[发明专利]一种持续精细膨胀控制钢管混凝土

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种持续精细膨胀控制钢管混凝土。

背景技术

钢管混凝土是指将混凝土填充到钢管中，由钢管和核心混凝土共同承担荷载的组合结构构件，其技术核心在于利用混凝土与钢管相结合产生的“套箍”效应。由于钢管的套箍，核心混凝土处于三轴受压状态，承载能力和抗变形能力得到极大提升。同时核心混凝土对钢管具有支撑作用，改善了钢管的局部失稳变形，具有承载力高、耐久性好、体积稳定性高、便于施工及经济等优点。因而在现代高层建筑和大跨径拱桥中得到了广泛的应用，包括钢管拱桥、钢管短柱和钢管桁架梁等形式。

但是在钢管混凝土结构中，核心混凝土收缩大，易与钢管发生脱空。核心混凝土由于存在着塑性收缩、自收缩、温度收缩和徐变等收缩，因而容易在混凝土与钢管壁之间出现脱空形成缝隙，使钢管混凝土的弹性模量和承载能力大幅下降，下降幅度可达10％～30％，纵向和侧向变形加剧，对工程造成潜在的安全隐患。高强度和超高强度等级的钢管混凝土由于水灰比低、胶凝材料用量高，混凝土单方用水量小，混凝土的自收缩值相当大，并且发展迅速，对其体积收缩的控制更加困难，更容易在核心混凝土与钢管壁之间形成空腔。其次，核心钢管混凝土水分消耗大，钢管混凝土密闭结构无法又从外界获取胶凝材料水化需水量，易造成内部的自干燥效应而影响胶凝材料特别是膨胀剂的水化，导致混凝土中后期膨胀率不足甚至倒缩，产生不良效果。与此同时，核心混凝土的含气量对钢管壁与混凝土的粘结有很大影响：若核心混凝土气体量过大，在进行钢管混凝土的泵送顶升施工过程中，这些气体极易在泵送压力和混凝土自身重力的作用下吸附于钢管内壁并富集而形成一层气体膜，抵消了核心混凝土的膨胀量，易造成钢管壁与混凝土脱粘。因此，提出一种持续精细膨胀控制的钢管混凝土具有重要的实际应用意义。

发明内容

针对上述钢管混凝土在制备和实际施工中存在的钢管-混凝土“脱空”的问题，本发明提出了一种持续精细膨胀控制钢管混凝土，可有效降低新拌混凝土的含气量，增加混凝土浆体保塑能力，增加混凝土中后期内部湿度和水化能力，保证混凝土持续稳定膨胀效果，确保钢管-混凝土复合组合构件的高承载力和高耐久性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种持续精细膨胀控制钢管混凝土，各组分及用量为：硅酸盐水泥300-500kg/m³、矿物掺和料50-100kg/m³、级配碎石900-1100kg/m³、河砂700-900kg/m³、减水组分5-12kg/m³、膨胀稳定组分25-60kg/m³，水胶比为0.22-0.45；所述持续精细膨胀控制钢管混凝土的设计强度等级为C30-C80。

上述方案中，所述普通硅酸盐水泥为42.5等级；所述矿物掺和料为粉煤灰、硅灰、矿粉中的一种或两种；所述级配碎石由粒径为5-10mm和10-25mm的碎石按4:6-2:8的质量比混合而成。

上述方案中，所述减水组分由高效聚羧酸系减水剂母液、消泡剂和引气剂按100:(0.02-0.10):(0.001-0.005)的质量比复配而成，所述减水组分的有效固含为22-25％。

上述方案中，所述聚羧酸系减水剂母液的有效固含为38-42％。

上述方案中，所述消泡剂可选择环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物、聚有机硅氧烷、聚醚改性有机硅氧烷中的一种或多种；所述引气剂为松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐中的一种或多种。

上述方案中，所述膨胀稳定组分根据持续精细膨胀控制钢管混凝土在实际工程中对膨胀率δ_ef的要求进行选择：