一種多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)及其連接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋構(gòu)筑體混凝土領(lǐng)域，特別涉及一種多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源緊缺、環(huán)境污染等問題日趨嚴(yán)重，近年來，風(fēng)能作為無污染可再生能源，日趨受到人們的重視，其發(fā)展最為迅速。但由于陸上可用空間有限，而海上具有更好的風(fēng)能條件，近海風(fēng)能開發(fā)日益受到重視，海上風(fēng)電具有風(fēng)速高、風(fēng)資源持續(xù)穩(wěn)定、發(fā)電量大等特點(diǎn)。
[0003]在現(xiàn)實(shí)中由于風(fēng)電場所處的海洋環(huán)境非常惡劣，其海洋構(gòu)筑體腐蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重，為后續(xù)風(fēng)電場運(yùn)行維護(hù)帶來諸多麻煩。從腐蝕的角度，海洋環(huán)境分為海洋大氣區(qū)、浪花飛濺區(qū)、海洋潮差區(qū)、海水全浸區(qū)、海底泥土區(qū)五個(gè)不同的腐蝕區(qū)帶。國內(nèi)外研宄發(fā)現(xiàn)，對于各種海洋構(gòu)筑體而言，無論是海洋鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土工程設(shè)施，在浪花飛濺區(qū)部位的腐蝕破壞最為嚴(yán)重，為海水全浸區(qū)腐蝕速度的3?10倍。幾年后表面會(huì)有大量海生物附著，而且構(gòu)筑物浪花飛濺區(qū)會(huì)出現(xiàn)大片腐蝕層、腐蝕穿孔、局部點(diǎn)蝕等現(xiàn)象。一旦海洋構(gòu)筑體的浪花飛濺區(qū)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕破壞，整個(gè)設(shè)施的承載能力將會(huì)大大降低，使用壽命縮短，影響結(jié)構(gòu)安全性，甚至導(dǎo)致設(shè)施提前報(bào)廢。
[0004]針對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題，目前工程中一般采取“以防為主”的措施，其采用的技術(shù)主要有:混凝土表面涂層保護(hù)、化學(xué)外加劑、礦物摻合料等，但以上技術(shù)主要是用作表面包覆，其操作施工繁瑣，并且一旦表面的保護(hù)涂層遭到破壞，原來混凝土結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性大大降低，混凝土結(jié)構(gòu)乃至混凝土鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕加劇，嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的使用性能，因此有必要提出一種自身具有抗腐蝕性的混凝土結(jié)構(gòu)來解決上述存在的問題，以適應(yīng)惡劣的海洋環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠長期、可靠的應(yīng)用于海洋環(huán)境的多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)。該混凝土的芯部能夠滿足海洋構(gòu)筑體使用強(qiáng)度剛度的情況下表層達(dá)到抗腐蝕和抗疲勞的多功能需求。
[0006]本發(fā)明提供的一種多層功能性抗腐蝕混凝土，包括芯部混凝土結(jié)構(gòu)、芯部鋼結(jié)構(gòu)、帶鋼套筒的連接器、鋼筋焊接網(wǎng)和表層混凝土結(jié)構(gòu)；所述芯部鋼結(jié)構(gòu)處于所述芯部混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，所述鋼筋焊接網(wǎng)處于所述表層混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，所述芯部鋼結(jié)構(gòu)通過所述帶鋼套筒的連接器與所述鋼筋焊接網(wǎng)連接。
[0007]上述方案中，所述芯部鋼結(jié)構(gòu)為多個(gè)，均布在所述芯部混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部；所述帶鋼套筒的連接器的個(gè)數(shù)為多個(gè)。
[0008]上述方案中，所述帶鋼套筒的連接器包括連接器、鋼套筒，所述鋼套筒一端焊接在所述連接器上，另一端連接有螺紋鋼，所述連接器通過螺栓與芯部鋼結(jié)構(gòu)連接，所述螺紋鋼通過焊接與鋼筋焊接網(wǎng)相連。
[0009]上述方案中，芯部混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥240?275，粗集料1020?1100，細(xì)集料690?710，粉煤灰70?110，礦渣110?180，外加劑3.8?4.5，水140?160 ;表層混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥270?310，粗集料980?1050，抗腐蝕細(xì)集料700?750，粉煤灰65?90，礦渣100?150，外加劑4?4.5，水 140 ?160。
[0010]上述方案中，所述的水泥為強(qiáng)度不低于42.5級(jí)、耐海侵蝕系數(shù)不小于0.90的MEC海工水泥；所述的粗集料為粒徑范圍為4.75?20mm的碎石或卵石，表面密度2650kg/m3，且控制其軟弱顆粒含量不大于24.5% ;所述的芯部混凝土用細(xì)集料為粒徑范圍為0.15?4.75mm的工程砂，細(xì)度模數(shù)大于2.5，表面密度2575kg/m3;所述的粉煤灰為為II級(jí)粉煤灰，粉煤灰的比表面積為400?600m2/kg，細(xì)度14%?18%，燒失量6%，需水量98% ;所述的礦渣的比表面積為350?610m2/kg ;所述的外加劑為引氣劑、早強(qiáng)劑、阻銹劑和減水劑，所述的水為淡水，控制水灰比為0.35?0.5。
