技術領域

本發明涉及一種建筑結構中的短柱，具體為一種高延性纖維混凝土材料澆筑的短柱。

背景技術

柱是建筑結構中主要的受力構件，支撐著上部結構傳來的荷載并傳至基礎。在建筑物底層層高一定的情況下，隨著上部樓層數量的增加，底層柱軸力增大，為提高延性而降低軸壓比將導致柱截面尺寸進一步增大，使底層柱剪跨比減小，進而形成剪跨比小于2的短柱。此外，諸如圖書館的書庫、層高較低的儲藏室、高層建筑的地下車庫及樓梯間等由于使用荷載大，層高較低，在設計中也不可避免會出現短柱。現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，導致短柱容易發生剪切脆性破壞而造成結構嚴重破壞甚至倒塌，難以滿足“中震可修，大震不倒”的設計準則。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不易發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，按質量百分比計，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維的體積摻量為1.5%。

優選的，上述水泥為P.O.52.5R硅酸鹽水泥；粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰；硅灰的燒失量小于6%、二氧化硅含量大于85%、比表面積大于15000m²/kg；砂的最大粒徑為1.26mm；PVA纖維的長度為6~12mm、直徑為26μm以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。

優選的，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、硅灰和水泥總質量的0.8%。

優選的，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％的水攪拌均勻；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20％的水攪拌均勻即得高延性纖維混凝土。

本發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度和高韌性，提高混凝土短柱的抗剪承載力和變形能力，進而提高短柱的延性和抗震性能。

與現有的短柱相比，本發明的高延性纖維混凝土短柱具有如下的特點：

（1）本發明采用的高延性纖維混凝土抗壓強度可達到60MPa以上，極限拉應變可達到普通混凝土的100倍以上，具有類似鋼材的塑性變形能力，是一種具有高強度、高延性、高耐久性和高耐損傷能力的生態建筑材料，可有效提高短柱的變形能力，進一步提高結構的抗震性能。

（2）本發明中的高延性纖維混凝土短柱具有良好的耐久性，可延長結構的使用壽命，大幅度提高短柱的抗剪承載力、延性和抗震性能，減少甚至免去強震后修復的工作。

具體實施方式

實施例1：

該實施例的短柱為某教學樓樓梯間的柱剪跨比小于2的框架柱，建筑層高3.6m，休息平臺位于半層高處，柱支撐長度為1.8m，截面尺寸500×500mm，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；采用短柱的常規施工方法澆筑高延性纖維混凝土養護后即建得該實施例的短柱。

遵循本發明的技術方案，該實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，按質量百分比計，水泥：粉煤灰：硅灰：砂：水=1：0.9：0.1：0.76：0.58；以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維（聚乙烯醇纖維）的體積摻量為1.5%；所用水泥為P.O.52.5R硅酸鹽水泥，粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰，硅灰的燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m²/kg，且硅灰符合GB/T?18736的相關要求；砂的最大粒徑為1.26mm；PVA纖維為上海羅洋科技有限公司生產的PA600纖維，長度為8mm、直徑為26μm、抗拉強度為1200MPa、彈性模量為30GPa，該實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、水泥和硅灰總質量的0.8%。

該實施例的高延性纖維混凝土的制備方法為：首先將水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入強制式攪拌機中干拌2~3分鐘；再加入減水劑和80%的水，攪拌1~2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1~2分鐘。