阅读说明：本技术 基于海砂海水trc预制外壳的约束混凝土柱及制备方法 (Confined concrete column based on sea sand seawater TRC prefabricated shell and preparation method ) 是由 张勤 陈明慧 陈欧军 杨翘楚 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱及制备方法,包括TRC预制外壳和浇筑在TRC预制外壳内的核心混凝土柱；TRC预制外壳包括耐腐蚀内衬和粘接在耐腐蚀内衬外周的TRC复合材料；TRC复合材料包括细骨料混凝土和预埋在细骨料混凝土中的至少一层纤维编织网；细骨料混凝土采用海砂、海水和水泥等制成；耐腐蚀内衬的表面均开设有若干个镂空灌浆孔,每个镂空灌浆孔内均充填有细骨料混凝土；核心混凝土柱采用海边碎石、海砂、海水和水泥制成。本发明中所有组成材料均耐海洋腐蚀环境,主要原料可以就地取材,且施工便利、绿色环保。TRC预制外壳既能充当核心混凝土柱的浇筑模板,又对其产生约束作用,从而提高总轴压承载力。(The invention discloses a confined concrete column based on a sea sand seawater TRC prefabricated shell and a preparation method thereof, wherein the column comprises a TRC prefabricated shell and a core concrete column poured in the TRC prefabricated shell; the TRC prefabricated shell comprises a corrosion-resistant lining and a TRC composite material adhered to the periphery of the corrosion-resistant lining; the TRC composite material comprises fine aggregate concrete and at least one layer of fiber woven mesh pre-embedded in the fine aggregate concrete; the fine aggregate concrete is prepared from sea sand, seawater, cement and the like; the surface of the corrosion-resistant lining is provided with a plurality of hollow grouting holes, and fine aggregate concrete is filled in each hollow grouting hole; the core concrete column is made of seaside broken stone, sea sand, seawater and cement. All the components in the invention are resistant to marine corrosion environment, the main raw materials can be obtained from local materials, and the construction is convenient and environment-friendly. The TRC prefabricated shell can be used as a pouring template of the core concrete column and can also have a restraint effect on the core concrete column, so that the total axial pressure bearing capacity is improved.)

基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱及制备方法

技术领域

本发明涉及混凝土技术领域，特别是一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱及制备方法。

背景技术

我国的岛礁、海防、港口、码头及交通基础设施正迎来大规模建设。兴建这些土建工程，势必要用到大量石子、砂及水等组成混凝土材料的基本原材料，但普通混凝土中所采用的石子、砂和水主要是淡水环境下的材料，以避免普通混凝土结构中的钢筋受海洋环境下腐蚀介质侵蚀生锈并发生破坏。如在岛礁建设中采用普通混凝土结构，则需要从内陆运输大量的石子、河砂以及淡水等，运输成本极大；此外，普通钢筋混凝土结构在海洋腐蚀环境中的耐久性差，因而亟需开发适应海洋腐蚀环境混凝土结构或构件以完成相应的基础设施建设。同时，海洋环境中存在大量的海石、海砂及海水等资源，如能就地取材配置海砂海水混凝土进行建设，不仅可以减轻淡水淡砂资源短缺的问题，还可以大大降低混凝土结构的制作成本，对于海洋经济发展和海岛国防建设具有非比寻常的意义。

综上所述，有必要研发一种适应海洋腐蚀环境、受力性能良好、施工便利且经济效益有明显优势的新型纤维复合材料-混凝土组合柱构件，以为岛礁、海防及港口码头等基础设施建设提供支持。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱及制备方法，该基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱及制备方法采用海砂海水制成的TRC预制外壳对凝土柱进行约束，从而能够解决远洋岛礁工程中结构耐腐蚀性差、构件承载力难以保证、取材不便以及建设成本花费过大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱，包括TRC预制外壳和浇筑在TRC预制外壳内的核心混凝土柱。

