[实用新型]一种RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱

说明书

本实用新型涉及建筑、桥梁及港口工程领域，一种RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱，包括外围的RPC外筒以及核心区的微膨胀混凝土柱，所述RPC外筒将核心区的微膨胀混凝土柱包裹，所述微膨胀混凝土柱中配有纵向钢筋及普通箍筋。本实用新型通过外围RPC外筒的约束，限制了核心混凝土的横向位移，提高了组合柱整体的刚度，还提高了组合柱的抗火与耐久性能；微膨胀混凝土的应用不仅同样增强了组合柱的耐久性能，通过自身体积膨胀还使组合柱内部产生预应力，提高了组合柱的轴向极限承载能力。这种RPC与微膨胀混凝土的组合使用方式，使组合柱具有优越的耐高温和耐腐蚀性能，因此RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱可运用于海洋、高温高湿热等恶劣环境中作为承重构件。

技术领域

本实用新型涉及一种RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱，属于建筑、桥梁及港口工程领域。

背景技术

在现代工程结构的发展中，人们不断地利用“组合”的概念来实现结构形式的突破。混凝土的三向受压强度试验表明，侧向压应力的作用可以有效地阻止混凝土在轴向压力作用下所产生的侧向变形和内部微裂缝的发展，从而使混凝土的抗压强度有较大的提高。因此，如用延性好的材料对混凝土柱进行外包，可对核心混凝土形成三维约束，提高混凝土的强度、弹性模量，改善混凝土的塑性、韧性，从而提高混凝土柱的极限承载力。

钢管约束和FRP(Fiber Reinforced Plastics)约束混凝土组合柱是目前使用较多的柱体组合形式，可使混凝土柱的抗压承载能力大大提高，但同时也存在一定的问题。钢管约束混凝土柱暴露在外侧的钢管往往会遇到大气、海洋、工业生产中的酸碱盐等环境，容易引起钢管外表面的腐蚀，从而导致钢管壁厚变薄，钢管截面面积减小，屈服强度和极限强度降低，使组合柱的整体力学性能下降。而对于FRP约束而言，FRP的耐火耐高温性差，其胶粘剂多属环氧类有机物，高温容易分解或软化，造成FRP强度和刚度的降低；另外由于FRP易燃，因而FRP约束的组合柱目前只能被用于桥梁结构或不需要防火设计的建筑结构中。

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，以下简称RPC)是继高强、高性能混凝土之后，出现的一种力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料。RPC的抗压强度可达 120-300MPa，其对应的抗拉强度可达18-40MPa。就RPC的延性而言，其相对普通混凝土有较大幅度的提高，一方面是因为RPC剔除了粗集料，内部结构更加均匀；另一方面是因为RPC添加了钢纤维等材料，从而获得所需要的高韧性和延性。另外，由于RPC组成材料与普通混凝土类似，但更加致密高强，从而具有非常好的抗腐蚀能力、较好的高温稳定性和良好的抗火性能。因此，如利用RPC替代钢管和FRP对普通混凝土柱进行外包约束，克服钢管易受腐蚀和FRP约束方式耐火性能极差的缺点，提出一种力学性能、耐久性能都非常优越的组合柱构件，正是本实用新型的出发点所在。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服上述问题，提供一种利用超高性能的RPC作为外筒进行约束的具有优越力学性能、耐久性能的混凝土组合柱结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱。组合柱由两种不同的混凝土组合而成，核心区混凝土采用微膨胀混凝土，外围则由RPC浇筑而成的外包薄壁套筒包裹。这种组合方式有以下优点：1、由于外围有高韧性的RPC外筒约束，限制了核心混凝土在竖向荷载作用下的产生的横向位移，提高了构件的整体刚度；2、RPC外筒的内部结构极为密实，空隙率与多余水分也都较少，具有优越的抗火性能，可减缓核心区微膨胀混凝土高温爆裂的发生；3、核心区使用的微膨胀混凝土在凝结硬化过程中，自身体积膨胀可以产生内压力，使得RPC外筒产生环向拉应力，从而使组合柱产生一定的预应力，提高组合柱的轴向极限承载力；4、RPC作为外筒约束柱构件的方式相对RPC柱而言大大降低了成本，同时现代建筑的竖向构件若只用RPC进行浇筑会使得性能过高，造成材料的浪费，而RPC外筒约束的方式已完全满足力学性能上的要求。综上，RPC外筒内填微膨胀混凝土组合柱会具有优越的力学性能、耐久性能及高性价比。