CN103924732B - 一种注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,包括注塑钢管,注塑钢管内填充有海砂再生混凝土,注塑钢管两端设置有端盖,海砂再生混凝土内还安放有FRP型钢加强构件。注塑钢管内表面具有良好的弹塑性和强度以及防腐性能。将海砂直接应用于注塑钢管的再生混凝土中,无需对海砂进行处理,将海砂再生混凝土灌注到所述注塑钢管中形成注塑钢管再生混凝土柱,再对注塑钢管两端用带塑料垫圈的密封盖对钢管进行密封。注塑钢管为再生混凝土提供紧箍力,使得海砂再生混凝土之间紧密结合;此外,注塑钢管内的防腐层弹塑性和强度好,抗折抗压强度是普通钢管的3.5倍,可起到防腐隔离作用,又可使注塑钢管和再生混凝土更加紧密结合,功能效果更好。

Description

一种注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱
技术领域
本发明涉及一种注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,尤其涉及一种内置FRP工字型钢及其优化加强筋和内填未处理海砂再生混凝土的注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱。
背景技术
我国工业化及其建筑制造业还处于一个粗放型的原始资源和能源大消耗的发展阶段,建设过程中需要大量的河砂,同时也产生了大量的建筑废弃物,如何利用废弃混凝土,提高其强度,使得再生资源利用,同时用海砂替代河砂,并进行工业化的建筑部件的批量制造,一直是人们研究的重点,钢管再生混凝土柱在工业与建筑上有着广泛的应用前景。而因海砂对钢材有腐蚀性,常需对海砂进行前处理,达到建筑功能的要求。传统对海砂的处理方法浪费了大量的人力和物力资源,成本高昂。现有技术中的采用未处理的原始海砂混凝土形成钢管混凝土柱时,为了钢管防腐,在钢管内壁与海砂之间设置河砂或FRP作为隔离层,再填海砂。该方法虽然可直接用海砂,专用FRP作隔离层使其成本增高,而用河砂隔离的方案,钢管两端需要先用质量好的河砂混凝土进行填平加工,技术工人还需用焊接机和把钢盖两端进行焊接,各种制作工艺复杂,质量难以控制。如果操作不当,使得少量海、河砂混到一起,对钢管形成腐蚀,该方案强度亦不高。另外,为了提高构件的各种性能,FRP复合材料具有高强、轻质、抗腐蚀和耐疲劳、温度作用下稳定性好等特点被运用于柱结构加固,形成FRP型钢,但从应力分布上还需进一步优化内置FRP型钢的结构,减少应力,更好地提高其强度和塑性。
发明内容
为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱。本发明有效利用了海砂、再生混凝土,充分节约能源和利用再生资源,可实现绿色制造和可持续性发展的战略目标。
本发明的技术方案是:本发明的注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,包括注塑钢管,所述注塑钢管内填充有海砂再生混凝土,所述注塑钢管两端设置有端盖,所述海砂再生混凝土内还安放有FRP型钢加强构件。
所述FRP型钢加强构件包括有FRP工字型钢、左FRP钢加强筋、右FRP钢加强筋,左FRP钢加强筋及右FRP钢加强筋分别固定在FRP工字型钢的两侧。
所述注塑钢管包括有钢管1、塑料层2,塑料层2设置在钢管1的内壁。
本发明的有益效果是:本发明通在注塑钢管内填充有海砂再生混凝土,且注塑钢管两端设置有端盖,其中注塑钢管、端盖可以实现工业化批量的建筑部件的制造,成本低,工艺可以实现标准化和简单化,质量好控制,注塑钢管内表面具有良好的弹塑性和强度,以及防腐性能。将海砂直接应用于注塑钢管的再生混凝土中,无需对海砂进行处理,将海砂再生混凝土灌注到所述注塑钢管中形成注塑钢管再生混凝土柱,再对注塑钢管两端用带塑料垫圈的密封盖对钢管进行密封。这样,一方面注塑钢管为再生混凝土提供紧箍力,使得海砂再生混凝土之间紧密结合;另一方面,注塑钢管内的防腐层弹塑性和强度好,抗折抗压强度是普通钢管的3.5倍,既可起到防腐隔离作用,又可使注塑钢管和再生混凝土更加紧密结合,功能效果更好。此外,海砂再生混凝土内还安放有FRP型钢加强构件,所述内置FRP钢加强构件可改善钢管海砂再生混凝土的受力性能。本发明有效利用了海砂、再生混凝土,充分节约能源和再生资源利用,实现绿色制造和可持续性发展的战略目标。注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱的使用可直接替代传统的钢管和钢筋混凝土。
