CN110565878A - 一种cfrp-工字钢-uhpc组合柱及其制备方法 - Google Patents

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陈誉
杨杭
林庆捷
冯刚
夏禄璟
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    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/30—Columns; Pillars; Struts
    • E04C3/36—Columns; Pillars; Struts of materials not covered by groups E04C3/32 or E04C3/34; of a combination of two or more materials

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Abstract

本发明涉及一种CFRP‑工字钢‑UHPC组合柱及其制备方法，包括有一竖直设置的工字钢，所述工字钢中间梁的两侧均浇灌有混凝土，所述混凝土与工字钢的组合柱四周外壁均缠绕有CFRP布，该CFRP‑工字钢‑UHPC组合柱有效提高了整体的强度和延展性，并具有较高的承载力。

Description

一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱及其制备方法。
背景技术
近年来，碳纤维复合材料（CFRP）是是建筑结构长期以来的研究热点之一。纤维增强复合材料 (Fiber Reinforced Polymer, 简称“FRP”) 是由纤维与基体材料按一定比例混合并经过一定工艺复合而形成的高性能新型材料，具有轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、耐疲劳等优良特性。
目前国内外学者关于碳纤维复合材料（CFRP）的研究主要集中在常规构件的力学性能方面，对于应用与钢筋混凝土组合柱改善其性能研究有所欠缺。本发明提出一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱及其制备方法，使其复合后实现材料改性，最大化发挥各自材料优势，从而提高承载力，具有较好的工程有应用前景。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱及其制备方法，不仅结构合理，而且方便快捷。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，包括有一竖直设置的工字钢，所述工字钢中间梁的两侧均浇灌有混凝土，所述混凝土与工字钢的组合柱四周外壁均缠绕有CFRP布。
进一步的，所述CFRP布缠绕层数为3层。
进一步的，其灌注的混凝土强度不低于C30。
一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱的制备方法，按以下步骤进行：（一）在工字钢四周安装模具；（二）往模具中浇注混凝土，并将顶面刮平，得到工字钢与混凝土的组合柱；（三）待浇筑成型养护后，将CFRP布缠绕在工字钢与混凝土的组合柱外周并固紧；（四）待CFRP布的树脂胶硬化后在其外表面涂刷一层树脂胶保护层，以对CFRP布表面的纤维起保护作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：在工字钢与混凝土组合柱外部采用CFRP布约束，可以有效提高混凝土的强度和延性，也可以有效提高组合柱的承载力；CFRP布具有较高强度和弹性模量，从而保证了混凝土表面的抗裂性，进而提高了混凝土的抗震性和抗扭性；该CFRP-工字钢-UHPC组合柱能够最大化发挥各自材料优势，从而提高承载力，具有较好的工程有应用前景。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
图1为本发明实施例的构造示意图；
图2为本发明实施例的俯视图；
图3为图2中A的放大示意图。
图中：1-工字钢，2-混凝土，3-CFRP布，4-树脂胶保护层。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
如图1~3所示，一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，包括有一竖直设置的工字钢1，所述工字钢中间梁的两侧均浇灌有混凝土2，所述混凝土与工字钢的组合柱四周外壁均缠绕有CFRP布3。
在本发明实施例中，所述CFRP布缠绕层数为3层。
在本发明实施例中，其灌注的混凝土强度不低于C30。
在本发明实施例中，该CFRP-工字钢-UHPC组合柱横截面为矩形。
一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱的制备方法，并按以下步骤进行：（一）在工字钢四周安装模具；（二）往模具中浇注混凝土，并将顶面刮平，得到工字钢与混凝土的组合柱；（三）待浇筑成型养护后，将CFRP布缠绕在工字钢与混凝土的组合柱外周并固紧；（四）待CFRP布的树脂胶硬化后在其外表面涂刷一层树脂胶保护层4，以对CFRP布表面的纤维起保护作用。
在本发明实施例中，往模具中浇注混凝土的浇注方式及混凝土核心密度均符合相关施工标准；浇注成型及养护28天后，再将CFRP布缠绕在工字钢浇筑混凝土组合柱外周，同时也可以采用GFRP（玻璃纤维增强复合材料）或AFRP（芳纶纤维增强复合材料）或BFRP（玄武岩纤维增强复合材料）替换CFRP布。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的CFRP-工字钢-UHPC组合柱及其制备方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，其特征在于：包括有一竖直设置的工字钢，所述工字钢中间梁的两侧均浇灌有混凝土，所述混凝土与工字钢的组合柱四周外壁均缠绕有CFRP布。
2.根据权利要求1所述的一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，其特征在于：所述CFRP布缠绕层数为3层。
3.根据权利要求2所述的一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，其特征在于：其浇注的混凝土强度不低于C30。
4.一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1-3所述的任一种CFRP-工字钢-UHPC组合柱，并按以下步骤进行：（一）在工字钢四周安装模具；（二）往模具中浇注混凝土，并将顶面刮平，得到工字钢与混凝土的组合柱；（三）待浇筑成型养护后，将CFRP布缠绕在工字钢与混凝土的组合柱外周并固紧；（四）待CFRP布的树脂胶硬化后在其外表面涂刷一层树脂胶保护层，以对CFRP布表面的纤维起保护作用。
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