一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法

摘要

本发明提供一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，制作方法包括以下步骤：步骤1，确定钢管混凝土试件参数，准备制作钢管混凝土试件的材料；步骤2，确定脱空缺陷参数，制作脱空缺陷模型，脱空缺陷模型可在设定温度进行熔化；步骤3，加工钢管，并在钢管侧壁上设置预留孔洞；步骤4，将钢管直立后，向钢管中浇筑混凝土；步骤5，将脱空缺陷模型放置在钢管内部；步骤6，继续向钢管内部浇筑混凝土，并完成整个钢管混凝土试件制作；步骤7，将脱空缺陷部位的钢管侧壁加热到设定温度使脱空缺陷模型熔化；步骤8，进行钢管混凝土试件的加载试验。该方法能够形成不带有内部预制模型的钢管混凝土试件，以保证试验不受预制模型影响。

说明书

技术领域

本发明属于钢管混凝土制作技术领域，具体涉及一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法。

背景技术

钢管混凝土结构已被广泛应用于建筑结构尤其是高层建筑结构。施工过程中，由于施工工艺、原材料质量和施工环境的影响，钢管混凝土结构中的钢管与混凝土之间往往会出现脱空(脱粘)现象。脱空现象会影响钢管混凝土构件的力学性能和安全性能，因此，为准确评价存在脱空现象的钢管混凝土构件的实际承载能力，制作能够反映实际脱空情况的钢管混凝土试件至关重要。

现有关于制作带有内部脱空缺陷的钢管混凝土构件的研究，以贯通至钢管混凝土顶面的脱空缺陷的制作最为常见，该种方法将预埋在钢管内侧的模板在钢管内混凝土达到一定养护时间后拔出，以实现钢管混凝土内部脱空缺陷的制作；然而，实际工程中，脱空缺陷往往发生在钢管混凝土构件的中部，脱空缺陷并非贯通至构件端面，此种方法难以真实反映钢管混凝土构件的实际脱空情况。

在现有技术中，公开号为CN113640086A的中国专利公开了一种钢管混凝土脱空检测试件的制作方法，其技术方案要点是将制作好的缺陷体固定在钢管内壁上，在钢管内部安装模板和撑杆，并在模板和钢管内壁之间浇筑混凝土后养护，而后拆除撑杆、模板和钢管，去除缺陷体得到预制件，将预制件粘在钢管内壁指定位置，最后将钢管下端密封后浇筑混凝土得到钢管混凝土脱空检测试件。

但上述技术方案在制作钢管混凝土脱空试件时还存在以下问题：预制件的存在必然影响钢管混凝土的承载性能，其粘在钢管内壁更是加剧了这种影响；预制件表面与新浇混凝土之间的粘结强度无法判别，预制件的存在本身就会对钢管混凝土的成型质量和钢管混凝土试件的承载性能产生较大影响。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，以至少解决上述现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

步骤1，确定试验所需的钢管混凝土试件参数，根据钢管混凝土试件的参数，准备制作钢管混凝土试件的材料；

步骤2，确定试验所需的脱空缺陷参数，根据脱空缺陷参数，制作脱空缺陷模型，所述脱空缺陷模型可在设定温度下发生熔化；

步骤3，加工钢管，并在具有脱空缺陷的钢管侧壁上设置预留孔洞，所述预留孔洞贯穿钢管侧壁，并对应钢管内部设计的脱空缺陷位置，预留孔洞的尺寸不影响钢管混凝土试件的力学性能；

步骤4，将钢管直立后，向钢管中浇筑混凝土，混凝土浇筑至预留孔洞的下方；

步骤5，按照设计的内部脱空缺陷位置，将脱空缺陷模型放置在钢管内部，脱空缺陷模型将预留孔洞封堵；

步骤6，继续向钢管内部浇筑混凝土，完成钢管混凝土试件的混凝土浇筑施工，并继续完成整个钢管混凝土试件制作；

步骤7，在钢管混凝土试件达到设计强度后，将脱空缺陷部位的钢管侧壁加热到设定温度，以使脱空缺陷模型熔化并通过预留孔洞流出；

步骤8，待钢管混凝土试件静置至完全冷却后，进行钢管混凝土试件的加载试验。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，所述脱空缺陷模型采用的材质为石蜡。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，加热的设定温度高于石蜡的熔点。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，在步骤3中，钢管沿长度方向的底部设置有下盖板，所述下盖板用于将钢管的底端封闭。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，在步骤6中，继续浇筑混凝土至低于钢管管口的位置，在混凝土浇筑完成后，待混凝土试件达到设定强度至少一半以上时，采用与混凝土相同等级的水泥砂浆补填管口，然后在钢管长度方向的顶部固定一个上盖板。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，步骤6中再次浇筑混凝土与步骤4中浇筑混凝土时间间隔在五分钟之内。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，所述预留孔洞设置在设计脱空缺陷位置的最低处；

