编织而成，有强度高，密度小，厚度薄等特点，且基本不增加构件自重及截面尺寸。
[0024]进一步的，所述高强钢管强度为Q345以上。
[0025]耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管以高强钢管为内芯，通过树脂基体将钢材与外部包裹的纤维材料粘结胶合形成整体，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，而内部钢材又弥补了CFRP材料抗剪性能差的劣势。因此，耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管结合了钢材与CFRP各自的优势，有望成为传统钢材的替代品应用于海洋工程建设中，其与海洋骨料海水混凝土组合而成的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱将为海洋土木工程的发展提供一条新思路。
[0026]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0027]1.本专利技术采用的CFRP布是一种以碳纤维织物为增强体的轻量化材料，具有抗拉强度高，线弹性特性，质量轻，耐腐蚀性强和环保等优点，将其粘贴于高强钢管内外壁形成了CFRP
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高强钢复合管，复合管外部的纤维束可防止内部钢材发生腐蚀并对内部钢材起本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，其特征在于：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
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高强钢复合管，所述海洋骨料混凝土填充于CFRP
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高强钢复合管内。2.根据权利要求1所述的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，其特征在于：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
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500份、珊瑚粗骨料600
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700份、海砂700
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800份、海水200
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300份、矿物掺和料70
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90份、减水剂0.8
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0.9份。3.根据权利要求2所述的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，其特征在于：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。4.根据权利要求2所述的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱，其特征在于，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；S4、将剩余的海水加入混合物II中，并加入减水剂搅拌至均匀，即可制得海洋骨料海水混凝土。5.权利要求1
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4任一项所述的耐腐蚀CFRP
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高强钢复合管海洋骨料海水混凝土组合柱的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗平，周济，庞云升，徐炜圣，覃伟恒，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：