一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构及其连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及海洋构筑体混凝土领域，特别涉及一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构。
【背景技术】
[0002]随着全球能源紧缺、环境污染等问题日趋严重，近年来，风能作为无污染可再生能源，日趋受到人们的重视，其发展最为迅速。但由于陆上可用空间有限，而海上具有更好的风能条件，近海风能开发日益受到重视，海上风电具有风速高、风资源持续稳定、发电量大等特点。
[0003]在现实中由于风电场所处的海洋环境非常恶劣，其海洋构筑体腐蚀现象非常严重，为后续风电场运行维护带来诸多麻烦。从腐蚀的角度，海洋环境分为海洋大气区、浪花飞溅区、海洋潮差区、海水全浸区、海底泥土区五个不同的腐蚀区带。国内外研宄发现，对于各种海洋构筑体而言，无论是海洋钢结构还是钢筋混凝土工程设施，在浪花飞溅区部位的腐蚀破坏最为严重，为海水全浸区腐蚀速度的3?10倍。几年后表面会有大量海生物附着，而且构筑物浪花飞溅区会出现大片腐蚀层、腐蚀穿孔、局部点蚀等现象。一旦海洋构筑体的浪花飞溅区发生严重的腐蚀破坏，整个设施的承载能力将会大大降低，使用寿命缩短，影响结构安全性，甚至导致设施提前报废。
[0004]针对混凝土结构的耐久性问题，目前工程中一般采取“以防为主”的措施，其采用的技术主要有:混凝土表面涂层保护、化学外加剂、矿物掺合料等，但以上技术主要是用作表面包覆，其操作施工繁琐，并且一旦表面的保护涂层遭到破坏，原来混凝土结构的抗腐蚀性大大降低，混凝土结构乃至混凝土钢结构的腐蚀加剧，严重影响混凝土结构的使用性能，因此有必要提出一种自身具有抗腐蚀性的混凝土结构来解决上述存在的问题，以适应恶劣的海洋环境。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够长期、可靠的应用于海洋环境的多层功能性抗腐蚀混凝土结构。该混凝土的芯部能够满足海洋构筑体使用强度刚度的情况下表层达到抗腐蚀和抗疲劳的多功能需求。
[0006]本发明提供的一种多层功能性抗腐蚀混凝土，包括芯部混凝土结构、芯部钢结构、带钢套筒的连接器、钢筋焊接网和表层混凝土结构；所述芯部钢结构处于所述芯部混凝土结构的内部，所述钢筋焊接网处于所述表层混凝土结构内部，所述芯部钢结构通过所述带钢套筒的连接器与所述钢筋焊接网连接。
[0007]上述方案中，所述芯部钢结构为多个，均布在所述芯部混凝土结构内部；所述带钢套筒的连接器的个数为多个。
[0008]上述方案中，所述带钢套筒的连接器包括连接器、钢套筒，所述钢套筒一端焊接在所述连接器上，另一端连接有螺纹钢，所述连接器通过螺栓与芯部钢结构连接，所述螺纹钢通过焊接与钢筋焊接网相连。
[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，细集料690?710，粉煤灰70?110，矿渣110?180，外加剂3.8?4.5，水140?160 ;表层混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥270?310，粗集料980?1050，抗腐蚀细集料700?750，粉煤灰65?90，矿渣100?150，外加剂4?4.5，水 140 ?160。
[0010]上述方案中，所述的水泥为强度不低于42.5级、耐海侵蚀系数不小于0.90的MEC海工水泥；所述的粗集料为粒径范围为4.75?20mm的碎石或卵石，表面密度2650kg/m3，且控制其软弱颗粒含量不大于24.5% ;所述的芯部混凝土用细集料为粒径范围为0.15?4.75mm的工程砂，细度模数大于2.5，表面密度2575kg/m3;所述的粉煤灰为为II级粉煤灰，粉煤灰的比表面积为400?600m2/kg，细度14%?18%，烧失量6%，需水量98% ;所述的矿渣的比表面积为350?610m2/kg ;所述的外加剂为引气剂、早强剂、阻锈剂和减水剂，所述的水为淡水，控制水灰比为0.35?0.5。
[0011]上述方案中，所述表层混凝土用抗腐蚀细集料为一种抗腐蚀复合组份，其主要成分为: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粒径为 150 ?200 μ m，T1 2粒径为 100 ?130 μ m。
