[发明专利]一种高延性自恢复水泥基组合柱

说明书

本发明公开了一种高延性自恢复水泥基组合柱，包括钢管和浇筑于钢管内的自恢复水泥基材料，所述自恢复水泥基材料包括水泥砂浆、SMA纤维和炭黑，所述SMA纤维与炭黑的质量比为32:5～96:10。本发明能够承受较大变形，延性和抗震性能优异；将炭黑掺入基体中，结合可导电的SMA纤维，既提高了基体的导电性能，也能够通过分析材料开裂后和恢复后电阻率的变化能够灵敏检测开裂情况。

技术领域

本发明涉及一种水泥基组合柱，尤其涉及一种高延性自恢复水泥基组合柱。

背景技术

随着建筑工业化的发展，钢管混凝土柱开始广泛应用于我国大型土木工程或高层的民用建筑中，并取得了良好的经济和社会效益。但由于混凝土材料本身脆性大、抗拉、抗剪和抗弯强度较低，且与钢管之间的粘结性能差，在一定程度上影响钢管混凝土柱的整体性和稳定性，对结构抗震不利，且震后修复困难。现有的钢管混凝土柱存在延性低、抗震性能差的缺陷，因此，钢管高延性纤维混凝土柱应运而生。钢管高延性纤维混凝土柱的延性、整体性和抗震抗裂性能以及混凝土与钢管粘结性能都得到了提高，但是，在地震较为频繁的地区，钢管高延性的纤维混凝土柱开裂后需要及时修复，且修复困难较大。

发明内容

发明目的：本发明提供一种能够灵敏检测开裂情况、延性高和抗震性能好的高延性自恢复水泥基组合柱。

技术方案：本发明的高延性自恢复水泥基组合柱，包括钢管和浇筑于钢管内的自恢复水泥基材料，所述自恢复水泥基材料包括水泥砂浆、SMA纤维和炭黑，所述SMA纤维与炭黑的质量比为32:5～96:10。

炭黑导电填料与可导电的SMA纤维相配合，提高了基体导电性能，通过测量钢管内水泥基材料两端界面中间部位的电阻率，可以分析电阻率的变化来判断试件的健康状况和裂纹恢复情况。同时，由于边界层效应，减少了钢管对电阻率测量的干扰。

优选地，所述SMA纤维占水泥砂浆体积的0.5-1.5％。该配合比能很好地满足水泥基材料的多裂缝开展和高韧性要求，保证SMA纤维均匀分布在基体中。

优选地，所述水泥砂浆按重量包括以下组分：水泥200-250份，玻璃粉20-25份，石英砂400-420份，粉煤灰900-950份，水330-350份，减水剂4-6份。水泥为P·I 42.5R硅酸盐水泥；石英砂为精制石英砂；粉煤灰为I级粉煤灰。

优选地，所述SMA纤维为镍钛合金。镍钛合金的含量分别为56％镍和44％钛；奥氏体到马氏体开始转型应力为256MPa，马氏体到奥氏体开始转型应力为150MPa。更优选的，SMA纤维为波形；SMA纤维具有超弹性的优点，其受到外力发生较大变形，去除外力后，大变形完全恢复，其中裂纹闭合程度通过测量试件电阻率的变化来分析。

优选地，所述SMA纤维的直径为0.1-0.2mm，长度为10-12mm。

优选地，所述炭黑的粒径为100-500nm。

优选地，所述玻璃粉为经过球磨的再生玻璃粉。

优选地，所述玻璃粉的粒径为15-20μm。

优选地，所述减水剂为聚羧酸类高性能减水剂，所述减水剂的添加量为粉煤灰和水泥总质量的0.4％-0.6％。

所述自恢复水泥基材料通过以下方法制得：先将所述水泥砂浆和炭黑混合，后加入SMA纤维，得到所述自恢复水泥基材料。更优选的，先将水泥砂浆中的水泥、玻璃粉、石英砂、粉煤灰和炭黑干拌均匀，然后将高效减水剂加入称量好的水中，搅拌均匀后缓慢倒入干拌料中，充分搅拌，最后将SMA纤维均匀缓慢铺散入干拌料中，充分搅拌，得到所述高延性自恢复水泥基材料。相比传统制备工艺，本发明通过改变加料顺序使得SMA纤维均匀分散，制得的水泥基材料既具有普通纤维水泥基材料的高延性和多裂缝开展的特性，又具有可以恢复部分裂缝的能力。