TRC预制外壳包括耐腐蚀内衬和粘接在耐腐蚀内衬外周的TRC复合材料。

TRC复合材料包括细骨料混凝土和预埋在细骨料混凝土中的至少一层纤维编织网。细骨料混凝土中的骨料为海砂，细骨料混凝土混合使用的水体为海水。

耐腐蚀内衬的表面均开设有若干个镂空灌浆孔，每个镂空灌浆孔内均充填有细骨料混凝土。

核心混凝土柱中的骨料为海边碎石和海砂，核心混凝土柱混合使用的水体为海水。

核心混凝土柱中预埋有耐腐蚀增强筋。

耐腐蚀增强筋为不锈钢筋或FRP筋。

纤维编织网为碳纤维编织网或玄武岩纤维编织网。

纤维编织网表面具有浸胶层或具有加固钢丝网衬。

TRC预制外壳中，耐腐蚀内衬与细骨料混凝土之间形成粘结力T，其计算公式如下：

T＝T₁+T₂

T₂＝f_tA′

上式中，T₁为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面间的胶结力。T₂为耐腐蚀内衬中镂空灌浆孔中细骨料混凝土的销栓力。

为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土之间的平均粘结应力。S 为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面的横截面周长。l为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面的轴向长度。f_t为中砂浆的劈拉强度。A′为所有镂空灌浆孔中细骨料混凝土的充填截面面积。

耐腐蚀增强筋为钢筋笼，包括箍筋和纵筋。则约束混凝土柱能承受的总轴向压力为F_T，则F_T的计算公式表示如下：

F_T＝F_c+F_e

F_c＝f_cA_c+f_yA_s

F_e＝σ_rA_cor

上式中，F_c为核心混凝土柱提供的轴压承载力；F_e为TRC预制外壳约束核心混凝土柱提供的附加轴压承载力；f_c为核心混凝土的轴压抗压强度；A_c为核心混凝土柱的有效截面面积；f_y为耐腐蚀增强筋的屈服强度；A_s为耐腐蚀增强筋的总截面面积；σ_r为TRC预制外壳约束核心混凝土柱受到的径向压应力；A_cor为核心混凝土柱的截面面积；d_cor为耐腐蚀内衬的直径或边长；s为耐腐蚀增强筋中箍筋的间距；f_yv为耐腐蚀增强筋中箍筋的屈服强度；A_sv为耐腐蚀增强筋中单根箍筋的截面面积；l_s为纤维编织网的网孔边长；n为TRC预制外壳中纤维编织网铺设层数；A_f为纤维编织网中单束纤维的截面面积；f_f为纤维编织网中纤维的极限抗拉强度。

基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱的制备方法，包括如下步骤。

步骤1，制备耐腐蚀内衬：采用PVC或不锈钢管材制作设定尺寸规格的耐腐蚀内衬，并在耐腐蚀内衬的表面进行镂空处理，形成若干个镂空灌浆孔。

步骤2，固定耐腐蚀内衬：在耐腐蚀内衬的内侧面设置一层耐腐蚀塑料内膜板，耐腐蚀塑料内膜板的内腔采用十字架支撑进行固定。

步骤3，制备TRC复合材料，包括如下步骤：

步骤31，制备细骨料混凝土：将水泥、海砂、海水和减水剂按照设定配比，进行混合，形成砂浆状的细骨料混凝土。

步骤32，涂抹第一内层细骨料混凝土：步骤2完成后，在耐腐蚀内衬的外侧面，涂抹一层步骤31制备的砂浆状的细骨料混凝土，形成第一内层细骨料混凝土，并使得耐腐蚀内衬的每个镂空灌浆孔中均充满砂浆状的细骨料混凝土。

步骤33，铺设第一层纤维编织网：在第一内层细骨料混凝土的外侧面铺设一层纤维编织网，形成第一层纤维编织网，并在第一层纤维编织网的外侧涂抹一层砂浆状的细骨料混凝土，形成第一外层细骨料混凝土。当TRC复合材料中的纤维编织网为一层时，则直接跳转至步骤 35。当TRC复合材料中的纤维编织网为两层以上时，则跳转至步骤34。

