一種bp-frp管鋼筋再生混凝土組合柱及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱，該組合柱適用于橋梁、海洋平臺(tái)、工業(yè)廠房、以及高層建筑中的柱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)的中國(guó)各類建設(shè)，從高層建筑到大跨建筑結(jié)構(gòu)，從現(xiàn)代橋梁到地下工程，不僅規(guī)模宏大，而且建設(shè)勢(shì)頭迅猛、關(guān)鍵技術(shù)越來越復(fù)雜。確保這些工程結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性、安全性和耐久性，無疑是我國(guó)結(jié)構(gòu)工程科技工作者的基本使命和首要任務(wù)。因此，結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展對(duì)結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新提出了迫切的需求。
[0003]據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年產(chǎn)生的建筑垃圾，僅廢棄混凝土總量就達(dá)12000萬噸以上。將建筑垃圾破碎后作為再生集料不但能解決天然集料資源緊張問題，實(shí)現(xiàn)混凝土的再生與循環(huán)利用，保證建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)內(nèi)外對(duì)再生混凝土性能做了大量的試驗(yàn)研宄，表明再生混凝土各項(xiàng)性能良好，可以用于實(shí)際工程建設(shè)中。
[0004]約束混凝土柱具有承載力高、延性好、抗震性能佳等優(yōu)點(diǎn)，已在土木工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前，工程中常見的約束混凝土柱形式主要包括:螺旋箍筋混凝土柱、鋼管混凝土柱以及FRP管混凝土柱。
[0005]螺旋箍筋混凝土柱結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn):需要支模、拆模等工序，耐久性差。鋼管混凝土柱缺點(diǎn)為:鋼管易腐蝕，耐火性差，后期維修和加固費(fèi)用大。FRP管混凝土柱缺點(diǎn)為:FRP管造價(jià)高，不穩(wěn)定(包括長(zhǎng)期的耐久性和維修)，在工程結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明需要解決的問題是克服現(xiàn)有的技術(shù)不足，提供一種承載力高，耐久性好，價(jià)格低廉、施工方便的BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱。
[0007]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0008]本發(fā)明提供的BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱具體制作步驟如下:
(1)選擇內(nèi)壓為IMPa以上的BP管，在BP管表面橫橫向每隔一段距離開槽，將浸透環(huán)氧樹脂的FRP條帶纏繞在經(jīng)過凈化處理的BP管開槽處，將上述的纏繞FRP條帶的BP管在室溫下養(yǎng)護(hù)，直到環(huán)氧樹脂硬化，形成FRP約束BP管；
(2)在FRP約束BP管內(nèi)粘貼FRP加勁肋；
(3)根據(jù)承載力要求，選擇合適的縱筋和箍筋綁扎成鋼筋籠；
(4)在FRP約束BP管內(nèi)，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行定位；
(5)在FRP約束BP管內(nèi)澆筑再生混凝土，養(yǎng)護(hù)至混凝土硬化，制成BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱。
[0009]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)利用建筑垃圾破碎而成的再生集料制備再生混凝土，和以竹材等生物材料為主要原料制成新型生物復(fù)合材料產(chǎn)品一竹塑復(fù)合材料(BP)管材，以可再生資源取代一次性資源，有利于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)，降低成本，保證建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
[0010](2) FRP材料的利用率高，節(jié)約材料；
(3)BP-FRP管可充當(dāng)模板，省去了支模、拆模等工序，縮短施工工期；
(4)竹塑復(fù)合管具有良好的材料性能和耐腐能力，在BP-FRP管的約束下，鋼筋再生混凝土結(jié)構(gòu)耐久性得到提高；
(5)結(jié)構(gòu)整體性能好。
【附圖說明】
[0011]圖1為BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱的外表面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2為BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱的橫截面示意圖。
[0013]圖中:1 一開槽；2—FRP條帶；3—FRP約束BP管；4一箍筋；5—縱筋；6—FRP加勁肋。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0015]實(shí)施例1
(I)選擇內(nèi)壓為IMPa的BP管，在BP管表面橫橫向每隔一段距離開槽(I )，BP管開槽深度約為其厚度的1/6，將浸透環(huán)氧樹脂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)材質(zhì)的FRP條帶(2)纏繞在經(jīng)過凈化處理的BP管開槽(I)處，將上述的纏繞FRP條帶的BP管在室溫下養(yǎng)護(hù)，直到環(huán)氧樹脂硬化，形成FRP約束BP管(3);如圖1所示。
[0016](2)為增強(qiáng)FRP約束BP管(3)與混凝土的粘結(jié)力，在FRP約束BP管(3)內(nèi)部沿構(gòu)件高度方向上設(shè)置縱向FRP加勁肋(6)。
[0017](3)根據(jù)構(gòu)件承載力要求和我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，選擇合適的箍筋(4)和縱筋(5)綁扎成鋼筋籠。
