【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒及其制造方法，属于风电塔筒。
技术介绍
1、随着我国风电事业的快速发展，风力发电机中的风电塔筒变得越来越重要。随着风力发电机大型化趋势导致风电塔筒更长、更粗、更重，增加了共振风险和倒塌可能性，因此提高风电塔筒的刚度变得迫切。传统钢结构的风电塔筒成本高、刚度低，100米以上的风电塔筒多采用钢筋混凝土结构。但现浇结构施工周期长，不适合海上、高山等恶劣环境，故预制装配式混凝土风电塔筒的应用日益广泛。
2、风电塔筒在运行中持续承受巨大风荷载、湍流效应及叶片转动引起的振动。预制装配式混凝土风电塔筒因循环载荷下表面微裂缝易扩展，容易导致水分渗透和钢筋腐蚀，增加结构失效风险。因此，控制表面裂缝的出现概率和宽度对预制装配式混凝土风电塔筒非常重要。
3、为解决风电塔筒的上述技术问题，目前广泛采用超高性能混凝土，其高抗拉强度能减缓裂缝扩展。但超高性能混凝土在浇筑时因水化热和干缩特性易产生裂缝。面对风电塔筒越来越高以及越来越轻量的要求，传统预应力技术存在局限，如中国专利cn103821677 b和cn 113027692 b，表现为提高普通预应力混凝土构件初裂强度需要向预应力筋施加较大的预应力，而在面对风荷载较大以及湍流较为复杂甚至会出现风暴的环境下，这些风电塔筒中的预应力筋容易断裂破坏从而使整体构件破坏。中国专利cn113027692 b提出在塔筒内预埋钢板骨架，即使预应力钢筋损坏，也能通过钢板骨架防止塔筒过快倒塌，从而增加抢修及撤离的时间，但是钢板骨架终究无法代替预应力筋，
4、因此，目前对于混凝土预制塔筒如何施加合适的预应力，防止预应力钢筋断裂，如何减少表面开裂，如何使得预制塔筒在极大的偶然荷载下依然不倒塌甚至做到可修复，仍然是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒及其制造方法。
2、为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。
3、一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，所述塔筒由多个塔筒段组成，塔筒段由多个预制组合塔筒分片拼接组成。
4、所述塔筒分片从外向内主要由外侧混凝土片层、钢板层和内侧混凝土片层组成。
5、外侧混凝土片层主要由高初裂强度低收缩超高性能混凝土与外侧复合钢筋组成。所述高初裂强度低收缩超高性能混凝土的性能值指标为：初裂抗拉强度≥7mpa，混凝土7d自由收缩≤200μm/m。所述外侧复合钢筋由负泊松比钢筋与普通钢筋组成，负泊松比钢筋配筋量与普通钢筋的配筋量比值为1:0.3～1；所述负泊松比钢筋要求负泊松比钢筋屈服强度/普通钢筋拉应力荷载设计值≥1.5，负泊松比钢筋屈服强度≤0.6倍负泊松比钢筋极限抗拉强度；所述普通钢筋为本领域常规技术采用的钢筋。
6、内侧混凝土片层主要由高拉伸应变低收缩超高性能混凝土与内侧复合钢筋组成。所述高拉伸应变低收缩超高性能混凝土的性能值指标为：极限抗拉强度≥7mpa，极限拉伸应变≥0.5％，混凝土7d自由收缩≤300μm/m。所述内侧复合钢筋由负泊松比钢筋与普通钢筋组成，负泊松比钢筋配筋量与普通钢筋的配筋量比值为1:0.3～1；所述负泊松比钢筋要求负泊松比钢筋屈服强度/普通钢筋拉应力荷载设计值≥1.5，负泊松比钢筋屈服强度≤0.6倍负泊松比钢筋极限抗拉强度；所述普通钢筋为本领域常规技术采用的钢筋。
7、钢板层主要由钢板构成，位于外侧混凝土片层和内侧混凝土片层之间，作为受力层，还包括位于钢板上的锚固构造，用于钢板层与内侧混凝土片层、外侧混凝土片层之间的连接。优选所述锚固构造为铆钉、栓钉以及钢板开孔中的一种以上。
8、优选外侧混凝土片层中的高初裂强度低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
9、水泥1份，硅灰0.2份～0.4份，粉煤灰微珠0.1份～0.3份，细集料1份～1.5份，超吸水聚合物0.002份～0.004份，钢纤维0.1份～0.35份，其他纤维0.015份～0.05份，减水剂0.005份～0.03份，补偿收缩剂0.001份～0.003份，膨胀剂0.01份～0.03份，水0.2份～0.35份。
10、所述水泥为本领域常规技术所使用的水泥。
11、所述细集料为本领域常规技术所使用的细集料。
12、优选所述超吸水聚合物为丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸或海藻酸基水凝胶。
13、所述其他纤维为聚乙烯纤维、超高分子聚乙烯纤维、聚甲醛(pom)纤维、聚丙烯(pp)纤维、聚乙烯醇(pva)纤维、玄武岩纤维和碳纤维中的至少一种。
14、所述减水剂为本领域常规技术所使用的减水剂。
15、所述补偿收缩剂为本领域常规技术所使用的补偿收缩剂。
16、所述膨胀剂为本领域常规技术所使用的膨胀剂。
17、一种高初裂强度低收缩超高性能混凝土的制备方法，所述方法步骤如下：
18、先将除钢纤维和其他纤维之外的各个原料组组成成分充分混合均匀，然后再加入钢纤维和其他纤维混合均匀，即可制备得到。
19、优选内侧混凝土片层中的高拉伸应变低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
20、水泥1份，硅灰0.2份～0.4份，粉煤灰微珠0.1份～0.3份，细集料1份～1.5份，超吸水聚合物0.002份～0.006份，钢纤维0.1份～0.35份，超高分子量聚乙烯纤维0.008份～0.04份，减水剂0.005份～0.03份，补偿收缩剂0.001份～0.003份，膨胀剂0.01份～0.03份，水0.2份～0.4份。
21、所述水泥为本领域常规技术所使用的水泥。
22、所述细集料为本领域常规技术所使用的细集料。
23、优选所述超吸水聚合物为丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸或海藻酸基水凝胶；
24、所述减水剂为本领域常规技术所使用的减水剂。