在步骤5中，放置脱空缺陷模型时，将脱空缺陷模型的底部与预留孔洞的底部对齐。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，在钢管的内壁上设置有定位块，所述定位块对应设计脱空缺陷位置的中部，所述定位块设置在预留孔洞的上方。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，所述脱空缺陷模型上设置有定位槽，通过定位块嵌入到定位槽中，以将脱空缺陷模型固定在钢管的侧壁上。

如上所述的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，优选地，其特征在于，所述钢管的横截面为正方形，所述脱空缺陷模型为长方体；

所述钢管采用焊接成型钢管或无缝钢管，所述脱空缺陷模型的中轴线与缺陷所在侧钢板的中轴线重合。

有益效果：本申请所提供的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，能够制作不同形状和不同几何尺寸的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件，为带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件的力学性能研究提供技术支持。脱空缺陷模型选用能够熔化的材料制作，能够形成不带有内部预制模型的钢管混凝土试件，保证钢管混凝土试件不受预制件的影响，且选用石蜡制作，材料容易获取，成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例中带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中钢管及预留孔洞的结构示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为本发明实施例中混凝土浇筑至预留孔洞下方的示意图；

图5为本发明实施例中放置脱空缺陷模型的示意图；

图6为本发明实施例中钢管内浇筑剩余混凝土的示意图；

图7为本发明实施例中钢管顶部焊接上盖板的示意图；

图8为图7中A处放大图。

图中：1、钢管；2、下盖板；3、脱空缺陷侧钢板；4、预留孔洞；5、混凝土；6、脱空缺陷模型；61、定位槽；7、上盖板；31、定位块。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明的具体实施例，如图1-8所示，本发明提供一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作方法，制作方法包括以下步骤：

步骤1，确定试验所需的钢管混凝土试件参数，根据钢管混凝土试件的参数，准备制作钢管混凝土试件的材料。

在本实施例中，钢管混凝土试件参数：钢管1的横截面为正方形，钢管混凝土试件截面尺寸为150mm*150mm，钢管1侧壁厚度为10mm，钢管混凝土试件长度为1500mm；钢管1材质为Q345B；混凝土5强度等级为C55自密实混凝土，水泥为P.042.5水泥，配合比为：水泥用量382kg、细砂用量274kg、中砂用量410kg、碎石用量985kg、水用量168kg、膨胀剂用量46kg、粉煤灰用量64kg、矿粉用量87kg。

步骤2，确定试验所需的脱空缺陷参数，根据脱空缺陷参数，制作脱空缺陷模型6，脱空缺陷模型6可在设定温度下发生熔化。

在本实施例中，内部脱空缺陷为长方体缺陷，几何尺寸为长30cm*宽10cm*厚2mm，内部脱空缺陷长边平行于钢管混凝土试件长度方向；脱空缺陷底边位于钢管混凝土试件底部以上700mm处。脱空缺陷模型6的中轴线与脱空缺陷侧钢板3的中轴线重合。

在本实施例中，脱空缺陷模型6采用的材质为石蜡。在本实施例中，石蜡选用50号半精炼石蜡，其熔点为51℃，选用石蜡制作脱空缺陷模型6，不仅便于模型的制作成型，而且石蜡熔化温度低，较低的加热温度对钢管混凝土试件的影响较小，也就能够保证钢管混凝土试件的自身精度不被影响，进而保证钢管混凝土试件的加载试验的准确性。

步骤3，加工钢管1，钢管1沿长度方向的底部设置有下盖板2，下盖板2用于将钢管1的底部封闭。在脱空缺陷侧钢板3上设置预留孔洞4，预留孔洞4贯穿脱空缺陷侧钢板3侧壁，预留孔洞4对应脱空缺陷侧钢板3内的脱空缺陷设置。在本实施例中，钢管采用焊接成型钢管或无缝钢管；具体的，钢管1由钢板焊接而成，钢管1设计为顶部开口、底部下盖板2焊接密封的形式，底部下盖板2为正方体Q345B钢板，具体尺寸为长220mm*宽220mm*厚10mm。