[0018](4)在FRP約束BP管(3)內(nèi)，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行定位。
[0019](5)在FRP約束BP管內(nèi)澆筑再生混凝土，養(yǎng)護(hù)至混凝土硬化，制成BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱，如圖2所示。
[0020]實(shí)施例2
(I)選擇內(nèi)壓為2MPa的BP管，在BP管表面橫橫向每隔一段距離開槽(I )，BP管開槽深度約為其厚度的1/8，將浸透環(huán)氧樹脂的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)材質(zhì)的FRP條帶(2)纏繞在經(jīng)過凈化處理的BP管開槽(I)處，將上述的纏繞FRP條帶的BP管在室溫下養(yǎng)護(hù)，直到環(huán)氧樹脂硬化，形成FRP約束BP管(3);如圖1所示。
[0021](2)為增強(qiáng)FRP約束BP管(3)與混凝土的粘結(jié)力，在FRP約束BP管(3)內(nèi)部沿構(gòu)件高度方向上設(shè)置縱向FRP加勁肋(6)。
[0022](3)根據(jù)構(gòu)件承載力要求和我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，選擇合適的箍筋(4)和縱筋(5)綁扎成鋼筋籠。
[0023](4)在FRP約束BP管(3)內(nèi)，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行定位。
[0024](5)在FRP約束BP管內(nèi)澆筑再生混凝土，養(yǎng)護(hù)至混凝土硬化，制成BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱，如圖2所示。
[0025]具體實(shí)施中，F(xiàn)RP條帶不但可以選擇碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)、也可以選用芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(AFRP)、玄武巖增強(qiáng)復(fù)合材料(BFRP)，或者它們中兩種以上的混雜纖維。
[0026]FRP約束BP管(3)對(duì)內(nèi)部核心再生混凝土的約束作用，可為內(nèi)部核心再生混凝土提供緊箍力，從而顯著提高再生混凝土柱強(qiáng)度和延性。FRP約束BP管(3)不直接承擔(dān)縱向荷載，從而避免了竹塑管的受壓屈曲。
[0027]本說明書示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)與該技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱制備方法，其特征在于具體步驟如下: (I )，在BP管表面橫向每隔一段距離開槽，將浸透環(huán)氧樹脂的FRP條帶纏繞在經(jīng)過凈化處理的BP管開槽處，將上述的纏繞FRP條帶的BP管在室溫下養(yǎng)護(hù)，直到環(huán)氧樹脂硬化，形成FRP約束BP管； (2)為增強(qiáng)FRP約束BP管與混凝土的粘結(jié)力，在FRP約束BP管內(nèi)部沿構(gòu)件高度方向上設(shè)置縱向FRP加勁肋； (3)根據(jù)構(gòu)件承載力要求和我國(guó)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，選擇合適的箍筋和縱筋綁扎成鋼筋龍； (4)在FRP約束BP管內(nèi)，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行定位； (5)在FRP約束BP管內(nèi)澆筑再生混凝土，養(yǎng)護(hù)至混凝土硬化，制成BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱制備方法，其特征在于所述BP管為內(nèi)壓IMPa以上的竹塑復(fù)合材料管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱制備方法，其特征在于BP管開槽深度為其厚度的1/6 — 1/8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱制備方法，其特征在于FRP條帶可以選擇碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)、芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(AFRP)、玄武巖增強(qiáng)復(fù)合材料(BFRP)中一種或兩種以上的混雜纖維。
5.一種BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱，包括BP管、鋼筋籠和再生混凝土，其特征在于在BP管表面橫向每隔一段距離開槽，BP管開槽處纏繞FRP條帶并通過環(huán)氧樹脂粘結(jié)固定，在BP管內(nèi)部沿構(gòu)件高度方向上設(shè)置縱向FRP加勁肋，BP管內(nèi)設(shè)置鋼筋籠并澆筑再生混凝土。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種BP-FRP管鋼筋再生混凝土組合柱及其制備方法，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，主要適用于橋梁、海洋平臺(tái)、工業(yè)廠房、以及高層建筑中的柱結(jié)構(gòu)。該組合柱主要由FRP條帶、BP管、鋼筋以及再生混凝土組成。FRP約束BP管對(duì)內(nèi)部核心再生混凝土的約束作用，可為核心再生混凝土提供緊箍力，從而顯著提高再生混凝土柱強(qiáng)度和延性。FRP約束BP管不直接承擔(dān)縱向荷載，從而避免了竹塑管的受壓屈曲。本發(fā)明方法所制備的組合柱具有承載力高、延性和耐久性好、價(jià)格低廉、施工方便等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E04C3-36
【公開號(hào)】CN104695627
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510006354
【發(fā)明人】雷斌, 徐原威, 熊進(jìn)剛, 饒春華, 晏育松
【申請(qǐng)人】南昌大學(xué)
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年1月7日