CN104695627B - 一种bp-frp管钢筋再生混凝土组合柱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种BP‑FRP管钢筋再生混凝土组合柱及其制备方法，属于土木工程技术领域，主要适用于桥梁、海洋平台、工业厂房、以及高层建筑中的柱结构。该组合柱主要由FRP条带、BP管、钢筋以及再生混凝土组成。FRP约束BP管对内部核心再生混凝土的约束作用，可为核心再生混凝土提供紧箍力，从而显著提高再生混凝土柱强度和延性。FRP约束BP管不直接承担纵向荷载，从而避免了竹塑管的受压屈曲。本发明方法所制备的组合柱具有承载力高、延性和耐久性好、价格低廉、施工方便等优点。

Description

一种 BP-FRP 管钢筋再生混凝土组合柱及其制备方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱，该组合柱适用于桥梁、海洋平台、工业厂房、以及高层建筑中的柱结构。
背景技术
21世纪的中国各类建设，从高层建筑到大跨建筑结构，从现代桥梁到地下工程，不仅规模宏大，而且建设势头迅猛、关键技术越来越复杂。确保这些工程结构的先进性、安全性和耐久性，无疑是我国结构工程科技工作者的基本使命和首要任务。因此，结构工程的发展对结构体系的创新提出了迫切的需求。
据统计，我国每年产生的建筑垃圾，仅废弃混凝土总量就达12000万吨以上。将建筑垃圾破碎后作为再生集料不但能解决天然集料资源紧张问题，实现混凝土的再生与循环利用，保证建筑业的可持续发展。国内外对再生混凝土性能做了大量的试验研究，表明再生混凝土各项性能良好，可以用于实际工程建设中。
约束混凝土柱具有承载力高、延性好、抗震性能佳等优点，已在土木工程领域得到广泛应用。目前，工程中常见的约束混凝土柱形式主要包括：螺旋箍筋混凝土柱、钢管混凝土柱以及FRP管混凝土柱。
螺旋箍筋混凝土柱结构具有以下缺点：需要支模、拆模等工序，耐久性差。钢管混凝土柱缺点为：钢管易腐蚀，耐火性差，后期维修和加固费用大。FRP管混凝土柱缺点为：FRP管造价高，不稳定（包括长期的耐久性和维修），在工程结构中应用较少。
发明内容
本发明需要解决的问题是克服现有的技术不足，提供一种承载力高，耐久性好，价格低廉、施工方便的BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
本发明提供的BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱具体制作步骤如下：
（1）选择内压为1MPa以上的BP管，在BP管表面横横向每隔一段距离开槽，将浸透环氧树脂的FRP条带缠绕在经过净化处理的BP管开槽处，将上述的缠绕FRP条带的BP管在室温下养护，直到环氧树脂硬化，形成FRP约束BP管；
（2）在FRP约束BP管内粘贴FRP加劲肋；
（3）根据承载力要求，选择合适的纵筋和箍筋绑扎成钢筋笼；
（4）在FRP约束BP管内，对钢筋笼进行定位；
（5）在FRP约束BP管内浇筑再生混凝土，养护至混凝土硬化，制成BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱。
本发明具有以下优点：
（1）利用建筑垃圾破碎而成的再生集料制备再生混凝土，和以竹材等生物材料为主要原料制成新型生物复合材料产品—竹塑复合材料（BP）管材，以可再生资源取代一次性资源，有利于资源节约和环境保护，降低成本，保证建筑业的可持续发展。
（2）FRP材料的利用率高，节约材料；
（3）BP-FRP管可充当模板，省去了支模、拆模等工序，缩短施工工期；
（4）竹塑复合管具有良好的材料性能和耐腐能力，在BP-FRP管的约束下，钢筋再生混凝土结构耐久性得到提高；
（5）结构整体性能好。
附图说明
图1为BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱的外表面结构示意图。
图2为BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱的横截面示意图。
图中：1—开槽；2—FRP条带；3—FRP约束BP管；4—箍筋；5—纵筋；6—FRP加劲肋。
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对本发明做进一步的描述。
实施例1
（1）选择内压为1MPa的BP管，在BP管表面横横向每隔一段距离开槽（1），BP管开槽深度约为其厚度的1/6，将浸透环氧树脂的碳纤维增强复合材料（CFRP）材质的FRP条带（2）缠绕在经过净化处理的BP管开槽（1）处，将上述的缠绕FRP条带的BP管在室温下养护，直到环氧树脂硬化，形成FRP约束BP管(3)；如图1所示。
