本發(fā)明土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱。

背景技術(shù)：

面對(duì)日益嚴(yán)峻環(huán)境污染、日趨緊張的土地供給和日漸耗盡的礦產(chǎn)資源等問(wèn)題，數(shù)量巨大的建筑垃圾勢(shì)必會(huì)加劇人、環(huán)境、資源之間的矛盾局面，影響城市生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，開(kāi)展建筑垃圾的綜合利用已刻不容緩。

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(wàn)噸以上。將建筑垃圾中的廢棄混凝土破碎后作為再生集料制造建筑結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件，可以解決天然集料資源緊張的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)混凝土的再生與循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，其技術(shù)發(fā)展已比較成熟，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。而本發(fā)明所涉及的FRP管再生混凝土組合柱結(jié)合了傳統(tǒng)鋼筋混凝土，建筑垃圾再利用和FRP新型材料三者的優(yōu)點(diǎn)，具有造價(jià)低，施工簡(jiǎn)單，工期較短，有利于較好保護(hù)生態(tài)環(huán)境，美化環(huán)境等眾多優(yōu)點(diǎn)。且本發(fā)明預(yù)制建筑垃圾再生混凝土柱帶鋼釘?shù)奶卣髂芙鉀Q混凝土與管體粘結(jié)力不牢的問(wèn)題，能使其力學(xué)性能和整體性不亞于甚至超過(guò)傳統(tǒng)鋼管混凝土。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為提供一種節(jié)能環(huán)保，整體性能好，并且強(qiáng)度很高的鋼管混凝土，本發(fā)明提供一種FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱及制作方法。柱體采用FRP復(fù)合材料，F(xiàn)RP管同心位置放置側(cè)面帶有鋼釘?shù)脑偕鷫K體混凝土預(yù)制芯柱，F(xiàn)RP管和預(yù)制芯柱之間用再生混凝土澆筑。

為了解決上述問(wèn)題及實(shí)現(xiàn)上述要求，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

1、柱選用復(fù)合型材料FRP管，F(xiàn)RP管體的長(zhǎng)、寬和高依據(jù)實(shí)際施工要求選擇適當(dāng)?shù)某叽?；?nèi)部的再生塊體混凝土預(yù)制芯柱的長(zhǎng)、寬和高依據(jù)實(shí)際施工要求選擇適當(dāng)?shù)某叽纭?/p>

2、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱的外側(cè)帶有鋼釘，鋼釘繞管方向均勻分布, 且鋼釘繞管方向間隔10cm，鋼釘豎直方向間隔15cm。

3、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱頂端開(kāi)一個(gè)內(nèi)深30cm的棱臺(tái)體凹槽，棱臺(tái)體凹槽上頂面為邊長(zhǎng)20cm的正方形，底面為邊長(zhǎng)15cm的正方形，同時(shí)再生塊體混凝土預(yù)制芯柱底端設(shè)置一個(gè)高25cm的正方體凸起，正方體邊長(zhǎng)為10cm，可以使上柱節(jié)凸起和下段柱節(jié)凹槽上下相互對(duì)接，在連接處用水泥砂漿固合，形成整體。

4、FRP管與再生塊體混凝土預(yù)制芯柱之間的夾層采用再生骨料混凝土澆筑。

5、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱的施工工藝：以平放的方式制好成型模板，并提前預(yù)埋好吊裝彎鉤，提前將廢舊混凝土塊體充分澆水潤(rùn)濕。澆筑時(shí)，在成型模板內(nèi)投放提前潤(rùn)濕的廢舊混凝土塊體，再加入新混凝土，其重量比在2:1-4：1之間。待再生塊體混凝土預(yù)制芯柱成型拆模后，在其上打入鋼釘。鋼釘繞管方向均勻分布，間隔10cm，豎直方向間隔15cm。鋼釘長(zhǎng)度為再生塊體混凝土預(yù)制芯柱到外部FRP管內(nèi)側(cè)管壁距離的1/4。再生塊體混凝土所用塊體為舊有建筑物、構(gòu)筑物、道路、橋梁或堤壩拆除并去除保護(hù)層和全部或部分鋼筋之后的廢舊混凝土塊體。再生塊體混凝土所用塊體的尺寸應(yīng)根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求選取，不宜過(guò)大或過(guò)小。塊體之間采用新混凝土澆筑，保證結(jié)構(gòu)的整體性。

