一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱及施工方法，包括内钢管柱、外钢管柱和可再生骨料混凝土，其中，内钢管柱位于外钢管柱内侧，外钢管柱采用S32001不锈钢材料，内钢管材料采用碳钢材料，可再生骨料混凝土填充于内钢管柱内侧区域和内外钢管柱之间区域，可再生骨料混凝土碳化改性处理后，整体级配连续与完整，同时预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的施工方法包括高抛自密实浇筑方法和泵送顶升浇筑方法。本发明专利技术采用可再生骨料混凝土，内部为碳钢管，外部为不锈钢管，对混凝土提供侧向约束，充分利用了不锈钢的性能，使用可再生骨料混凝土也符合环保理念，钢管柱施工方法具有普遍适用性，有显著的工程实际意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱及施工方法


[0001]本专利技术涉及建筑施工
，具体涉及一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱及施工方法。

技术介绍

[0002]推进新型城市建设中，为了全面提高城市品质要发展装配式建筑和钢结构住宅，这为我国钢结构行业发展提供了新动力。但现阶段我国建筑行业高耗能、低能效等问题依然突出，在“双碳”目标大背景下，建筑新结构、新材料的应用成为推动我国建筑行业向绿色、节能转型的重要手段。
[0003]钢管混凝土是指在钢管内填充普通混凝土而制成的构件，钢管混凝土将钢材和混凝土优势互补，因其优越的力学性能和良好的抗震性能在高层和超高层建筑中被广泛应用。然而，传统的钢管混凝土受力后易发生弯曲变形，一些学者采用不锈钢管代替普通钢管，期望能充分发挥不锈钢的优势，获得更加优越的工作性能。
[0004]当前，由于不锈钢管混凝土构件前期投入成本高昂的因素，严重制约了不锈钢管混凝土构件在常规工程项目的推广应用，部分学者采用不锈钢管内内嵌碳钢管、型钢等碳钢构件的形式，通过平衡不锈钢管与内嵌碳钢构件的用量，在保证受力性能的前提下，降低不锈钢管混凝土的成本，但其研究并未充分利用不锈钢高强的材料性能，同时不锈钢管混凝土构件使用的是普通混凝土，一定程度上也造成了资源浪费。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，内部采用碳钢管，外部采用不锈钢管，对填充其中的可再生骨料混凝土提供侧向约束，在满足承载力要求的同时兼顾延性与耗能能力。此外，采用可再生骨料混凝土具有显著的环境效益。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，包括内钢管柱、外钢管柱和可再生骨料混凝土，所述内钢管柱位于所述外钢管柱内侧，且内钢管柱和外钢管柱同轴，所述外钢管柱下部开设有浇筑口，内钢管柱内侧区域填充有可再生骨料混凝土，内钢管柱和外钢管柱之间区域填充有可再生骨料混凝土。
[0007]进一步的，所述内钢管柱和外钢管柱通过顶升浇筑可再生骨料混凝土施加预应力。
[0008]进一步的，所述可再生骨料混凝土中的可再生骨料经过碳化改性处理表面粘附的砂浆，且整体级配良好。
[0009]进一步的，所述碳化改性包括以下步骤：a、取工程场地设计强度等级为C30~C40的废弃立方体混凝土试块并进行颚式破碎机破碎处理，筛选、清洗后得到粒径为3~20mm的连续级配的可再生骨料；
b、对步骤a取得的可再生骨料进行预湿处理，使其含水率达到50%~70%；c、在CO2强化装置底层铺设硅胶，并将步骤b中预湿后的可再生骨料放入CO2强化装置；d、向CO2强化装置中通入质量分数为90%的CO2气体，并保持CO2强化装置中的气压为0.4~0.5MPa，持续72h，完成碳化改性。
[0010]进一步的，在浇筑口处安装止回阀，所述止回阀包括闸板、柱外加强板、垫板和高强螺栓。
[0011]一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的施工方法，包括：S1：在外钢管柱下部开设浇筑口，然后在浇筑口处安装止回阀；S2：进行内钢管柱、外钢管柱的吊装和矫正，使内钢管柱和外钢管柱的中心线在同一条直线上，然后采用焊接将内钢管柱、外钢管柱与底板固定连接；S3：采用高抛自密实浇筑方法浇筑内钢管柱内侧区域；S31：使用机械设备吊运可再生骨料混凝土，将可再生骨料混凝土浇筑到内钢管柱中；S32：可再生骨料混凝土终凝后进行检测，完成浇筑；S4：采用泵送顶升浇筑方法浇筑内钢管柱和外钢管柱之间区域；S41：完成超高压拖泵与泵管的连接，上料泵送顶升可再生骨料混凝土，到达指定位置后停止顶升；S42：在柱体顶端铺设柱顶压板，铺设完成后继续进行顶升工作；S43：顶升至指定位置后封闭柱顶压板，继续顶升直至预应力施加完成；S44： 关闭止回阀，并拆除泵管，待混凝土强度等级达到标准值60%后，拆除止回阀，浇筑口处补焊圆孔板，然后进行检测，完成浇筑。
