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Abstract

本发明涉及一种防撞结构柱，包括柱体(1)和从柱体(1)的外表面依次向外布置的第一套管(4)、第二套管(5)和橡胶消能层(7)，柱体(1)的外表面和第一套管(4)之间设有纤维混凝土(3)，第一套管(4)和第二套管(5)之间设有缓冲夹层(6)，T型梁(2)预埋在柱体(1)内并从柱体(1)的外表面伸出。本发明采用在柱体外从内向外依次设置的纤维混凝土、缓冲夹层和橡胶消能层，实现了柱体的优良防撞效果，可以广泛地应用于建筑物、桥梁、交通工程等技术领域。

Description

一种防撞结构柱
技术领域
本发明涉及一种防撞结构柱，适用于建筑工程的技术领域。
背景技术
结构柱是建筑物、桥梁和交通工程中必不可少的结构部件。由于其适用范围广，因此经常会发生车辆、人员等撞在结构柱上的现象。现有的结构柱一般采用混凝土浇筑而成，由于其刚度较大，当车辆或人员与结构柱发生碰撞时，经常会发生较大的人员和财产损失。为了避免这些损失，需要一种防撞结构柱，其不仅需要具有一般结构柱的承载性能，而且还需要具有良好的防撞和消能减振效果。
发明内容
本发明克服了现有技术中的上述缺陷，提供了一种防撞结构柱，通过从柱体的外表面从内向外依次设置的纤维混凝土、缓冲夹层和橡胶消能层，实现了柱体的优良防撞效果，可以广泛地应用于建筑物、桥梁、交通工程等技术领域。
根据本发明的防撞结构柱，包括柱体和从柱体的外表面依次向外布置的第一套管、第二套管和橡胶消能层，柱体的外表面和第一套管之间设有纤维混凝土，第一套管和第二套管之间设有缓冲夹层，T型梁预埋在柱体内并从柱体的外表面伸出，伸出的部分包裹在纤维混凝土中；
纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.2-0.22∶0.1-0.12∶0.05-0.07∶0.24-0.26∶0.13-0.15∶0.1-0.15∶0.12-0.14∶0.06-0.08∶0.2-0.26混合均匀制成。
优选地，减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.1-0.13∶0.13-0.15∶0.08-0.09∶0.2-0.23∶0.06-0.08。
优选地，在纤维混凝土和柱体的外表面之间设有粘结层，粘结层由SBS改性沥青、环氧树脂乳液、石油树脂乳液、甲基硅酸钠按照质量比为1∶0.3-0.4∶0.1-0.2∶0.1-0.12混合均匀制成。
优选地，缓冲夹层包括橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块，其体积比为1∶0.3-0.5∶3-5，在橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块形成的空隙内浇筑有结合材料。结合材料可以由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.3-0.4∶0.1-0.12∶0.1-0.12∶0.06-0.09∶0.1-0.15∶0.3-0.4混合均匀制成。
优选地，橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.08-0.12∶0.2-0.25∶0.06-0.08∶0.02-0.03∶0.01-0.02∶0.01-0.02混合制成。
优选地，橡胶消能层的制备方法可以包括以下步骤：
(1)将异戊二烯橡胶加热至330℃全部熔化，然后保持10-15分钟；
(2)在熔化的异戊二烯橡胶中加入改性丁二烯橡胶和天然橡胶；
(3)再加入烷基酚醛树脂后混合均匀，重新加热至330℃，然后加入碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌；
(4)冷却至室温后，模制成型。
本发明通过从柱体的外表面从内向外依次设置的纤维混凝土、缓冲夹层和橡胶消能层，实现了柱体的优良防撞效果。
附图说明
图1显示了根据本发明的防撞结构柱的一种实施方式的示意图。
图2显示了根据本发明的防撞结构柱的另一种实施方式的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
如图1所示，其中显示了根据本发明的防撞结构柱的示意图，包括柱体1和从柱体1的外表面依次向外布置的第一套管4、第二套管5和橡胶消能层7，柱体1的外表面和第一套管4之间设有纤维混凝土3，第一套管4和第二套管5之间设有缓冲夹层6。优选地，柱体1的外表面设有拉毛，T型梁2预埋在柱体1内并从柱体1的外表面伸出，伸出的部分包裹在纤维混凝土3中，从而增强纤维混凝土3与柱体1之间的粘结力。
