一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PVC‑FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述钢筋混凝土柱包括混凝土柱内芯、内FRP管层、PVC管层、钢筋笼和外FRP管层，所述内FRP管层设置于混凝土柱内芯外侧，并粘附在PVC管层的内侧，所述外FRP管层包覆于PVC管层的外表面，所述钢筋笼位于混凝土柱内芯的中间位置，所述钢筋笼由箍筋和纵筋焊接而成。本发明专利技术是在PVC管层内、外表面分别粘贴复合材料，在PVC管层内设置钢筋笼并浇灌混凝土，这种混凝土构件充分发挥了复合材料强度高、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变的特点，提高了混凝土的极限承载能力和耐久性，与钢管混凝土相比自重小、具有更低的制造成本以及更好的耐腐蚀性。

A PVC-FRP pipe-confined reinforced concrete column and its preparation method

The invention discloses a reinforced concrete column restrained by PVC FRP pipe and a preparation method thereof. The reinforced concrete column comprises concrete column inner core, inner FRP pipe layer, PVC pipe layer, steel cage and outer FRP pipe layer. The inner FRP pipe layer is arranged outside the inner core of the concrete column and adheres to the inner side of the PVC pipe layer. The outer FRP pipe layer is coated on the outer surface of the PVC pipe layer, and the steel cage is located in the mixing layer. The reinforcing steel cage is welded by stirrups and longitudinal bars at the middle position of the inner core of the concrete column. The present invention is to paste composite materials on the inner and outer surfaces of the PVC pipe layer, install reinforcing steel cages in the PVC pipe layer and pour concrete. The concrete component takes full advantage of the characteristics of high strength, corrosion resistance, fatigue resistance and creep resistance of the composite material, improves the ultimate bearing capacity and durability of the concrete, and has smaller self-weight, lower manufacturing cost and more than the concrete filled steel tube. Good corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法
本专利技术涉及建筑用混凝土构件领域，尤其是一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法。
技术介绍
在现代建筑结构中，越来越多的建筑结构向着高耸、大跨度、大空间结构方向发展。这些大型复杂结构不仅规模宏伟、投资巨大，而且建设势头迅猛发展、关键技术越来越复杂。钢筋混凝土结构具有优越的承载能力、刚度大、整体性好、适用性广等优点，在现代建筑中占有重要的地位。但随着社会经济的发展和沿海城市建设的加速以及城市污水处理的日渐重视，混凝土工作的环境复杂多变，使其在沿海以及具有腐蚀性的土壤中的应用受到一定的限制，普通的钢筋混凝土结构已经不能完全满足需求。目前改善混凝土耐腐蚀性的方法主要是在成型的钢管内浇灌混凝土，制备的钢管混凝土，具有节约材料、增大建筑物使用空间等优点，被广泛应用于厂房立柱、各种支架、拱桥和组合桥梁结构。但是在使用中仍然存在一些问题，如钢管内的混凝土存在塑性收缩、自收缩等问题，使得混凝土与钢管壁之间出现空隙，降低钢管对内部混凝土的环向约束，使得混凝土受拉，钢管受压，降低了混凝土和钢管的弹性模量，而且钢管价格高，在潮湿的环境中还易腐蚀老化。纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymers，简称FRP)是一种顺应时代的新材料，与钢筋相比，纤维复合材料具有比强度高、耐腐蚀、自重小、施工方便、减震性好等优点，其应用于建筑结构中有望提高混凝土结构的耐久性，从而降低建筑结构的维修加固费用。
技术实现思路
为了克服现有技术中钢管混凝土耐腐蚀性差、造价成本高等缺陷，本专利技术提供一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述钢筋混凝土柱包括混凝土柱内芯、内FRP管层、PVC管层、钢筋笼和外FRP管层，所述内FRP管层设置于混凝土柱内芯外侧，并粘附在PVC管层的内侧，所述外FRP管层包覆于PVC管层的外表面，所述钢筋笼位于混凝土柱内芯的中间位置，所述钢筋笼由箍筋和纵筋焊接而成，所述箍筋和纵筋的外形均为光圆钢筋。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述混凝土柱内芯按重量计包括以下组分：普通硅酸盐水泥200～400份、粉煤灰80～120份、砂子600～900份、再生粗骨料500～800份、水150～300份、PC聚羧酸高效液态减水剂2～5份。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述PVC管层的壁厚为20～25mm。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述箍筋的直径为8mm，所述纵筋的直径为12mm。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述内FRP管层采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料，所述内FRP管层的厚度为15～18mm，所述玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料由玻璃纤维布和邻苯型不饱和聚酯制备而成。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述外FRP管层采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料，所述外FRP管层的厚度为18～20mm，所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料由碳纤维和缩水甘油酯类环氧树脂制备而成。上述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述制备方法如下：第一步：PVC管层的制备，利用挤出机将PVC管层用粒料挤出成型、备用；第二步：内FRP管层的制备，利用手糊成型的方法，首先在PVC管层内表面用刷子涂覆一层调配好的不饱和聚酯树脂，并贴上一层玻璃纤维布，用辊子压实除去内部气泡，然后在玻璃纤维布的表面继续涂覆不饱和聚酯树脂，重复上述操作，直到达到需要的厚度，最后在40～50℃的温度下固化，修边得到内FRP管层；第三步：外FRP管层的制备，利用缠绕成型的方法，首先将第二步制得的内侧固化有内FRP管层的PVC管固定在缠绕设备上，配制好环氧树脂胶液备用，然后调节碳纤维在缠绕设备上的张力，启动缠绕设备，浸有环氧树脂的碳纤维缠绕在PVC管层的外侧，待达到需要的缠绕厚度，停止缠绕，最后使外FRP层在室温下固化成型，得到PVC-FRP管；第四步：PVC-FRP管的浇筑，首先将第三步制作好的PVC-FRP管放在混凝土养护的地方，将PVC-FRP管的底部用塑料布密封起来，保证混凝土浇筑时不漏浆；然后，将钢筋笼固定在PVC-FRP管内部的中间位置，按混凝土原料配合比称量原料备用，将称量好的原料投入搅拌装置内，搅拌3～4min，待混合均匀后，将混凝土倒入PVC-FRP管内，浇筑时采用分层浇筑的方式进行，保证混凝土的密实性，浇筑完成后对柱头进行抹平，盖上塑料薄膜，进行养护，最后得到PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱。与现有技术相比本专利技术具有以下优点和突出性效果：本专利技术的有益效果是，本专利技术是在PVC管层外表面和内表面分别粘贴碳纤维增强环氧树脂基复合材料和玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料，采用在PVC管层内的中心处放置钢筋笼并浇灌混凝土的新型结构形式，这种混凝土构件不但具有PVC管耐腐蚀性好的优点，而且充分发挥了纤维复合材料强度高、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变的特点，与普通混凝土相比，提高了混凝土的极限承载能力和耐久性，与钢管混凝土相比自重小、具有更低的制造成本以及更好的耐腐蚀性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1为本专利技术示意图；图2为邻苯型不饱和聚酯的结构图；图3为缩水甘油酯类环氧树脂的结构图。图中1.混凝土柱内芯，2.内FRP管层，3.PVC管层，4.外FRP管层，5.箍筋，6.纵筋。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作详细说明。【实施例1】一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述钢筋混凝土柱包括混凝土柱内芯1、内FRP管层2、PVC管层3、钢筋笼和外FRP管层4，所述内FRP管层2设置于混凝土柱内芯1外侧，并粘附在PVC管层3的内侧，所述外FRP管层4包覆于PVC管层3的外表面，所述钢筋笼位于混凝土柱内芯1的中间位置，所述钢筋笼由箍筋5和纵筋6焊接而成，所述箍筋5和纵筋6的外形均为光圆钢筋。进一步的，所述混凝土柱内芯1按重量计包括以下组分：普通硅酸盐水泥380份、粉煤灰80份、砂子700份、再生粗骨料500份、水250份、PC聚羧酸高效液态减水剂3份。进一步的，所述PVC管层3的壁厚为20mm。进一步的，所述箍筋5的直径为8mm，所述纵筋6的直径为12mm。进一步的，所述内FRP管层2采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料，所述内FRP管层2的厚度为18mm，所述玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料由玻璃纤维布和邻苯型不饱和聚酯制备而成。进一步的，所述外FRP管层4采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料，所述外FRP管层4的厚度为20mm，所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料由碳纤维和缩水甘油酯类环氧树脂制备而成。进一步的，所述制备方法如下：第一步：PVC管层3的制备，利用挤出机将PVC管层用粒料挤出成型、备用；第二步：内FRP管层2的制备，利用手糊成型的方法，首先在PVC管层内表面用刷子涂覆一层调配好的不饱和聚酯树脂，并贴上一层玻璃纤维布，用辊子压实除去内部气泡，然后在玻璃纤维布的表面继续涂覆不饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PVC‑FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述钢筋混凝土柱包括混凝土柱内芯(1)、内FRP管层(2)、PVC管层(3)、钢筋笼和外FRP管层(4)，其特征在于：所述内FRP管层(2)设置于混凝土柱内芯(1)外侧，并粘附在PVC管层(3)的内侧，所述外FRP管层(4)包覆于PVC管层(3)的外表面，所述钢筋笼位于混凝土柱内芯(1)的中间位置，所述钢筋笼由箍筋(5)和纵筋(6)焊接而成，所述箍筋(5)和纵筋(6)的外形均为光圆钢筋。