[0012]进一步的，所述柱顶压板开设有排气孔或者溢流孔。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术内部采用碳钢管，外部采用不锈钢管，对填充其中的可再生骨料混凝土提供侧向约束，充分发挥了不锈钢优良的力学性能，满足承载力要求的同时兼顾了延性与耗能能力；充分利用建筑垃圾中的固体废料制作的可再生骨料混凝土，符合绿色环保理念，具有显著的经济效益与环境效益；施工方法不局限于此类复式钢管柱施工，具有普遍适用性，有显著的工程实际意义。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例的预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的施工器材示意图；图2为本专利技术实施例的预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的施工示意图；图3为本专利技术实施例的预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的止回阀的结构示意图。
[0015]图4为本专利技术实施例的预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的施工流程图。
[0016]附图标记说明：1、内钢管柱，2、外钢管柱，3、高抛自密实混凝土泵送管，4、泵送顶升混凝土泵送管，5、止回阀，51、闸板，52、柱外加强板，53、垫板，54、高强螺栓，6、柱顶压板。
具体实施方式
[0017]为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0018]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
[0019]如图1所示，本专利技术一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，包括内钢管柱1、外钢管柱2和可再生骨料混凝土，内钢管柱1位于外钢管柱2内侧，内钢管柱1和外钢管柱2的中心线在同一条直线上。内钢管柱1材质采用碳钢材料，外钢管柱2材质采用S32001不锈钢材料，外钢管柱2下部开设有浇筑口，内钢管柱1和外钢管柱2通过顶升浇筑可再生骨料混凝土的方式来施加预应力，以充分发挥不锈钢的受力性能。内钢管柱1和外钢管柱2的截面均采用圆形，柱壁的厚度均小于20mm，这样可以平衡经济效益，同时也最大发挥钢管柱对混凝土的约束作用。
[0020]内钢管柱1内侧区域填充有可再生骨料混凝土，内钢管柱1和外钢管柱2之间区域填充有可再生骨料混凝土，内钢管柱1和外钢管柱2对可再生骨料混凝土提供侧向约束并作为可再生骨料混凝土永久模板。可再生骨料混凝土为经过碳化改性处理表面粘附的砂浆，增强可再生骨料混凝土性能，使CO2进入旧砂浆孔隙，与Ca(OH)2和水化硅酸钙发生以下反应：Ca(OH)2+ CO2= CaCO3+ H2O
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(1)C
‑
S
‑
H+CO2= CaCO3+ SiO2+ nH2O
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(2)预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱的整体施工技术包括可再生骨料处理和钢管柱施工两部分。其中，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，其特征在于，包括内钢管柱、外钢管柱和可再生骨料混凝土，所述内钢管柱位于所述外钢管柱内侧，且内钢管柱和外钢管柱同轴，所述外钢管柱下部开设有浇筑口，内钢管柱内侧区域填充有可再生骨料混凝土，内钢管柱和外钢管柱之间区域填充有可再生骨料混凝土。2.根据权利要求1所述的一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，其特征在于，所述内钢管柱和外钢管柱通过顶升浇筑可再生骨料混凝土施加预应力。3.根据权利要求1所述的一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，其特征在于，所述可再生骨料混凝土中的再生骨料经过碳化改性处理表面粘附的砂浆，且混凝土级配持续完整。4.根据权利要求3所述的一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，其特征在于，所述碳化改性包括以下步骤：a、取工程场地设计强度等级为C30~C40的废弃立方体混凝土试块并进行颚式破碎机破碎处理，筛选、清洗后得到粒径为3~20mm的连续级配的可再生骨料；b、对步骤a取得的可再生骨料进行预湿处理，使其含水率达到50%~70%；c、在CO2强化装置底层铺设硅胶，并将步骤b中预湿后的可再生骨料放入CO2强化装置；d、向CO2强化装置中通入质量分数为90%的CO2气体，并保持CO2强化装置中的气压为0.4~0.5MPa，持续72h，完成碳化改性。5.根据权利要求1所述的一种预应力型复式可再生骨料混凝土钢管柱，其特征在于，在浇筑口处安装止回阀，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘梅，郝宇昌，全宇，于绍斌，王培军，金霄，王怀，王宁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：