预留孔洞对应内部脱空缺陷的底部进行设置，预留孔洞的直径为3～5mm(可选取3～5之间任意数值)，以不影响钢管混凝土试件的力学性能为准，在本实施例中，预留孔洞4直径为3mm，预留孔洞4圆心位于脱空缺陷侧钢板3长度方向中轴线上；预留孔洞4圆心位于钢管混凝土试件底部以上701.5mm处。

步骤4，将钢管1直立放置，然后向钢管1中浇筑混凝土5，混凝土5浇筑至预留孔洞4的下方。具体的，采用立式手工浇筑法；首次浇筑混凝土5至预留孔洞4底部下侧1.5mm位置。

步骤5，按照设计的内部脱空缺陷位置，将脱空缺陷模型6放置在钢管内部，脱空缺陷模型6能够将预留孔洞4进行封堵；预留孔洞4设置在设计脱空缺陷位置的最低处；具体的，放置脱空缺陷模型6时，将脱空缺陷模型6的底部与预留孔洞4的底部对齐。

脱空缺陷模型6的底部与预留孔洞4的底部对齐，从而使得预留孔洞4位于脱空缺陷模型6的最低点，在石蜡熔化后，便于所有石蜡从预留孔洞4中流出，使得设计的脱空缺陷部位没有任何石蜡，从而保证钢管混凝土试件的加载试验不受脱空缺陷模型6的影响。

在本实施例中，在钢管的内壁上设置有定位块31，定位块31对应设计脱空缺陷位置的中部，定位块31设置在预留孔洞4的上方。脱空缺陷模型6上设置有定位槽61，通过定位块31嵌入到定位槽61中，以将脱空缺陷模型6固定在钢管的侧壁上。设置定位块31便于脱空缺陷模型6的安装固定，保证所制作的钢管混凝土试件中的脱空缺陷位置更加精准。

步骤6，继续向钢管1内部浇筑混凝土5，完成钢管混凝土试件的混凝土浇筑施工，并继续完成整个钢管混凝土试件制作。

在继续浇筑混凝土5时，混凝土5浇筑至低于钢管1管口的位置。在钢管1内混凝土5浇筑完成之后，待钢管1内混凝土5达到设定强度至少一半以上时，采用与混凝土相同等级的水泥砂浆补填管口，然后在钢管1长度方向的顶部焊接固定一个上盖板7。通过设置上盖板7与下盖板2用于将钢管沿长度方向的两端封闭起来，从而完成钢管混凝土试件的制作。

在本实施例中，水泥砂浆采用M55水泥净浆制作。再次混凝土浇筑与步骤4中浇筑混凝土的时间间隔在两分钟之内，以保证混凝土的浇筑质量；浇筑时保障脱空缺陷石蜡模型位置不变和整体完整。

步骤7，在钢管混凝土试件达到设计强度后，在本实施例中，脱空缺陷模型6的材质是石蜡，脱空缺陷部位的钢管侧壁为脱空缺陷侧钢板3；对脱空缺陷侧钢板3进行加热，石蜡达到熔点，由石蜡制作的脱空缺陷模型6熔化，并通过预留孔洞4全部流出，以形成一种带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件。加热的设定温度高于石蜡的熔点，设定温度范围为55～60摄氏度(可选取55～60之间任意数值)。

步骤8，待钢管混凝土试件静置至完全冷却后，进行钢管混凝土试件的加载试验。具体的，将带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件静置24h，直至钢管混凝土试件完全冷却，而后可以进行钢管混凝土试件的各种力学性能试验。

综上所述，本发明提供的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件制作的技术方案中，可以制作不同形状和不同几何尺寸的带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件，为带有内部脱空缺陷的钢管混凝土试件的力学性能研究提供技术支持。脱空缺陷模型选用能够熔化的材料制作，能够形成不带有内部预制模型的钢管混凝土试件，保证钢管混凝土试件不受预制件的影响，且选用石蜡制作，材料容易获取，成本低。

可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本申请实施例对此并不进行限定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。