[0012]本发明提供一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构连接方法，其特征在于，其芯部混凝土结构与表层混凝土结构的结合步骤如下:
[0013]步骤一，根据实际施工情况选择满足使用要求的钢结构并按照要求捆扎钢筋骨架结构；
[0014]步骤二，将带钢套筒的连接器通过螺栓与芯部钢结构的主筋相连接；
[0015]步骤三，按照芯部混凝土结构的配比制备并浇注芯部混凝土结构，钢套筒垂直均布于芯部混凝土结构的表面，且伸出芯部混凝土结构表面长度a = 20mm?30mm，充分捣振芯部混凝土，尽可能多的排出夹杂在芯部混凝土结构中空气，增强芯部混凝土结构的密实性；
[0016]步骤四，待芯部混凝土结构成型后，用超高压液压设备(挤压钳)沿钢套筒径向挤压钢套筒，并将螺纹钢连接在钢套筒上；
[0017]步骤五，将螺纹钢的另一端与钢筋焊接网焊接；
[0018]步骤六，制备并浇注表层混凝土结构，充分捣振。
[0019]本发明的有益效果:
[0020]1、本发明的混凝土适用于恶劣的海洋环境，能够抵御浪花飞溅区的腐蚀破坏，也可以满足海洋大气区、海洋潮差区、海水全浸区、海底泥土区的腐蚀区带的抗腐蚀破坏要求，且具有很好的耐久性；
[0021]2、本发明的混凝土芯部不仅满足使用要求，而且芯部混凝土密实性强，外加剂的加入更能有效地减少芯部混凝土钢结构的腐蚀；
[0022]3、本发明的混凝土表层是与外部环境直接接触，起到主要的抗腐蚀作用，表层混凝土中细集料组分能够长期有效的保持抗腐蚀的效果，使得混凝土的耐久性更长；
[0023]4、本发明的混凝土其芯部与表层的双层作用，不需要再使用其他方法进行防腐蚀保护，施工过程简单、操作容易；
[0024]5、本发明提供的混凝土材料成本低廉，不仅可以节约用钢量和其他各类特种用钢的用量，还能够缩短海上安装工期，加快工期进度，适合大规模的工程应用。
【附图说明】
[0025]图1为芯部混凝土结构示意图。
[0026]图2连接有钢筋焊接网的芯部混凝土结构示意图。
[0027]图3混凝土总体结构示意图。
[0028]图4混凝土总体结构立体图。
[0029]图5带钢套筒的连接器机械连接结构示意图。
[0030]图中:1-芯部混凝土结构，2-芯部钢结构，3-带钢套筒的连接器，3.1-连接器，3.2-钢套筒，4-钢筋焊接网，5-表层混凝土结构，6-螺纹钢，7-螺栓。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图及具体实施例对本发明的一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构作进一步的阐述。
[0032]如图3、图4所示，一种多层功能性抗腐蚀混凝土结构，包括芯部混凝土结构1、芯部钢结构2、带钢套筒的连接器3、钢筋焊接网4和表层混凝土结构5 ;
[0033]所述芯部钢结构2处于所述芯部混凝土结构I的内部，所述钢筋焊接网4处于所述表层混凝土结构5内部，所述芯部钢结构2通过所述带钢套筒的连接器3与所述钢筋焊接网4连接。所述芯部钢结构2为多个，均布在所述芯部混凝土结构I内部；所述带钢套筒的连接器3的个数为多个。所述带钢套筒的连接器3包括连接器3.1、钢套筒3.2，所述钢套筒3.2 一端焊接在所述连接器3.1上，另一端连接有螺纹钢6，所述连接器3.1通过螺栓7与芯部钢结构2连接，所述螺纹钢6通过焊接与钢筋焊接网4相连。
[0034]通过控制芯部混凝土结构I的配比，来获得满足使用要求的细密性混凝土结构；通过表层混凝土结构5的配比控制，尤其是抗腐蚀细集料的组分的控制，来获得耐久性良好的抗腐蚀混凝土结构，芯部混凝土与表层混凝土之间用机械连接的方式加强它们之间的彡口口 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，细集料690?710，粉煤灰70?110，矿渣110?180，外加剂3.8?4.5，水140?160 ;表层混凝土配比(按每m3混凝土的材料用量/kg):水泥270?310，粗集料980?1050，抗腐蚀细集料700?750，粉煤灰65?90，矿渣100?150，外加剂4?4.5，水 140 ?160。
[0036]所述的水泥为强度不低于42.5级、