步骤34，重复步骤33，进行第二层至最后一层纤维编织网的铺设，直至达到设定厚度要求。

步骤35，养护。

步骤4，形成TRC预制外壳：步骤35养护完成后，撤去耐腐蚀塑料内膜板和十字架支撑，即形成预制TRC外壳。

步骤5，浇筑核心混凝土柱，包括如下步骤：

步骤51，制备核心混凝土：将水泥、海水、海砂和海边碎石按照设定配比，进行混合，形成核心混凝土。

步骤52，预制TRC外壳安装：将步骤4形成的TRC预制外壳，在待加固基础设施的施工现场进行安装和固定。

步骤53，浇筑核心混凝土柱：以步骤52安装的预制TRC外壳为模板，将步骤51制备的核心混凝土浇筑在预制TRC外壳的内腔中，边浇筑边振捣，浇筑完成后，将表面抹平。

步骤54，养护，形成包含核心混凝土柱和TRC预制外壳的约束混凝土柱。

步骤53中，以步骤52安装的预制TRC外壳为模板，先在预制TRC外壳的内腔中放入位置固定好的耐腐蚀增强筋，然后，将步骤51制备的核心混凝土浇筑在预制TRC外壳的内腔中。

步骤31中，制备细骨料混凝土时，水泥、海砂、海水和减水剂的设定配比为1：1.36：0.34：0.016。步骤51中，制备核心混凝土时，水泥、海水、海砂和海边碎石的设定配比为1：0.5：1.5：3.0。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明能就地取材，充分利用海砂海水等海洋资源。如细骨料混凝土和核心混凝土中，除水泥和减水剂外，海水、海砂和海边碎石均能就地取材，极大降低运输成本。其中，海砂也可以为珊瑚砂，海边碎石也可以为珊瑚石。

(2)适用于海洋盐蚀性环境，耐腐蚀性能好。所用材料均为耐腐蚀性材料，细骨料混凝土和核心混凝土中的海水、海砂或海边碎石取材于海洋，本身耐腐蚀。耐腐蚀内衬、纤维编织网和耐腐蚀增强筋，均能耐腐蚀，耐久性能好。

(3)承载能力强。耐腐蚀内衬中镂空灌浆孔的设置，使得耐腐蚀内村与TRC复合材料间的抗拉强度高，机械性好，延性优良，对核心混凝土柱进行环向约束，提高了核心混凝土柱的轴压承载力。

(4)免去脱模，提高结构整体性，加快施工速度。表面做了刻痕镂空处理的耐腐蚀内衬和TRC复合材料，不仅作为核心混凝土柱的受力约束构件，还能作为核心混凝土柱的模板使用，免去了脱模的工序，节约了大量的模板材料，且加快了项目的施工速度。

(5)粘结性能强。耐腐蚀内衬表面做了镂空处理，施工时，TRC复合材料中砂浆状的细骨料混凝土将贯通镂空灌浆孔，增大接触面积的同时，砂浆状的细骨料混凝土也提供给耐腐蚀内衬一定的销栓力，使得T＝T₁+T₂>T₁，从而使得粘结性能较之光滑内衬表面更强，提高了混凝土的承载能力。

(6)经济实惠，节约成本。所用海砂海水就地取材免去了大笔的运输费用，同时相对于其他组合柱利用FRP复合材料和波纹钢管等来约束加固约束混凝土，本发明所用的耐腐蚀内衬采用PVC或不锈钢等，故而成本较低，施工时可以有效的节约成本。

附图说明

图1是基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱的圆柱正截面结构示意图。

图2是基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱的方柱正截面结构示意图。

图3是基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱为圆柱形时的立体结构示意图。

图4是基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱为方柱形式的立体结构示意图。

图5是图3中圆筒形耐腐蚀内衬的结构示意图。

图6是图4中方筒形耐腐蚀内衬的结构示意图。

图7是图3中TRC预制外壳预制时的结构示意图。

图8是图4中TRC预制外壳预制时的结构示意图。。

图9是图3中圆柱形核心混凝土的受力分析示意图。

图10是图4中方柱形核心混凝土的受力分析示意图。

其中有：

10、TRC复合材料；11、细骨料混凝土；12、纤维编织网；

20、耐腐蚀内衬；21、镂空灌浆孔；

30、核心混凝土柱；31核心混凝土；32、纵筋；33、箍筋；

41、耐腐蚀塑料内膜板；42、十字架支撑。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1至图4所示，一种基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱，包括TRC预制外壳和浇筑在TRC预制外壳内的核心混凝土柱30。