【技术特征摘要】
1.一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，所述钢筋混凝土柱包括混凝土柱内芯(1)、内FRP管层(2)、PVC管层(3)、钢筋笼和外FRP管层(4)，其特征在于：所述内FRP管层(2)设置于混凝土柱内芯(1)外侧，并粘附在PVC管层(3)的内侧，所述外FRP管层(4)包覆于PVC管层(3)的外表面，所述钢筋笼位于混凝土柱内芯(1)的中间位置，所述钢筋笼由箍筋(5)和纵筋(6)焊接而成，所述箍筋(5)和纵筋(6)的外形均为光圆钢筋。2.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，其特征在于，所述混凝土柱内芯(1)按重量计包括以下组分：普通硅酸盐水泥200～400份、粉煤灰80～120份、砂子600～900份、再生粗骨料500～800份、水150～300份、PC聚羧酸高效液态减水剂2～5份。3.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，其特征在于，所述PVC管层(3)的壁厚为20～25mm。4.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，其特征在于，所述箍筋(5)的直径为8mm，所述纵筋(6)的直径为12mm。5.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，其特征在于，所述内FRP管层(2)采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料，所述内FRP管层(2)的厚度为15～18mm，所述玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料由玻璃纤维布和邻苯型不饱和聚酯制备而成。6.根据权利要求1所述的一种PVC-FRP管约束钢筋混凝土柱及其制备方法，其特征在于，所述外FRP管层(4)采用碳纤维增强环氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维均，
申请(专利权)人：台州学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33