[发明专利]高抗压强度型钢混凝土组合结构用混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土，具体涉及一种高抗压强度型钢混凝土组合结构用混凝土。

背景技术

近年来，随着建筑规模的不断扩大、建筑形式的不断创新以及设计、施工技术快速发展，钢管混凝土和型钢混凝土结构得到越来越广泛的应用。目前，在钢-混结构的应用中，型钢或钢管外包混凝土均采用传统的支设模板直接浇捣的方法浇筑。

型钢高强高性能混凝土组合结构是新型高技术混凝土在型钢混凝土(SRC)组合结构中的应用。其中，型钢混凝土组合结构(简称SRC结构)是钢—混凝土组合结构的一种主要形式，由于其承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点，已越来越多地应用于大跨、重型结构和地震区的高层和超高层建筑。SRC结构比钢结构可节省大量钢材，增大截面刚度，克服了钢结构耐火性和耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的能力得以充分的发挥，一般可比纯钢结构节约钢材50％左右。与普通钢筋混凝土(RC)结构相比，型钢混凝土结构中的配钢率可比钢筋混凝土结构中的配筋率大很多，因此可以在有限的截面面积中配置较多的钢材，所以型钢混凝土构件的承载能力高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上，从而可以有效地减小构件的截面尺寸，避免钢筋混凝土结构中常出现的肥梁胖柱现象，增加建筑结构的使用面积和净空并减少建筑的造价，取得显著的经济效益。在施工上，型钢混凝土结构的钢骨架可作为承受全部施工荷载(包括挂模与所浇混凝土)的支承体系，大大简化了支模工程。由于SRC结构具有整体性强，延性性能好等优点，能大大改善钢筋混凝土受剪破坏的脆性性质，使结构抗震性能得到明显的改善，强度及延性均比RC结构有较大的提高，因此即使在高层钢结构中，底部若干层也往往为SRC结构型式，如上海金茂大厦、深圳的帝王大厦、香港的九龙大厦和国际财政中心等。据日本1978年宫城县冲地震的统计显示，在调查的95幢层数为7～17层的SRC建筑中，仅有13％(12幢)发生主体轻微损坏。因此在日本和欧美等发达国家，SRC结构与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构并称为四大结构。日本抗震规范规定：高度超过45米的建筑物不得使用钢筋混凝土结构，而型钢混凝土结构则不受此限制。我国也是一个多地震国家，绝大多数地区为地震区，部分地区位于高烈度区，因此在我国，特别是经济欠发达而且受地震影响较大的西部地区推广SRC结构就具有非常重要的现实意义。到目前为止，我国采用SRC结构的建筑面积约为建筑总面积的千分之一，而日本在六层以上的建筑物中采用SRC结构的建筑物占总建筑面积的62.8％。因此，SRC结构在我国有非常广阔的应用前景，尤其随着我国经济实力的不断增强及高强钢材和高强高性能混凝土(他们是被公认的21世纪材料)的成功研制与应用，将促进这种结构体系的推广应用。

型钢与混凝土之间良好的粘结作用是保证型钢混凝土构件中型钢与混凝土协调工作的基础，型钢、钢筋和混凝土三种材料元件协同工作，以抵抗各种外部作用效应，才能够充分发挥型钢混凝土组合结构的优点。但型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构的显著区别在于型钢与混凝土之间的粘结力远远小于钢筋与混凝土之间的粘结力，型钢与普通混凝土的粘结力大约只相当于光面钢筋粘结力的45％。国内外诸多试验研究结果表明，型钢与混凝土之间存在着粘结滑移现象，且对SRC构件的受力性能有显著影响。因此，如何保证型钢与混凝土有效地协同工作成为型钢混凝土组合结构研究的重点之一。目前工程设计中对型钢与混凝土之间粘结滑移问题的处理方法一般有两种：其一是在构件表面加设剪切连接件，这样势必造成施工中的不便并提高造价；其二是降低构件的承载能力，以考虑粘结滑移的影响，这样必然存在不经济的因素。另一方面，在工程结构设计中普遍存在着重强度而轻耐久性的现象，国内外已出现过诸多混凝土结构在使用过程中的安全性和耐久性方面的问题。一些混凝土结构在使用不足设计年限一半即由于碱骨料反应、氯离子侵蚀等原因而完全丧失使用功能乃至承载能力，个别工程甚至出现局部坍塌或整体倒塌，造成人员伤亡或建筑设施破坏。

混凝土是指由胶结料(有机的、无机的或有机无机复合的)、颗粒状集料、水以及需要加入的化学外加剂和矿物掺合料按适当比例拌制而成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。一般是以胶凝材料、水、细骨料、粗骨料，按适当比例配合，有需要时掺入外加剂和矿物掺合料。

混凝土是当代最主要的土木工程材料之一。

混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。这些特点使其使用范围十分广泛，不仅在各种土木工程中使用，就是造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等，混凝土也是重要的材料。