约束混凝土柱根据需要，可以设计成如图1和图3所示的圆柱，也可以设计成如图2和图4所示的方柱。

TRC预制外壳，用以约束和加固核心混凝土柱。TRC预制外壳包括耐腐蚀内衬20和粘接在耐腐蚀内衬外周的TRC复合材料10。TRC预制外壳对应设计成圆筒形或方筒形。当TRC预制外壳为方筒形时，在拐角部位均设置有圆弧倒角。

TRC复合材料包括细骨料混凝土11和预埋在细骨料混凝土中的至少一层纤维编织网12。

上述细骨料混凝土中的骨料为海砂，细骨料混凝土混合使用的水体为海水。

上述纤维编织网12的层数优选为n，n为自然数；纤维编织网优选为碳纤维编织网或玄武岩纤维编织网。进一步，纤维编织网表面具有浸胶层或具有加固钢丝网衬。

纤维编织网增强混凝土(TRC)是一种采用高性能的耐腐蚀纤维编织物来增强高性能细集料混凝土组形成的复合材料。其中，高性能的纤维织网通常采用碳纤维和玄武岩纤维等耐腐蚀纤维材料编制而成，能抵御外界环境中的腐蚀介质，适合用于海砂海水混凝土及海洋环境中。同样，若以耐腐蚀纤维制作增强筋(如碳纤维筋)，同样适用于海砂海水混凝土及海洋环境中。TRC材料的基体通为无机高性能细集料混凝土(砂浆)，具有强度高、韧性好、抗老化及耐高温等性能特点，因而当TRC材料用于混凝土结构或构件加固或约束时，则具有与混凝土材料有较好的兼容性、耐高温、可塑性好及适宜用于海洋腐蚀环境等优点，在一些桥梁和房屋建筑加固修复工程中已有应用。由于纤维编织网的耐腐蚀特性，因而可采用含腐蚀介质的海砂海水细集料混凝土(砂浆)作为其基体，形成海砂海水TRC复合材料，这可以大大节省了淡水环境中的河砂、碎石及水等资源，同时具有与传统TRC复合材料相同的受力性能。此外，传统混凝土结构浇筑过程中需要用到大量的模板材料，同时还要消耗大量的人力和物力去安装和拆卸模板，建设时间和成本耗费巨大。若采用预制TRC外壳作为混凝土结构构件的永久模板，一方面可以节约大量的模板原材料，另一方面也省去了模板安装与拆卸的工序，建设时间和成本均大大降低；而且TRC预制外壳可在工厂进行批量化生产，与我国正在推进的建筑工业化的发展目标相适应。

如图5和图6所示，耐腐蚀内衬的表面均开设有若干个镂空灌浆孔21，每个镂空灌浆孔内均充填有细骨料混凝土。

上述耐腐蚀内衬优选为PVC管材或不锈钢板制成的空心管材。

TRC预制外壳的厚度约为15mm-25mm，通常TRC外壳中纤维网的层数越多则厚度越大；考虑到TRC外壳的薄壁特征，核心混凝土柱的外径不宜大于600mm；耐腐蚀内衬主要起内膜支撑作用，厚度宜在2mm-3mm范围内。此外，由于耐腐蚀内衬的厚度与组合柱的截面尺寸大小存在明显的量级差，因此在组合柱轴压承载力分析时通常忽略内衬的影响，同时也偏于安全。

当耐腐蚀内衬为PVC管材时，由于PVC材料是一种乙烯基的聚合物，为结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂，使其具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力，且具有较好的抗拉和抗压性能、耐腐蚀性、不受潮湿水份和土壤酸碱度影响等特性，适宜在海洋腐蚀环境下应用；此外，PVC材料易刻痕切割、机械加工并能保持相对稳定的力学性能。

当耐腐蚀内衬为不锈钢板制成的空心管材时，不锈钢板表面光洁，有较高的可塑性、韧性和机械强度，耐酸、碱性气体、溶液和其他介质的腐蚀。它是一种不容易生锈的合金钢。不锈钢板是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢板，而耐酸钢板则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢板。在海洋腐蚀环境下采用不锈钢或不锈钢筋代替普通钢筋能有效防止混凝土结构或构件因锈蚀产生劣化现象。