本發(fā)明的創(chuàng)新性：

1、本發(fā)明適用于新型材料和混凝土的混合結(jié)構(gòu)，柱體選用復(fù)合材料FRP材料，輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、耐久性能好，施工便捷，易工業(yè)化生產(chǎn)。

2、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱外側(cè)帶有均勻分布的鋼釘，在澆筑再生骨料混凝土?xí)r，能增大FRP管與混凝土界面粘結(jié)力，顯著提高構(gòu)件的極限承載力、變形能力和延性，有效的防止FRP管與混凝土界面脫空，并且提高FRP管對(duì)核心混凝土的約束作用，可以保持更好的穩(wěn)定性，保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

3、選用建筑垃圾再生混凝土，相比普通混凝土，具有綠色、節(jié)能、輕質(zhì)高強(qiáng)且耐久性良好，節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)。

4、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱上端的凹槽和下端的凸起結(jié)構(gòu)，可以互相連接，可以廣泛運(yùn)用到高層建筑中，使施工工程便捷化、程序化。

5、利用再生塊體混凝土材料做預(yù)制芯柱，大大簡(jiǎn)化了廢舊混凝土循環(huán)利用時(shí)的破碎、篩分、凈化等處理過(guò)程，節(jié)省了大量人力、時(shí)間和能源，可實(shí)現(xiàn)建筑垃圾的高效循環(huán)利用。除此之外，選用塊體混凝土，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)良好的整體性。大大提高該柱體的強(qiáng)度。

附圖說(shuō)明：

圖1為一種方形截面FRP管與圓形截面再生塊體混凝土預(yù)制芯柱俯視圖。

圖中：1—FRP管；2—現(xiàn)澆再生骨料混凝土；3—再生塊體混凝土預(yù)制芯柱；4— 鋼釘。

圖2為一種圓形截面FRP管與圓形截面再生塊體混凝土預(yù)制芯柱俯視圖。

圖3為一種圓形截面FRP管與方形截面再生塊體混凝土預(yù)制芯柱俯視圖。

圖4為一種方形截面FRP管與方形截面再生塊體混凝土預(yù)制芯柱俯視圖。

圖5為一種FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱軸側(cè)圖。

圖中：3—再生塊體混凝土預(yù)制芯柱；5—凸起；6—凹槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

如圖1-5所示，本發(fā)明實(shí)施例所述一種FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱，由FRP管1、再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3和在FRP管與再生塊體混凝土預(yù)制芯柱夾層間現(xiàn)澆的再生骨料混凝土2組成。內(nèi)部的再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3由模板制得，外側(cè)帶有鋼釘4。再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3與FRP管1同心放置。本發(fā)明用FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼筋混凝土柱管，整體制作便捷，經(jīng)濟(jì)效益高，并且能有效提高結(jié)構(gòu)的承載能力和改善其變形性能,增加構(gòu)件的延性。其中鋼釘4的設(shè)計(jì)能使再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3與夾層間現(xiàn)澆的再生骨料混凝土2粘結(jié)性能更好，提高了FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱的整體性。

實(shí)施例1:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3時(shí)提前預(yù)埋好吊裝彎鉤，并將廢舊混凝土塊體充分澆水潤(rùn)濕。澆筑時(shí)，在成型模板內(nèi)投放提前潤(rùn)濕的廢舊混凝土塊體，再加入新混凝土，重量比例為2：1。

2.再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3頂端開(kāi)一個(gè)內(nèi)深30cm的棱臺(tái)體凹槽6，棱臺(tái)體凹槽6上頂面為邊長(zhǎng)20cm的正方形，下底面為邊長(zhǎng)15cm的正方形，同時(shí)再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3底端做一個(gè)外凸25cm的正方體凸起5，正方體邊長(zhǎng)為10cm。

3.待再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3成型后，將鋼釘4打入，鋼釘4繞管方向均勻分布, 繞管方向間隔10cm，豎直方向間隔15cm。鋼釘4長(zhǎng)度為再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3到外部FRP管1內(nèi)側(cè)管壁距離的1/4。

4.選擇合適尺寸的FRP管1，F(xiàn)RP管1空腔與再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3內(nèi)徑之差d大于10cm。