[0011]上述方案中，所述表層混凝土用抗腐蝕細(xì)集料為一種抗腐蝕復(fù)合組份，其主要成分為:45 % ?52 % 的 Si02、14 % ?15 % 的 A1203、12 % ?13 % 的 Fe203、8 % ?10 % 的 CaO、6%?9% 的Mg0、3%?4% 的Na20、l.VA?2.9% 的 Ti02、0.9%?2.5%的1(20、0.3%?1%的 Ρ205、0.1% 的 ΜηΟ，其中 S12粒徑為 150 ?200 μ m，T1 2粒徑為 100 ?130 μ m。
[0012]本發(fā)明提供一種多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)連接方法，其特征在于，其芯部混凝土結(jié)構(gòu)與表層混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)合步驟如下:
[0013]步驟一，根據(jù)實(shí)際施工情況選擇滿足使用要求的鋼結(jié)構(gòu)并按照要求捆扎鋼筋骨架結(jié)構(gòu)；
[0014]步驟二，將帶鋼套筒的連接器通過螺栓與芯部鋼結(jié)構(gòu)的主筋相連接；
[0015]步驟三，按照芯部混凝土結(jié)構(gòu)的配比制備并澆注芯部混凝土結(jié)構(gòu)，鋼套筒垂直均布于芯部混凝土結(jié)構(gòu)的表面，且伸出芯部混凝土結(jié)構(gòu)表面長度a = 20mm?30mm，充分搗振芯部混凝土，盡可能多的排出夾雜在芯部混凝土結(jié)構(gòu)中空氣，增強(qiáng)芯部混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性；
[0016]步驟四，待芯部混凝土結(jié)構(gòu)成型后，用超高壓液壓設(shè)備(擠壓鉗)沿鋼套筒徑向擠壓鋼套筒，并將螺紋鋼連接在鋼套筒上；
[0017]步驟五，將螺紋鋼的另一端與鋼筋焊接網(wǎng)焊接；
[0018]步驟六，制備并澆注表層混凝土結(jié)構(gòu)，充分搗振。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
[0020]1、本發(fā)明的混凝土適用于惡劣的海洋環(huán)境，能夠抵御浪花飛濺區(qū)的腐蝕破壞，也可以滿足海洋大氣區(qū)、海洋潮差區(qū)、海水全浸區(qū)、海底泥土區(qū)的腐蝕區(qū)帶的抗腐蝕破壞要求，且具有很好的耐久性；
[0021]2、本發(fā)明的混凝土芯部不僅滿足使用要求，而且芯部混凝土密實(shí)性強(qiáng)，外加劑的加入更能有效地減少芯部混凝土鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕；
[0022]3、本發(fā)明的混凝土表層是與外部環(huán)境直接接觸，起到主要的抗腐蝕作用，表層混凝土中細(xì)集料組分能夠長期有效的保持抗腐蝕的效果，使得混凝土的耐久性更長；
[0023]4、本發(fā)明的混凝土其芯部與表層的雙層作用，不需要再使用其他方法進(jìn)行防腐蝕保護(hù)，施工過程簡單、操作容易；
[0024]5、本發(fā)明提供的混凝土材料成本低廉，不僅可以節(jié)約用鋼量和其他各類特種用鋼的用量，還能夠縮短海上安裝工期，加快工期進(jìn)度，適合大規(guī)模的工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[0025]圖1為芯部混凝土結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2連接有鋼筋焊接網(wǎng)的芯部混凝土結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3混凝土總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4混凝土總體結(jié)構(gòu)立體圖。
[0029]圖5帶鋼套筒的連接器機(jī)械連接結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖中:1-芯部混凝土結(jié)構(gòu)，2-芯部鋼結(jié)構(gòu)，3-帶鋼套筒的連接器，3.1-連接器，3.2-鋼套筒，4-鋼筋焊接網(wǎng)，5-表層混凝土結(jié)構(gòu)，6-螺紋鋼，7-螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的一種多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的闡述。
[0032]如圖3、圖4所示，一種多層功能性抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)，包括芯部混凝土結(jié)構(gòu)1、芯部鋼結(jié)構(gòu)2、帶鋼套筒的連接器3、鋼筋焊接網(wǎng)4和表層混凝土結(jié)構(gòu)5 ;
[0033]所述芯部鋼結(jié)構(gòu)2處于所述芯部混凝土結(jié)構(gòu)I的內(nèi)部，所述鋼筋焊接網(wǎng)4處于所述表層混凝土結(jié)構(gòu)5內(nèi)部，所述芯部鋼結(jié)構(gòu)2通過所述帶鋼套筒的連接器3與所述鋼筋焊接網(wǎng)4連接。所述芯部鋼結(jié)構(gòu)2為多個(gè)，均布在所述芯部混凝土結(jié)構(gòu)I內(nèi)部；所述帶鋼套筒的連接器3的個(gè)數(shù)為多個(gè)。所述帶鋼套筒的連接器3包括連接器3.1、鋼套筒3.2，所述鋼套筒3.2 一端焊接在所述連接器3.1上，另一端連接有螺紋鋼6，所述連接器3.1通過螺栓7與芯部鋼結(jié)構(gòu)2連接，所述螺紋鋼6通過焊接與鋼筋焊接網(wǎng)4相連。
[0034]通過控制芯部混凝土結(jié)構(gòu)I的配比，來獲得滿足使用要求的細(xì)密性混凝土結(jié)構(gòu)；通過表層混凝土結(jié)構(gòu)5的配比控制，尤其是抗腐蝕細(xì)集料的組分的控制，來獲得耐久性良好的抗腐蝕混凝土結(jié)構(gòu)，芯部混凝土與表層混凝土之間用機(jī)械連接的方式加強(qiáng)它們之間的彡口口 ο
[0035]所述的芯部混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥240?275，粗集料1020?1100，細(xì)集料690?710，粉煤灰70?110，礦渣110?180，外加劑3.8?4.5，水140?160 ;表層混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥270?310，粗集料980?1050，抗腐蝕細(xì)集料700?750，粉煤灰65?90，礦渣100?150，外加劑4?4.5，水 140 ?160。
[0036]所述的水泥為強(qiáng)度不低于42.5級(jí)、