[发明专利]FRP管碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土柱及制备方法

说明书

本发明提出了一种FRP管碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土柱及制备方法，该混凝土柱包括外层的FRP管、内嵌FRP箍筋和FRP纵筋，FRP管内填充碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土。碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土充分利用远海岛礁地区特有的海水和废弃的珊瑚作为原材料，以浆体结构致密、耐久性良好的碱激发矿渣浆体作为胶凝材料来改善传统珊瑚骨料混凝土强度低、耐久性不足等瓶颈问题。同时采用耐腐蚀的FRP管约束混凝土，使珊瑚骨料混凝土处于三向受力状态，能有效提高珊瑚骨料混凝土构件的承载能力、延性以及抗震性能。本发明通过采用高耐久的碱激发胶凝材料与耐腐蚀的FRP“强强结合”，实现了资源有效利用及具备绿色环保等优点。

技术领域

本发明属于海洋建筑工程材料技术领域，具体涉及一种FRP管碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土柱及制备方法。

背景技术

珊瑚骨料混凝土是一种充分利用海水、海砂或珊瑚礁砂、珊瑚粗骨料等海洋资源制备而成的新型海工混凝土，它不仅能缓解远海岛礁地区传统建筑材料匮乏问题，同时还可避免因天气变化或运输对海工项目进度带来的不利影响，适宜用于远海岛礁地区工程基础设施建设。

然而，珊瑚骨料有着轻质多孔、筒压强度低、内部缺陷多、吸水率高等特性，致使制备出的水泥基珊瑚骨料混凝土普遍存在着孔隙率高、强度低、弹模小、抗渗性及耐久性不足等瓶颈问题。目前常用的方法是通过降低水胶比、增加胶凝材料用量、添加矿物掺合料和纤维等来改善珊瑚骨料混凝土的力学和耐久性能，但研究发现这些常规方法的改善效果并不明显，致使珊瑚骨料混凝土在海洋工程基础设施建设中推广应用受到极大限制。同时，海水和珊瑚骨料中高的氯盐含量容易造成结构内部筋材发生锈蚀膨胀，严重影响到海工混凝土及其结构的承载能力、耐久性和服役寿命。尽管工程界提出采用添加阻锈剂以及涂层钢筋处理等防锈措施，但对于缺少机械和物资的远海岛礁工程，过于复杂的工序处理和昂贵的成本并不现实。

此外，传统珊瑚骨料混凝土以水泥作为胶凝材料，水泥在生产过程中会引起能耗和环境问题，不利于绿色低碳发展。

面对日益增多的海洋工程基础设施建设，有必要合理利用海洋资源发展新型海工混凝土材料来优化资源管理和降低建设成本，研发出一种原料属地化、低成本、高环保、高强度、高耐久的新型配筋混凝土结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FRP管碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土柱及制备方法，以解决远海岛礁工程建设中取材不便、承载力不足以及耐久性差等瓶颈问题，同时具备低碳高效、绿色环保的优点。

一种FRP管碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土柱，包括：

FRP管；

FRP筋笼，内嵌于所述FRP管内，包括沿FRP管轴向分布的若干FRP纵筋，相邻所述FRP纵筋是通过FRP箍筋连接；

碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土，填充于所述FRP管和FRP筋笼形成的空间内。

优选地，所述FRP管为缠绕管，截面为矩形或圆形；所述FRP箍筋为方形或螺旋形，相邻FRP箍筋之间的间距不小于50mm；所述的FRP纵筋的直径为8-16mm。

优选地，所述FRP箍筋与FRP纵筋之间采用耐腐蚀的扎带连接。

优选地，所述FRP管为BFRP、CFRP、GFRP或AFRP的一种或多种；所述FRP箍筋为BFRP、CFRP、GFRP或AFRP的一种或多种；所述FRP纵筋为BFRP、CFRP、GFRP或AFRP的一种或多种。

优选地，所述碱激发矿渣基海水珊瑚骨料混凝土由矿渣、碱性激发剂、珊瑚骨料及海水混合得到；其中，珊瑚骨料为珊瑚礁砂和珊瑚礁石的混合物；碱激发剂的原料包括Na₂SiO₃粉末和片状NaOH。