5.安裝時(shí)，將預(yù)制好的再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，首先對(duì)其充分澆水潤(rùn)濕，先采用吊機(jī)通過(guò)吊裝彎鉤將表面潤(rùn)濕的再生混凝土節(jié)段固定，再同心安裝FRP管1。

6.向FRP管1和再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3的夾層部分澆筑再生骨料混凝土2，并插入振動(dòng)棒充分振搗，直至FRP管1內(nèi)部的空間被灌滿，養(yǎng)護(hù)至硬化，最后在FRP管1外用砂漿抹面，待其凝固后得到FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱。

實(shí)施例2:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3時(shí)提前預(yù)埋好吊裝彎鉤，并將廢舊混凝土塊體充分澆水潤(rùn)濕。澆筑時(shí)，在成型模板內(nèi)投放提前潤(rùn)濕的廢舊混凝土塊體，再加入新混凝土，重量比例為3：1。

2.再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3頂端開(kāi)一個(gè)內(nèi)深30cm的棱臺(tái)體凹槽6，棱臺(tái)體凹槽6上頂面為邊長(zhǎng)20cm的正方形，底面為邊長(zhǎng)15cm的正方形，同時(shí)再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3底端做一個(gè)外凸25cm的正方體凸起5，正方體邊長(zhǎng)為10cm。

3.待再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3成型后，將鋼釘4打入，鋼釘4繞管方向均勻分布, 繞管方向間隔10cm，豎直方向間隔15cm。鋼釘4長(zhǎng)度為再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3到外部FRP管1內(nèi)側(cè)管壁距離的1/4。

4.選擇合適尺寸的FRP管1，F(xiàn)RP管1內(nèi)徑與再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3半徑之差d大于10cm。

5.安裝時(shí)，將預(yù)制好的再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，首先對(duì)其充分澆水潤(rùn)濕，先采用吊機(jī)通過(guò)吊裝彎鉤將表面潤(rùn)濕的再生混凝土節(jié)段固定，再同心安裝FRP管1。

6.向FRP管1和再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3的夾層部分澆筑再生骨料混凝土2，并插入振動(dòng)棒充分振搗，直至FRP管1內(nèi)部的空間被灌滿，養(yǎng)護(hù)至硬化，最后在FRP管1外用砂漿抹面，待其凝固后得到FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱。

實(shí)施例3:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3時(shí)提前預(yù)埋好吊裝彎鉤，并將廢舊混凝土塊體充分澆水潤(rùn)濕。澆筑時(shí)，在成型模板內(nèi)投放提前潤(rùn)濕的廢舊混凝土塊體，再加入新混凝土，重量比例為4：1。

2.再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3頂端開(kāi)一個(gè)內(nèi)深30cm的棱臺(tái)體凹槽6，棱臺(tái)體凹槽6上頂面為邊長(zhǎng)20cm的正方形，底面為邊長(zhǎng)15cm的正方形，同時(shí)再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3底端做一個(gè)外凸25cm的正方體凸起5，正方體邊長(zhǎng)為10cm。

3.待再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3成型后，將鋼釘4打入，鋼釘4繞管方向均勻分布, 繞管方向間隔10cm，豎直方向間隔15cm。鋼釘4長(zhǎng)度為再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3到外部FRP管1內(nèi)側(cè)管壁距離的1/4。

4.選擇合適尺寸的FRP管1，F(xiàn)RP管1內(nèi)徑與再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3半徑之差d大于10cm。

5.安裝時(shí)，將預(yù)制好的再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，首先對(duì)其充分澆水潤(rùn)濕，先采用吊機(jī)通過(guò)吊裝彎鉤將表面潤(rùn)濕的再生混凝土節(jié)段固定，再同心安裝FRP管1。

6.向FRP管1和再生塊體混凝土預(yù)制芯柱3的夾層部分澆筑再生骨料混凝土2，并插入振動(dòng)棒充分振搗，直至FRP管1內(nèi)部的空間被灌滿，養(yǎng)護(hù)至硬化，最后在FRP管1外用砂漿抹面，待其凝固后得到FRP管與半預(yù)制半現(xiàn)澆建筑垃圾再生混凝土組合柱。

具體實(shí)施例中，F(xiàn)RP的材料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）中的一種或兩種以上的混雜纖維。FRP膠合劑可以采用環(huán)氧樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯膠和聚乙烯醇縮丁醛膠等。

以上，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。