本发明中的纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.2-0.22∶0.1-0.12∶0.05-0.07∶0.24-0.26∶0.13-0.15∶0.1-0.15∶0.12-0.14∶0.06-0.08∶0.2-0.26混合均匀制成。其中，矿物纤维、植物纤维和碳纤维起到增强强度和粘结力的效果；陶粒和橡胶起到骨料的作用，同时由于其具有良好的弹性，也可以提高混凝土的抗冲击力和缓冲性能。减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.1-0.13∶0.13-0.15∶0.08-0.09∶0.2-0.23∶0.06-0.08。
纤维混凝土的实施例1
纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.2∶0.12∶0.07∶0.26∶0.13∶0.12∶0.12∶0.06∶0.22混合均匀制成。减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.12∶0.13∶0.09∶0.23∶0.08。
纤维混凝土的实施例2
纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.22∶0.11∶0.07∶0.24∶0.14∶0.15∶0.12∶0.07∶0.25混合均匀制成。减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.1∶0.15∶0.085∶0.2∶0.06。
纤维混凝土的实施例3
纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.21∶0.11∶0.07∶0.25∶0.14∶0.14∶0.128∶0.07∶0.26混合均匀制成。减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.12∶0.13∶0.086∶0.225∶0.065。
优选地，在纤维混凝土施工以前，还可以在柱体的外表面均匀涂抹一层粘结层，以增强纤维混凝土和柱体之间的粘结力。粘结层可以由SBS改性沥青、环氧树脂乳液、石油树脂乳液、甲基硅酸钠按照质量比为1∶0.3-0.4∶0.1-0.2∶0.1-0.12混合均匀制成。施工时，将粘结层均匀涂抹在柱体的拉毛表面，等待5-8分钟，再浇筑纤维混凝土。更优选地，本发明中的粘结层是由SBS改性沥青、环氧树脂乳液、石油树脂乳液、甲基硅酸钠按照质量比为1∶0.32∶0.12∶0.11混合均匀制成。
本发明中的第一套管4和第二套管5可以是钢管。如图2所示，优选地，管壁呈波纹状，以增强其抗变形能力和吸能效果。
本发明中的缓冲夹层6起到耗能缓冲的效果，其设置于第一套管4和第二套管5形成的夹层空间内。缓冲夹层6包括橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块，其体积比为1∶0.3-0.5∶3-5。在橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块形成的空隙内浇筑有结合材料，结合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.3-0.4∶0.1-0.12∶0.1-0.12∶0.06-0.09∶0.1-0.15∶0.3-0.4混合均匀制成。其中的起泡剂优选采用高效起泡剂，使得橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块之间的空隙能够被迅速填满。
结合材料的实施例1
结合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.12∶0.32∶0.1∶0.11∶0.08∶0.13∶0.32混合均匀制成。
结合材料的实施例2
结合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.14∶0.36∶0.115∶0.115∶0.07∶0.14∶0.35混合均匀制成。
结合材料的实施例3
结合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.13∶0.4∶0.12∶0.11∶0.065∶0.145∶0.38混合均匀制成。
橡胶消能层7设置在结构柱的最外层。优选地，橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.08-0.12∶0.2-0.25∶0.06-0.08∶0.02-0.03∶0.01-0.02∶0.01-0.02混合制成。其中，碳纤维起增强强度的作用，碳化硅增加橡胶消能层的耐磨性能，三氧化二锑起阻燃作用。
根据本发明的橡胶消能层的制备工艺包括：