上述镂空灌浆孔，可以通过刻痕镂空的方式，如利用销钉和转头等，在耐腐蚀内衬上留设均匀分布的镂空灌浆孔，施工时便于细骨料混凝土与耐腐蚀内衬充分的粘结在一起，增强其粘结性能。

在TRC预制外壳中，耐腐蚀内衬与细骨料混凝土之间形成粘结力T，其计算公式如下：

T＝T₁+T₂

T₂＝f_tA′

上式中，T₁为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面间的胶结力。T₂为耐腐蚀内衬中镂空灌浆孔中细骨料混凝土的销栓力。为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土之间的平均粘结应力。S 为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面的横截面周长。l为耐腐蚀内衬与细骨料混凝土两者接触面的轴向长度。f_t为中砂浆的劈拉强度。A′为所有镂空灌浆孔中细骨料混凝土的充填截面面积。

核心混凝土柱中的骨料为海边碎石和海砂，核心混凝土柱混合使用的水体为海水。

上述海水、海砂和海边碎石均能就地取材，极大降低运输成本。其中，海砂也可以为珊瑚砂，海边碎石也可以为珊瑚石。我国拥有狭长的海岸线，总体砂体面积资源量巨大；在离岸或岛礁结构中采用海砂替代河砂，不仅能就地取材减少运输成本、价格低廉，而且能减少对江河环境的破坏；海水更是可视为取之不尽、可使用量不受限制的水资源；海边碎石或海中碎石也是极易获取。因而，采用耐腐蚀增强材料的TRC预制外壳配合核心混凝土材料形成本发明的面向海洋环境的约束混凝土柱是我国海洋开发和大规模岛礁建设的不二选择。

核心混凝土柱中预埋有耐腐蚀增强筋，优选为不锈钢筋或FRP筋。本实施例中，耐腐蚀增强筋优选为钢筋笼，包括耐腐蚀的箍筋和耐腐蚀的纵筋。

如图9和图10所示，对本发明中的核心混凝土进行受力分析，并假设约束混凝土柱能承受的总轴向压力为F_T，则F_T的计算公式表示如下：

F_T＝F_c+F_e

F_c＝f_cA_c+f_yA_s

F_e＝σ_rA_cor

上式中，F_c为核心混凝土柱提供的轴压承载力；F_e为TRC预制外壳约束核心混凝土柱提供的附加轴压承载力；f_c为核心混凝土的轴压抗压强度；A_c为核心混凝土柱的有效截面面积；f_y为耐腐蚀增强筋的屈服强度；A_s为耐腐蚀增强筋的总截面面积；σ_r为TRC预制外壳约束核心混凝土柱受到的径向压应力；A_cor为核心混凝土柱的截面面积；d_cor为耐腐蚀内衬的直径或边长；s为耐腐蚀增强筋中箍筋的间距；f_yv为耐腐蚀增强筋中箍筋的屈服强度；A_sv为耐腐蚀增强筋中单根箍筋的截面面积；l_s为纤维编织网的网孔边长；n为TRC预制外壳中纤维编织网铺设层数；A_f为纤维编织网中单束纤维的截面面积；f_f为纤维编织网中纤维的极限抗拉强度。

本实施例中，由于耐腐蚀内衬厚度较薄，提供的承载力这里忽略计算。

预制TRC外壳在组合柱受轴向荷载或压力作用时，可对核心混凝土柱形成了环向约束作用；因此，所述组合柱的核心混凝土轴心抗压强度f大幅度提高，可按下式计算：

f＝f_c+σ_r

上式中，f_c为核心混凝土的轴压抗压强度，σ_r为TRC预制外壳约束核心混凝土柱受到的径向压应力。

基于海砂海水TRC预制外壳的约束混凝土柱的制备方法，包括如下步骤。

步骤1，制备耐腐蚀内衬。

A)根据混凝土柱形状要求，采用PVC或不锈钢管材制作设定尺寸规格的耐腐蚀内衬。图3显示了耐腐蚀内衬采用PVC圆形管材时的示意图；图4显示了耐腐蚀内衬采用不锈钢板制成的方形的空心管材的示意图，在方形空心管材的四个边角均倒圆角处理。

B)在耐腐蚀内衬的表面优选通过钻孔机等进行镂空处理，形成如图5和图6所示的若干个均匀分布的镂空灌浆孔。其中，耐腐蚀内衬上的镂空率，根据实际需要选择最强的粘结性能参数选值，经过简单实验，一般最优镂空率处于40％至60％之间。

