雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件的制作方法

本實用新型提供了一種雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件，屬于工程結構領域。

背景技術：

土木工程作為高能耗的行業一直是我國乃至世界上消耗天然資源極大的行業。作為混凝土細骨料的河砂資源目前在我國已經日益匱乏，而在沿海地區使用天然海砂作為河砂的替代方案可以緩解河砂資源不足的問題，有利于保護生態環境，實現土木行業的可持續發展。但是，由于海砂中的氯離子會對鋼材有所腐蝕，海砂混凝土在實際工程中的應用仍受到極大制約。

鋁合金是一種抗腐蝕能力強和高耐久性的材料，特別具有優越的抵抗氯離子侵蝕的能力。但是鋁合金材料的強度普遍較低，以5A50型防腐鋁合金為例其屈服強度為265MPa，相較于建筑用鋼的屈服強度普遍在345MPa以上，鋁合金材料存在著強度不足的缺陷。

活性粉末混凝土是一種新型的高強高耐久性混凝土。由于添加了硅灰（SiO2）和石英粉等活性粉末，其抗壓強度能達到200-800MPa，相較于抗壓強度一般為40-100MPa的普通混凝土其強度提高了數倍。同時，由于其骨料粒徑小，內部孔隙率低，使得活性粉末混凝土具有很好的密實性和耐久性，其氯離子的滲透性僅為普通高強混凝土的1/25。但是活性粉末混凝土在破壞時具有很顯著的脆性破壞特征，破壞時十分突然，對整體結構的安全性十分不利。而對活性粉末混凝土施加強約束作用（如鋼管約束）是改善其脆性破壞特征，提高其塑形性能的有效途徑。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對以上不足之處，提供了一種雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件。

本實用新型解決技術問題所采用的方案是一種雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件，包括外鋁合金管，所述外鋁合金管內部同軸心設置有內鋁合金管，所述內鋁合金管與外鋁合金管之間形成環形腔，所述環形腔中設有用以將內鋁合金管與外鋁合金管焊接為一體的加勁鋁合金板，所述內鋁合金管與環形腔中均澆筑有海砂活性粉末混凝土。

進一步的，所述外鋁合金管與內鋁合金管的抗拉強度大于200MPa。

進一步的，所述海砂活性粉末混凝土的強度為200-800Mpa，其細骨料采用未經淡化處理的天然海砂。

進一步的，所述內鋁合金管與外鋁合金管的截面形狀均為圓形。

進一步的，所述內鋁合金管與外鋁合金管的截面形狀均為方形。

進一步的，所述內鋁合金管的截面形狀為圓形，所述外鋁合金管的截面形狀為方形。

進一步的，所述加勁鋁合金板環形均布在環形腔內。

進一步的，所述加勁鋁合金板的數量為四個，所述環形腔由四個加勁鋁合金板分隔成四個區格。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：鋁合金優越的抗腐蝕性能可以防止海砂中的氯離子侵蝕，本實用新型可不需要對海砂進行淡化處理，使海砂混凝土可以直接使用，有利于推廣海砂混凝土的大規模應用，以達到節約河砂資源，保護生態環境的有利效益，同時，由于添加的活性粉末大大降低了混凝土內部的孔隙率，可顯著減少海砂中氯離子的滲透，從而使本實用新型具有卓越的耐久性；此外，本實用新型利用海砂活性粉末混凝土的超高強度來彌補鋁合金應用在建筑結構中強度不足的缺陷，使該組合構件具有高強的優勢，同時，利用鋁合金管對海砂活性粉末混凝土的約束作用來提高其塑形性能，改善其原有的脆性破壞特征，提高結構物的安全性；更重要的是，在內鋁合金管與外鋁合金管之間焊接加勁鋁合金板進一步強化了其對海砂活性粉末混凝土的約束作用，這是由于鋁合金管在受壓時易發生局部屈曲，這會降低對其包裹的核心混凝土的約束作用，在本實用新型中的內鋁合金管由于管內、外均有混凝土支撐，因此不易發生局部屈曲現象，但外鋁合金管則容易發生向外的局部屈曲。因此在內鋁合金管與外鋁合金管之間焊接加勁鋁合金板使其成為整體，可以為外鋁合金管提供有效的支撐從而抑制其局部屈曲的產生，大大加強了其對海砂活性粉末混凝土的約束作用。此外，四個加勁鋁合金板也將內鋁合金管與外鋁合金管之間的混凝土劃分成四個區格，這會大大增強區格內混凝土所受到的約束作用，從而大大提高其塑形性能，防止結構發生脆性破壞；本實用新型兼具高強、高耐久性和高延性等優勢，并有利于保護生態環境；本實用新型可以作為主要承重構件應用于建筑中的柱子、橋梁中的橋墩以及地下工程結構等，特別適合應用于沿海地區的重要結構物。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型專利進一步說明。

圖1為該實用新型第一種實施例的結構示意圖；

圖2為該實用新型第二種實施例的結構示意圖；

圖3為該實用新型第三種實施例的結構示意圖；

圖中：

1-外鋁合金管；2-內鋁合金管；3-環形腔；4-加勁鋁合金板；5-海砂活性粉末混凝土。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型進一步說明。

如圖1-3所示，一種雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件，包括外鋁合金管1，所述外鋁合金管內部同軸心設置有內鋁合金管2，所述內鋁合金管與外鋁合金管之間形成環形腔3，所述環形腔中設有用以將內鋁合金管與外鋁合金管焊接為一體的加勁鋁合金板4，所述內鋁合金管與環形腔中均澆筑有海砂活性粉末混凝土5。

在本實施例中，所述外鋁合金管與內鋁合金管的抗拉強度大于200MPa。

在本實施例中，所述海砂活性粉末混凝土的強度為200-800Mpa，其細骨料采用未經淡化處理的天然海砂。

在本實施例中，所述內鋁合金管與外鋁合金管的截面形狀均為圓形。

在本實施例中，所述內鋁合金管與外鋁合金管的截面形狀均為方形。

在本實施例中，所述內鋁合金管的截面形狀為圓形，所述外鋁合金管的截面形狀為方形。

在本實施例中，所述加勁鋁合金板環形均布在環形腔內。

在本實施例中，所述加勁鋁合金板的數量為四個，所述環形腔由四個加勁鋁合金板分隔成四個區格，對于方形的內鋁合金管或外鋁合金管，加勁鋁合金板焊接在每個邊長的中部。

在本實施例中，所述海砂活性粉末混凝土為以不經淡化處理的海砂為原料的活性粉末混凝土。

在本實施例中，該雙層鋁合金管與海砂活性粉末混凝土的組合構件的制作方法包括以下步驟：

（1）先采用5A50型等屈服強度大于200MPa的鋁合金材料制作內鋁合金管與外鋁合金管，加工時保證內鋁合金管與外鋁合金管同軸心設置；

（2）在內鋁合金管與外鋁合金管之間形成的環形腔中焊接多個環形均布的加勁鋁合金板，內鋁合金管與外鋁合金管經加勁鋁合金板焊接為一體；

（3）在內鋁合金管與環形腔中澆筑海砂活性粉末混凝土，澆筑時嚴格控制骨料規格，確保混凝土能夠均勻、密實地灌注在內鋁合金管與環形腔中，采用未經處理的天然海砂作為細骨料，并按預定配合比值要求添加硅灰（SiO2）和石英粉等活性粉末使其強度達到200-800MPa。

上列較佳實施例，對本實用新型的目的、技術方案和優點進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。