(1)将异戊二烯橡胶加热至330℃全部熔化，然后保持10-15分钟；
(2)在熔化的异戊二烯橡胶中加入改性丁二烯橡胶和天然橡胶，由于改性丁二烯橡胶和天然橡胶的熔点远低于330℃，所以会很快熔化；
(3)再加入烷基酚醛树脂后混合均匀，重新加热至330℃，然后加入碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌；
(4)冷却至室温后，模制成型。
橡胶消能层的实施例1
橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.12∶0.09∶0.22∶0.06∶0.022∶0.014∶0.015混合制成。
橡胶消能层的实施例2
橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.14∶0.1∶0.24∶0.065∶0.026∶0.016∶0.015混合制成。
橡胶消能层的实施例3
橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.13∶0.11∶0.22∶0.078∶0.027∶0.018∶0.012混合制成。
本发明通过从柱体的外表面从内向外依次设置的纤维混凝土、缓冲夹层和橡胶消能层，实现了柱体的优良防撞效果，可以广泛地应用于建筑物、桥梁、交通工程等技术领域。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种防撞结构柱，其特征在于，包括柱体(1)和从柱体(1)的外表面依次向外布置的第一套管(4)、第二套管(5)和橡胶消能层(7)，柱体(1)的外表面和第一套管(4)之间设有纤维混凝土(3)，第一套管(4)和第二套管(5)之间设有缓冲夹层(6)，T型梁(2)预埋在柱体(1)内并从柱体(1)的外表面伸出，伸出的部分包裹在纤维混凝土(3)中；
所述纤维混凝土由水泥、矿物纤维、植物纤维、碳纤维、粒径为1.5-2mm的陶粒、粒径为1.0-1.2mm的橡胶颗粒、粉煤灰、石灰、减水剂和水按照质量比为1∶0.2-0.22∶0.1-0.12∶0.05-0.07∶0.24-0.26∶0.13-0.15∶0.1-0.15∶0.12-0.14∶0.06-0.08∶0.2-0.26混合均匀制成；
所述减水剂的原料由马来酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、异戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亚胺、甲基丙烯磺酸钠组成，各组分的质量比为1∶0.1-0.13∶0.13-0.15∶0.08-0.09∶0.2-0.23∶0.06-0.08。
2.根据权利要求1所述的防撞结构柱，其特征在于，在纤维混凝土和柱体的外表面之间设有粘结层，所述粘结层由SBS改性沥青、环氧树脂乳液、石油树脂乳液、甲基硅酸钠按照质量比为1∶0.3-0.4∶0.1-0.2∶0.1-0.12混合均匀制成。
3.根据权利要求1或2所述的防撞结构柱，其特征在于，所述缓冲夹层(6)包括橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块，其体积比为1∶0.3-0.5∶3-5，在橡胶块、聚氨酯块和PVC泡沫块形成的空隙内浇筑有结合材料。
4.根据权利要求3所述的防撞结构柱，其特征在于，所述结合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨润土、高岭土、早强剂、起泡剂和水按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.3-0.4∶0.1-0.12∶0.1-0.12∶0.06-0.09∶0.1-0.15∶0.3-0.4混合均匀制成。
5.根据权利要求1或3所述的防撞结构柱，其特征在于，所述橡胶消能层由天然橡胶、异戊二烯橡胶、改性丁二烯橡胶、烷基酚醛树脂、碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌按照质量比为1∶0.1-0.15∶0.08-0.12∶0.2-0.25∶0.06-0.08∶0.02-0.03∶0.01-0.02∶0.01-0.02混合制成。
6.根据权利要求5所述的防撞结构柱，其特征在于，所述橡胶消能层的制备方法包括以下步骤：
(1)将异戊二烯橡胶加热至330℃全部熔化，然后保持10-15分钟；
(2)在熔化的异戊二烯橡胶中加入改性丁二烯橡胶和天然橡胶；
(3)再加入烷基酚醛树脂后混合均匀，重新加热至330℃，然后加入碳纤维、碳化硅、三氧化二锑和活性氧化锌；
(4)冷却至室温后，模制成型。
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