附图说明
图1为本发明注塑钢管海砂再生混凝土构件的截面示意图;
图2为本发明注塑钢管及其带塑料垫圈的密封盖组件意图。
图中:1钢管;2塑料层; 3细钢丝; 4海砂再生混凝土; 5 FRP型钢; 6左FRP钢加强筋;7右FRP钢加强筋。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述,但本发明的实施方式不限于此。
实施例:
下面结合附图1说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示,注塑钢管海砂再生混凝土柱构件,包括注塑钢管,其中所述注塑钢管内填充有海砂再生混凝土4,所述注塑钢管两端设置有端盖8, 所述海砂再生混凝土4内还安放有FRP型钢加强构件,所述内置FRP钢加强构件可改善钢管海砂再生混凝土的受力性能。
本实施例中,所述FRP型钢加强构件包括有FRP工字型钢5、左FRP钢加强筋6、右FRP钢加强筋7,左FRP钢加强筋6及右FRP钢加强筋7 分别固定在FRP工字型钢5的两侧。本发明的FRP型钢加强构件是对FRP工字型钢结构进行优化后组成的FRP型钢加强构件,所述FRP型钢加强构件改进了常用的标准工字型结构,增加FRP钢加强筋,优化了工字型钢结构,增强中部质心处的强度,因为标准的工字型结构受力最弱处在工字质心处。因此,针对质心受力问题,在工字型钢下部增加了左、右FRP钢加强筋(或称加劲肋),高度且超过质心部位,提高了FRP工字钢梁质心强度和改善综合受力情况。
本实施例中,所述注塑钢管包括有钢管1、塑料层2,塑料层2设置在钢管1的内壁。
本实施例中,所述端盖8通过螺纹固定在注塑钢管的两端,或端盖8通过连接件9固定在注塑钢管的两端。本实施例中,所述连接件9为螺钉。
为进一步确保密封性,所述端盖8与注塑钢管的接触面还装设有垫圈10。本实施例中,所述塑料垫圈10为塑料垫圈。
本实施例中,所述海砂再生混凝土4包括有海砂、河砂、再生混凝土、普通混凝土,海砂、河砂、再生混凝土、普通混凝土混合均匀。本发明海砂直接应用在注塑钢管再生混凝土构件的方法是将未经脱盐等化学处理的海砂与再生混凝土制成海砂再生混凝土,将海砂再生混凝土浇注在内部具有防腐蚀层的注塑钢管内。
本实施例中,所述再生混凝土是指将废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级后,按一定比例与级配混合,部分或全部代替砂石等天然集料(主要是粗集料),再加入水泥、水等配而成的新混凝土。其中,无需对海砂进行处理,将海砂再生混凝土灌注到所述注塑钢管中形成注塑钢管再生混凝土柱。本实施例中,采用70%的再生混凝土,30%的混凝土综合配制成新的混合再生混凝土。
本实施例中,为进一步加强钢管1的强度,所述钢管1的内壁还设有加强钢丝3。
所述钢管1的外轮廓形状为圆形和矩形。本实施例中,钢管1的外轮廓形状为圆形,将所述钢管1放置在工具中,在钢管1同一截面的内表面的接近上下端面的两处,等角安装加强钢丝3,本实施例中,加强钢丝3为细钢丝,然后对钢管1内表面对进行注塑塑料层2,可以防盐等化学类腐蚀的塑料层2被注塑融溶在钢管内壁,形成有钢丝的塑料层,并且与钢管形成一个整体,即注塑钢管,这种可以工业化大批量生产的注塑钢管成本不高,在提高强度和塑性的同时,形成一个防腐蚀层,可以直接在注塑钢管内填充有未经处理的原始海砂再生混凝土柱。
此外,为避免海砂再生混凝土4对钢管1的腐蚀,所述海砂再生混凝土4还加入有防锈剂。
本发明在制作时,在钢管1的内壁注塑融溶的塑料层2和靠近上下部位的用于加强塑料层结构的短钢丝3,在注塑融溶的塑料层所围成的空心区域内浇注有原始的未经处理的海砂制成的海砂再生混凝土4;在所述注塑钢管两端设置密封盖8,密封盖8为普通碳钢材料。
本发明注塑钢管可在制造工厂按照要求批量生产,钢管内壁注塑融溶的塑料层约0.5-1.4mm,,钢管尺寸为D×L×t(直径×长度×厚度),按照功能要求,可按照功能要求设计其结构尺寸。本应用,可取尺寸为=180×500×6mm,其中底端用尺寸为(直径×长度)180mm×5mm的密封盖组件。
本发明所述内置FRP钢加强构件,可以在制造工厂按照要求批量生产。FRP型钢加强构件可设置在海砂再生混凝土的中心位置。改善钢管海砂再生混凝土的受力性能。
制作好注塑钢管后,到现场将海砂再生混凝土直接浇注于注塑钢管中。当钢管混凝土浇注好后,会出现约2mm左右的误差范围内的收缩,这时可采用砂浆磨平待其凝固后,再用密封盖组件对注塑钢管两端进行装配密封。