（2）为增强FRP约束BP管(3)与混凝土的粘结力，在FRP约束BP管(3)内部沿构件高度方向上设置纵向FRP加劲肋(6)。
（3）根据构件承载力要求和我国相关设计规范，选择合适的箍筋（4）和纵筋（5）绑扎成钢筋笼。
（4）在FRP约束BP管（3）内，对钢筋笼进行定位。
（5）在FRP约束BP管内浇筑再生混凝土，养护至混凝土硬化，制成BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱，如图2所示。
实施例2
（1）选择内压为2MPa的BP管，在BP管表面横横向每隔一段距离开槽（1），BP管开槽深度约为其厚度的1/8，将浸透环氧树脂的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）材质的FRP条带（2）缠绕在经过净化处理的BP管开槽（1）处，将上述的缠绕FRP条带的BP管在室温下养护，直到环氧树脂硬化，形成FRP约束BP管(3)；如图1所示。
（2）为增强FRP约束BP管(3)与混凝土的粘结力，在FRP约束BP管(3)内部沿构件高度方向上设置纵向FRP加劲肋(6)。
（3）根据构件承载力要求和我国相关设计规范，选择合适的箍筋（4）和纵筋（5）绑扎成钢筋笼。
（4）在FRP约束BP管（3）内，对钢筋笼进行定位。
（5）在FRP约束BP管内浇筑再生混凝土，养护至混凝土硬化，制成BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱，如图2所示。
具体实施中，FRP条带不但可以选择碳纤维增强复合材料（CFRP）、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、也可以选用芳纶纤维增强复合材料（AFRP）、玄武岩增强复合材料（BFRP），或者它们中两种以上的混杂纤维。
FRP约束BP管（3）对内部核心再生混凝土的约束作用，可为内部核心再生混凝土提供紧箍力，从而显著提高再生混凝土柱强度和延性。FRP约束BP管（3）不直接承担纵向荷载，从而避免了竹塑管的受压屈曲。
本说明书示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计与该技术方案的结构方式及实施例，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱制备方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）在BP管表面横向每隔一段距离开槽，将浸透环氧树脂的FRP条带缠绕在经过净化处理的BP管开槽处，将上述的缠绕FRP条带的BP管在室温下养护，直到环氧树脂硬化，形成FRP约束BP管；
（2）为增强FRP约束BP管与混凝土的粘结力，在FRP约束BP管内部沿构件高度方向上设置纵向FRP加劲肋；
（3）根据构件承载力要求和我国相关设计规范，选择合适的箍筋和纵筋绑扎成钢筋笼；
（4）在FRP约束BP管内，对钢筋笼进行定位；
（5）在FRP约束BP管内浇筑再生混凝土，养护至混凝土硬化, 制成BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱。
2.根据权利要求1所述的BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱制备方法，其特征在于所述BP管为内压1MPa以上的竹塑复合材料管。
3.根据权利要求1所述的BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱制备方法，其特征在于BP管开槽深度为其厚度的1/6—1/8。
4.根据权利要求1所述的BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱制备方法，其特征在于FRP条带选择碳纤维增强复合材料CFRP、玻璃纤维增强复合材料GFRP、芳纶纤维增强复合材料AFRP、玄武岩增强复合材料BFRP中一种或两种以上的混杂纤维。
5.一种BP-FRP管钢筋再生混凝土组合柱，包括BP管、钢筋笼和再生混凝土，其特征在于在BP管表面横向每隔一段距离开槽，BP管开槽处缠绕FRP条带并通过环氧树脂粘结固定，在BP管内部沿构件高度方向上设置纵向FRP加劲肋，BP管内设置钢筋笼并浇筑再生混凝土。
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