[发明专利]一种预应力钢管约束型钢混凝土柱及其制备方法

说明书

本发明涉及一种预应力钢管约束型钢混凝土柱及其制备方法，包括钢管、型钢和混凝土，钢管为预应力钢管；所述型钢的质心与钢管的圆心重合，钢管与型钢之间浇筑混凝土，且混凝土为早强混凝土，所述钢管内壁喷涂有砂浆层；所述钢管的横截面为圆形；钢管通过电热法进行预应力处理，钢管通过电热法使其热胀冷缩获得预应力效果；且在钢管内壁设有横向条肋，用于增强钢管与砂浆层之间的粘结性能。通过本发明，利用电热法对钢管进行预热，使得钢管产生预应力，有效约束混凝土，提高柱的刚度、抗压性能、抗疲劳性能，同时其简便的施工操作有效克服在狭小环境、高原环境等复杂环境中施工不利等条件困难。

技术领域

本发明涉及一种预应力钢管约束型钢混凝土柱及其制备方法，属于土木工程应用领域。

背景技术

预应力施加分为先张法和后张法。先张法即指先张拉钢筋后浇注混凝土.其主要张拉程序为:在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋，其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力。后张法分为有粘结预应力和无粘结预应力，两者做法有相似之处，先浇混凝土,待混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹，使截面混凝土获得预压应力。预应力的特点和优势有：提高构件的抗裂性；改善和提高结构构件的受力性能；提高构件的抗剪性能；提高构件的抗疲劳强度，有利于结构承受动荷载；可以充分利用高强材料节约钢材、减轻结构自重，克服了钢筋混凝土的重要缺点。

但是现如今对于预应力筋大多是需要进行冷拉处理，而冷拉处理的张拉机需要对场地有极高的要求。对于高原环境和狭小的空间环境等复杂的施工环境，张拉机受限场地条件无法发挥其作用，而对于这些场地需要有预应力要求的结构便无法进行制备。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种效益高、施工简便的预应力钢管约束型钢混凝土柱及其制备方法，此方法能够显著提高混凝土的抗裂能力、受力性能及抗疲劳性能等，同时解决在狭小环境、高原环境等复杂环境中预应力不便施加的问题，电热法张拉设备简单,张拉方便灵活,特别是一些装配式构筑物在场地限制或机械张拉不方便时，更能体现出其优越性。

本发明的目的是这样实现的，一种预应力钢管约束型钢混凝土柱，其特征在于，包括钢管、型钢和混凝土，钢管为预应力钢管；所述型钢的质心与钢管的圆心重合，钢管与型钢之间浇筑混凝土，且混凝土为早强混凝土，所述钢管内壁喷涂有砂浆层；

所述钢管的横截面为圆形；钢管通过电热法进行预应力处理，钢管通过电热法使其热胀冷缩获得预应力效果；且在钢管内壁设有横向条肋，用于增强钢管与砂浆层之间的粘结性能。

所述型钢为宽翼缘工字型钢、格构结构、箱型钢、槽钢、方钢、圆钢、扁钢、角钢或U型钢。

所述砂浆层为憎水性膨胀珍珠岩隔热砂浆。

所述混凝土中掺入有短束纤维材料，以提高混凝土的强度，短束纤维材料掺入量为4kg/m³；混凝土中的纤维为钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、PVA纤维或芳纶纤维；混凝土两端端面相平。

一种预应力钢管约束型钢混凝土柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）、准备混凝土，混凝土为早强混凝土，为42.5R磷酸盐防火耐热混凝土；

步骤2）、准备砂浆层的砂浆材料，砂浆层的砂浆材料为憎水性膨胀珍珠岩砂浆，采用闭孔珍珠岩，其导热系数为0.0245~0.048W/(m•K)，使用温度为-200℃~800℃；同时在砂浆材料中添加外加剂，外加剂为引气剂和/或可再分散乳胶粉和/或憎水剂，进一步减小砂浆的导热系数，极大增强砂浆的粘结强度、可塑性、抗裂性能、柔韧性、防水性能；