25、所述补偿收缩剂为本领域常规技术所使用的补偿收缩剂。
26、所述膨胀剂为本领域常规技术所使用的膨胀剂。
27、一种高拉伸应变低收缩超高性能混凝土的制备方法，所述方法步骤如下：
28、先将钢纤维和超高分子量聚乙烯纤维之外的各个原料组组成成分充分混合均匀，然后再加入钢纤维和超高分子量聚乙烯纤维混合均匀，即可制备得到。
29、优选所述塔筒段通过螺栓连接同分段两个相邻的塔筒分片中的钢板，通过机械连接的方式将两个相邻的塔筒分片的内侧混凝土片层之间用钢筋相连，外侧混凝土片层之间用钢筋相连；所述塔筒段上设有多个凹槽，每两个相邻的塔筒分片之间对应有多对凹槽，每对凹槽之间存在预留管道，预应力钢筋或钢绞线通过所述预留管道进行穿束；在每两个相邻的塔筒分片之间的缝隙处设有后浇带预留本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，所述塔筒由多个塔筒段组成，塔筒段由多个预制组合塔筒分片拼接组成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：外侧混凝土片层中的高初裂强度低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
3.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：内侧混凝土片层中的高拉伸应变低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
4.根据权利要求2或3所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述超吸水聚合物为丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸或海藻酸基水凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述锚固构造为铆钉、栓钉以及钢板开孔中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述塔筒段通过螺栓连接同分段两个相邻的塔筒分片中的钢板，通过机械连接的方式将两个相邻的塔筒分片的内侧混凝土片层之间用钢筋相连，外侧混凝土片层之间用钢
7.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述相邻塔筒段之间通过螺栓或焊接连接两个相邻的塔筒段的钢板、通过机械连接方式将两个相邻的塔筒段内侧混凝土片层之间用钢筋相连，外侧混凝土片层之间用钢筋相连；所述塔筒段上设有多个凹槽，每两个相邻的塔筒段之间对应有多对凹槽，每对凹槽之间存在预留管道，预应力钢筋或钢绞线通过所述预留管道与每对凹槽相连接；在每两个相邻的塔筒段之间的缝隙处设有后浇带预留位置用于后期浇筑混凝土形成后浇带；其中，通过所述钢筋或钢绞线可以施加拉结预应力。
8.根据权利要求6或7所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：后浇带预留位置处浇筑的混凝土的性能指标不低于其所连接的内侧混凝土片层或外侧混凝土片层中的所述超高性能混凝土的性能指标。
9.根据权利要求6或7所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述预应力钢筋或钢绞线分为两种类型，一种类型是内侧混凝土片层和外侧混凝土片层内用于施加超高性能混凝土抗裂预应力的预应力钢筋或钢绞线，采用普通钢筋、钢绞线或负泊松比钢筋；另一种类型是内侧混凝土片层和外侧混凝土片层之间用于相互连接成为整体的施加预应力的预应力钢筋或钢绞线，该类型预应力钢筋或钢绞线采用负泊松比钢筋或负泊松比钢绞线。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒的制造方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，所述塔筒由多个塔筒段组成，塔筒段由多个预制组合塔筒分片拼接组成，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：外侧混凝土片层中的高初裂强度低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
3.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：内侧混凝土片层中的高拉伸应变低收缩超高性能混凝土的原料组成成分及其重量份数如下：
4.根据权利要求2或3所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述超吸水聚合物为丙烯酸共聚物、丙烯酰胺共聚物、聚丙烯酸或海藻酸基水凝胶。
5.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述锚固构造为铆钉、栓钉以及钢板开孔中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的一种复合材质抗裂高强预制组合风电塔筒，其特征在于：所述塔筒段通过螺栓连接同分段两个相邻的塔筒分片中的钢板，通过机械连接的方式将两个相邻的塔筒分片的内侧混凝土片层之间用钢筋相连，外侧混凝土片层之间用钢筋相连；所述塔筒段上设有多个凹槽，每两个相邻的塔筒分片之间对应有多对凹槽，每对凹槽之间存在预留管道，预应力钢筋或钢绞线通过所述预留管道进行穿束；在每两个相邻的塔筒分片之间的缝隙处设有后浇带预留位置用于后期浇筑混凝土形成后浇带。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：高育欣，杨文，史博元，孔亚宁，程宝军，
申请(专利权)人：中建西部建设建材科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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