專(zhuān)利名稱(chēng)：一種高延性纖維混凝土短柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)中的短柱，具體為一種高延性纖維混凝土材料澆筑的短柱。
背景技術(shù)：
柱是建筑結(jié)構(gòu)中主要的受力構(gòu)件，支撐著上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載并傳至基礎(chǔ)。在建筑物底層層高一定的情況下，隨著上部樓層數(shù)量的增加，底層柱軸力增大，為提高延性而降低軸壓比將導(dǎo)致柱截面尺寸進(jìn)一步增大，使底層柱剪跨比減小，進(jìn)而形成剪跨比小于2的短柱。此外，諸如圖書(shū)館的書(shū)庫(kù)、層高較低的儲(chǔ)藏室、高層建筑的地下車(chē)庫(kù)及樓梯間等由于使用荷載大，層高較低，在設(shè)計(jì)中也不可避免會(huì)出現(xiàn)短柱?，F(xiàn)有的短柱的澆注材料均為普通混凝土，但因普通鋼筋混凝土的延性較差，建筑遭受地震作用時(shí)，導(dǎo)致短柱容易發(fā)生剪切脆 性破壞而造成結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞甚至倒塌，難以滿(mǎn)足“中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不易發(fā)生脆性破壞且延性和抗震性能好的高延性纖維混凝土短柱。為此，本發(fā)明提供的高延性纖維混凝土短柱的澆注材料為高延性纖維混凝土，該高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。優(yōu)選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;砂的最大粒徑為I. 26mm ;PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水?dāng)嚢杈鶆颍恢笤偌尤隤VA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。本發(fā)明高延性纖維混凝土短柱所使用的混凝土是由高延性纖維混凝土澆筑而成，充分利用高延性纖維混凝土的高強(qiáng)度和高韌性，提高混凝土短柱的抗剪承載力和變形能力，進(jìn)而提高短柱的延性和抗震性能。與現(xiàn)有的短柱相比，本發(fā)明的高延性纖維混凝土短柱具有如下的特點(diǎn)(I)本發(fā)明采用的高延性纖維混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)到60MPa以上，極限拉應(yīng)變可達(dá)到普通混凝土的100倍以上，具有類(lèi)似鋼材的塑性變形能力，是一種具有高強(qiáng)度、高延性、聞耐久性和聞耐損傷能力的生態(tài)建筑材料，可有效提聞短柱的變形能力，進(jìn)一步提聞結(jié)構(gòu)的抗震性能。
(2)本發(fā)明中的高延性纖維混凝土短柱具有良好的耐久性，可延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度提高短柱的抗剪承載力、延性和抗震性能，減少甚至免去強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :該實(shí)施例的短柱為某教學(xué)樓樓梯間的柱剪跨比小于2的框架柱，建筑層高3. 6m,休息平臺(tái)位于半層高處，柱支撐長(zhǎng)度為I. Sm,截面尺寸500X500mm，短柱的縱筋采用HRB400，直徑為20mm，共8根，沿截面周邊均勻布置；箍筋采用HPB300，直徑為10mm，間距為100mm;采用短柱的常規(guī)施工方法澆筑高延性纖維混凝土養(yǎng)護(hù)后即建得該實(shí)施例的短柱。遵循本發(fā)明的技術(shù)方案，該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0.9 :0. I O. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為I. 5% ;所用水泥為P. O. 52. 5R娃酸鹽水泥,粉煤灰為I級(jí)粉煤灰,娃灰 的燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m2/kg，且硅灰符合GB/T 18736的相關(guān)要求；砂的最大粒徑為I. 26mm ；PVA纖維為上海羅洋科技有限公司生產(chǎn)的PA600纖維，長(zhǎng)度為8mm、直徑為26 μ m、抗拉強(qiáng)度為1200MPa、彈性模量為30GPa，該實(shí)施例的高延性纖維混凝土中添加有江蘇博特新材料有限公司的PCA - I聚羧酸高性能減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、水泥和硅灰總質(zhì)量的O. 8%。該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的制備方法為首先將水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80%的水，攪拌Γ2分鐘；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20%的水，攪拌2分鐘。以下是發(fā)明人提供的關(guān)于本實(shí)施例的高延性纖維混凝土的力學(xué)性能試驗(yàn)及其結(jié)
果O(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作立方體試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法
養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強(qiáng)度平均值為65MPa，試塊達(dá)到峰值荷載后卸載再進(jìn)行第二次加載，殘余抗壓強(qiáng)度可達(dá)到峰值荷載的80%，試塊破壞過(guò)程具有明顯抗壓韌性。(2)采用40mmX40mmX 160mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作棱柱體抗彎試件，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行抗彎性能試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強(qiáng)度為4. 8MPa，試件開(kāi)裂以后承載力繼續(xù)提高，極限強(qiáng)度為10. IMPa，達(dá)到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計(jì)算所得的彎曲韌性系數(shù)其彎曲韌性15、110> 12(|、I30分別為6. 2、14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。(3)米用50mmX 15mmX 350mm的試模制作拉伸試塊,按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天,進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強(qiáng)度平均值為3. 6MPa，極限拉應(yīng)變可達(dá)到I. 2%，試件開(kāi)裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過(guò)程中出現(xiàn)10余條裂縫。以上試驗(yàn)表明，高延性纖維混凝土的極限拉應(yīng)變遠(yuǎn)高于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010中普通混凝土的極限拉應(yīng)變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時(shí)均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發(fā)生脆性破壞具有明顯不同。
該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的上述力學(xué)特性表明，采用高延性纖維混凝土制 成的混凝土強(qiáng)度高、變形能力好，不易發(fā)生剪切脆性破壞。用它澆筑成短柱，可顯著提高其抗剪承載力、延性和抗震性能。本發(fā)明的高延性纖維混凝土短柱可用于樓梯間柱、框支柱等。
權(quán)利要求
1.一種高延性纖維混凝土短柱，其特征在于，該高延性纖維混凝土短柱的澆注材料為高延性纖維混凝土，該高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計(jì)，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 :0. 9 :0. I :0. 76 :0. 58 ;以水泥、粉煤灰、娃灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
2.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土短柱，其特征在于，所述水泥為P.O. 52. 5R硅酸鹽水泥；所述粉煤灰為I級(jí)粉煤灰；所述娃灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長(zhǎng)度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
3.如權(quán)利要求2所述的高延性纖維混凝土短柱，其特征在于，所述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
4.如權(quán)利要求3所述的高延性纖維混凝土短柱，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80%的水?dāng)嚢杈鶆颍恢笤偌尤隤VA纖維攪拌均勻后加入剩余20%的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高延性纖維混凝土短柱，以解決現(xiàn)有短柱存在的易發(fā)生剪切破壞、延性和抗震性能差的問(wèn)題。本發(fā)明的高延性纖維混凝土短柱由高延性纖維混凝土澆筑而成，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水。本發(fā)明提供的高延性纖維混凝土短柱的承載力高、延性和抗震性能好，能夠防止短柱發(fā)生脆性破壞，可提高整體結(jié)構(gòu)的耗能能力。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102924012SQ201210437098
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者鄧明科, 梁興文, 代潔 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)