步骤2，固定耐腐蚀内衬。

如图7和图8所示，在耐腐蚀内衬的内侧面设置一层耐腐蚀塑料内膜板，耐腐蚀塑料内膜板的内腔采用十字架支撑进行固定。

具体方法为：将镂空的耐腐蚀内衬用十字架支撑平稳立于施工作业地或者构件生产车间，耐腐蚀内衬与十字架支撑之间贴有一层耐腐蚀塑料内膜板，保证砂浆状的细骨料混凝土与耐腐蚀内衬粘结充分，防止细骨料混凝土砂浆通过镂空灌浆孔流入筒体内。

步骤3，制备TRC复合材料，包括如下步骤。

步骤31，制备细骨料混凝土：将水泥、海砂、海水和减水剂按照设定配比，进行混合，形成砂浆状的细骨料混凝土。其中，水泥、海砂、海水和减水剂的优选设定配比为1：1.36： 0.34：0.016。水泥优选采用PO 42.5级普通硅酸盐水泥。

步骤32，涂抹第一内层细骨料混凝土。

步骤2完成后，在耐腐蚀内衬的外侧面，涂抹一层步骤31制备的砂浆状的细骨料混凝土，形成第一内层细骨料混凝土，并使得耐腐蚀内衬的每个镂空灌浆孔中均充满砂浆状的细骨料混凝土。

步骤33，铺设第一层纤维编织网：在第一内层细骨料混凝土的外侧面铺设一层纤维编织网，形成第一层纤维编织网，并在第一层纤维编织网的外侧涂抹一层砂浆状的细骨料混凝土，形成第一外层细骨料混凝土。当TRC复合材料中的纤维编织网为一层时，则直接跳转至步骤 35。当TRC复合材料中的纤维编织网为两层以上时，则跳转至步骤34。

步骤34，重复步骤33，进行第二层至最后一层纤维编织网的铺设，直至达到设定厚度要求。

步骤35，养护：在标准的养护环境下，如温度为20℃±2和相对湿度95％以上的潮湿空气中养护28天。

步骤4，形成TRC预制外壳：步骤35养护完成后，撤去耐腐蚀塑料内膜板和十字架支撑，即形成预制TRC外壳。预制TRC外壳可充当组合柱(也即约束混凝土柱)的永久模板，通过向预制TRC外壳中浇筑核心混凝土即可形成组合柱。因此，可大大节省模板，并省去了支拆模板的工序，节约成本并符合绿色建造的要求。

本发明中的预制TRC外壳与单独的TRC复合材料外壳相比，具有更好的刚度、韧性及环向承载能力，这一性能优势可保证其充当海砂海水核心混凝土浇筑模板时，不会因核心混凝土浇筑、振捣及压实等施工工序引发TRC预制外壳基体发生碎裂和破损。

步骤5，浇筑核心混凝土柱，包括如下步骤：

步骤51，制备核心混凝土：将水泥、海水、海砂和海边碎石按照设定配比，进行混合，形成核心混凝土。核心混凝土制备可以和步骤35的养护同步进行。

其中，水泥、海水、海砂和海边碎石的优选设定配比为1：0.5：1.5：3.0，从而能够到达 C40的强度等级。水泥优选为耐腐蚀性的硅酸盐水泥。

步骤52，预制TRC外壳安装：将步骤4形成的TRC预制外壳，在待加固基础设施的施工现场进行安装和固定。

步骤53，浇筑核心混凝土柱：以步骤52安装的预制TRC外壳为模板，将步骤51制备的核心混凝土浇筑在预制TRC外壳的内腔中，边浇筑边振捣，浇筑完成后，将表面抹平。

若是为了追求更高强度和承载能力的核心混凝土柱，可在浇筑核心混凝土前，在TRC预制外壳的空腔内，绑扎固定纵向间距且耐腐蚀的纵筋32和耐腐蚀的箍筋33形成不锈钢筋笼，再缓慢浇核心混凝土。

步骤54，在标准养护环境下养护28天，形成包含核心混凝土柱和TRC预制外壳的约束混凝土柱。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。