注塑钢管海砂再生混凝土构件在轴向压力的作用下,注塑钢管对内部再生混凝土提供环向约束作用,使核心混凝土处于多面受压的状态,可大大提高其抗压、抗折强度、提高抗腐蚀能力,钢管内部填充再生混凝土,避免钢管发生失稳,从而提高了构件的整体力学性能。
本发明提供的一种注塑钢管内置FRP型钢加强构件的海砂再生混凝土构件,其优点为:
1)用原始海砂替代资源短缺的河砂,节能和节约资源,成本降低。
2)采用再生混凝土,与海砂一起,制作成海砂混凝土,节能和节约资源,成本降低。
3)由于钢管内壁注塑融溶的塑料层,安装在塑料层的均布细钢丝组成可提高塑料层强度作用,而核心再生混凝土处于注塑钢管内,使得海砂再生混凝土的氯离子和再生混凝土中的少量化学成份等对钢管的腐蚀受到限制,同时注塑钢管的应用,提高了其抗压、抗折强度、提高抗腐蚀能力。
传统的钢管内注入未经处理的原始海砂和废弃的混凝土的化学成份会使得钢管锈蚀产物体积膨胀导致混凝土开裂,加速了钢的腐蚀,导致钢筋混凝土结构很快就会被破坏。因此,内壁注塑融溶的塑料层,并且安装有细钢丝,塑料层与钢的贴合强度提高,不易于和脱落和变形。
4)所述内置FRP钢加强构件,可以在制造工厂按照要求批量生产。改善钢管海砂再生混凝土的受力性能,特别是对FRP工字型钢结构进行优化后组成的FRP型钢加强构件。所述FRP工字型钢加强构件,改进了常用的标准工字钢结构,增加FRP钢加强筋,优化了工字钢结构,增强中部质心处的强度。针对质心受力问题,在工字钢下部增加了左右FRP钢加强筋(或称加劲肋),高度且超过质心部位,提高了FRP工字钢质心强度和改善综合受力情况。
5)塑料垫圈的装配式密封盖组件安装在钢管两端面起到严格的密封作用。塑料垫圈的密封盖组件结构优点,可以制作为标准件,到现场安装即可,为批量制造建筑部件提供了设计与制造优势和加工成本的优势,内置塑料垫圈的弹性和塑性,一方面起到对钢管轴向压力变形的缓冲作用,另一方面起到防腐作用。与传统的人工焊接密封盖组件比较,减少了焊接设备和焊接技术人员,还大大降低了成本。
6)塑料垫圈的密封盖组件的注塑钢管与普通钢筋混凝土不同的是,注塑钢管中的混凝土内混凝土的两端安装了组合密封件,内部处于一个密封的环境中,腐蚀得到限制,而内部材料的膨胀也可对钢管与核心海砂再生混凝土之间的结合具有有利作用。
7)注塑钢管海砂再生混凝土应用广泛,主要用于受压构件,如单层或多层工业厂房柱子、送变电预制构件、高层或超高层民用建筑柱等,也可用做受弯构件,如公路或城市桥梁中的拱肋等。
本发明提供的一种注塑钢管海砂再生混凝土应用广泛,主要用于受压构件,如单层或多层工业厂房柱子、送变电预制构件、高层民用建筑柱等,也可用做受弯构件,如公路或城市桥梁中的拱肋等。

Claims (5)

1.一种注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,包括注塑钢管,其特征在于所述注塑钢管内填充有海砂再生混凝土,所述注塑钢管两端设置有端盖,所述海砂再生混凝土内还安放有FRP型钢加强构件,所述注塑钢管包括有钢管、塑料层,塑料层设置在钢管的内壁,所述钢管的内壁还设有加强钢丝,所述加强钢丝等角安装在钢管同一截面的内表面的接近上下端面的两处,对钢管内表面进行注塑塑料层,塑料层被注塑融溶在钢管内壁,形成有加强钢丝的塑料层,该塑料层与钢管形成一个整体,即注塑钢管,制作好注塑钢管后,将海砂再生混凝土直接浇注于注塑钢管中,当钢管混凝土浇注好后,采用砂浆磨平待其凝固后,再用端盖对注塑钢管两端进行装配密封,所述端盖通过螺纹或通过连接件固定在注塑钢管的两端,所述端盖与注塑钢管的接触面还装设有塑料垫圈。
2.根据权利要求1所述注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,其特征在于所述FRP型钢加强构件包括有FRP工字型钢、左FRP钢加强筋、右FRP钢加强筋,左FRP钢加强筋及右FRP钢加强筋分别固定在FRP工字型钢的两侧。
3.根据权利要求1 所述的注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,其特征在于:所述钢管的横截面形状为圆形或矩形。
4.根据权利要求1所述的注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,其特征在于所述海砂再生混凝土包括有海砂、河砂、再生混凝土、普通混凝土,海砂、河砂、再生混凝土、普通混凝土混合均匀。
5.根据权利要求1所述注塑钢管内置加强构件的海砂再生混凝土柱,其特征在于所述海砂再生混凝土还加入有防锈剂。
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