一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法

摘要

本发明公开了一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法，属于土木工程技术领域。其利用钢渣砂代替全部细骨料，采用普通硅酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水制备可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱。具体制备步骤如下：根据钢管钢渣混凝土柱承载力要求，选择一定强度等级的钢管和钢渣混凝土，确定钢管自应力；计算确定钢渣混凝土的自由膨胀率；计算确定钢渣砂的平均粒径，选择合理级配的钢渣砂；根据普通混凝土配合比的设计方法，计算确定硅酸盐水泥、钢渣砂碎石和水的用量；然后配制、浇筑、养护钢管钢渣混凝土柱。本发明的钢管钢渣混凝土柱使核心混凝土提前进入三向受压状态，显著提高钢管混凝土的承载力和延性。

主权项

一种可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱的制备方法，其特征在于，利用钢渣砂代替全部细骨料，采用普通硅酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水制备可控膨胀率的钢管钢渣混凝土柱，具体包括以下步骤：(1)根据钢管钢渣混凝土柱承载力要求，选择一定强度等级的钢管和钢渣混凝土，按照公式(1)计算出由于钢渣混凝土膨胀而产生的钢管自应力σ_e；$N=(1+3\frac{{\sigma }_e}{f_{\mathrm{co}}})A_c{f}_{\mathrm{co}}(1+1.5\theta )---\left(1\right)$其中：N为钢管钢渣混凝土柱承载力；A_c为核心混凝土截面面积；f_co为钢渣混凝土抗压强度；θ为钢管对核心混凝土的约束效应系数，A_s和f_y分别为钢管的截面面积和屈服强度；(2)根据步骤(1)确定的钢管的自应力σ_e，按照公式(2)计算出钢渣混凝土的自由膨胀率ε_c；${ϵ}_c=\frac{{\sigma }_e}{E_s}·\frac{{\mathrm{\omega E}}_c+E_s}{E_c}---\left(2\right)$其中：E_c为混凝土的弹性模量；E_s为钢管的弹性模量；r和t分别为核心混凝土的半径和钢管的壁厚；(3)根据步骤(2)确定的钢渣混凝土的自由膨胀率，根据公式(3)计算出钢渣砂的平均粒径，然后选择合理级配的钢渣砂；$D_m={0.063ϵ}_c^2-{0.307ϵ}_c+0.609---\left(3\right)$其中：D_m为钢渣砂的平均粒径；(4)根据普通混凝土配合比的设计方法，可计算确定硅酸盐水泥、钢渣砂、碎石和水的用量，然后将硅酸盐水泥、钢渣砂和碎石放入混凝土搅拌机中预先搅拌60～70秒；(5)将水均匀倒入步骤(4)处理后的钢渣混凝土中进行搅拌，量测钢渣混凝土的塌落度，增加一定的附加用水量，所需的附加用水量为50～100kg/m³，使其满足钢渣混凝土的浇筑要求；(6)将步骤(5)搅拌好的钢渣混凝土灌入钢管中，并用振捣棒进行充分振捣，以保证钢渣混凝土的密实性；(7)为防止在养护过程中钢管钢渣混凝土柱内水分的流失，保证钢渣中游离CaO在后期水化反应过程中的膨胀，在浇筑完成的钢管钢渣混凝土柱端部表面涂一层环氧树脂，养护至钢渣混凝土完全凝结硬化，可使钢管钢渣混凝土产生预期的膨胀量。