一种含固废物再生混凝土的生态组合柱及其制作方法技术

本发明专利技术涉及一种含固废物再生混凝土的生态组合柱，包括含固废物的再生混凝土、胶合竹板层、FRP和内衬环；胶合竹板层黏结于再生混凝土的外表面，内衬环嵌于再生混凝土内，且外表面与胶合竹板层黏结；FRP环向缠绕黏结于胶合竹板层的外表面。该生态组合柱通过调节不同弹性模量功能性材料的横截面含量比，并辅以横向拉杆约束，基于再生混凝土的微膨胀形成受力自约束套管效应。在不采用钢管或钢筋增强的条件下，生态组合柱获得了超预期的套管复合效果，抗压承载力高、抗震性能和耐久性能好、绿色环保、制造成本低廉，可免模生产施工。还涉及一种含固废物再生混凝土的生态组合柱的制作方法。

An ecological composite column of recycled concrete with solid waste and its making method

【技术实现步骤摘要】
一种含固废物再生混凝土的生态组合柱及其制作方法
本专利技术涉及建筑结构领域，具体地说是一种含固废物再生混凝土的生态组合柱及其制作方法。
技术介绍
混凝土包裹竹条方式(即砼包竹)的竹筋混凝土柱有广泛的研究和应用价值。但突出的技术问题是混凝土与竹条之间粘结锚固强度低，受力容易粘结滑移破坏，需要精心地处理竹条表面、筛选合适的混凝土粗骨料以提高竹筋混凝土柱的承载能力。为此，竹材利用率低、混凝土的品质要求高、工业化生产有很大的困难。竹胶板包裹混凝土方式(即竹包砼)的竹胶板混凝土柱，可提高竹材利用率、降低混凝土品质要求、开展规模化生产。但混凝土与竹胶板拼合界面的粘结强度依然较低，轴向和侧向受力变形不协调、横截面应力梯度过大，显著的技术问题是竹胶板的开胶剥离破坏，需要附加设置横向的约束拉杆并内置薄壁钢管形成套管约束效应。为此，约束拉杆数量要求多、制造工艺复杂，且约束拉杆之间的粘结剥离和局部开胶屈曲破坏依然是无法解决的技术难题；内置薄壁钢管，产品能耗增大，丧失了原有竹筋混凝土柱的生态效果。此外，竹胶板包裹在外围，组合柱的长期耐久性显著降低。FRP(即纤维增强复合材料)约束混凝土或FRP约束再生混凝土能满足现代工程结构在复杂恶劣条件下的工作需要，被广泛地应用于各种工程结构。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种含固废物再生混凝土的生态组合柱，开拓FRP和胶合竹板在新建园林建筑结构中的应用，提高建筑垃圾固废物的消纳量，简单高效地实现“以竹代钢”。本专利技术的另一目的是提供一种含固废物再生混凝土的生态组合柱的制作方法。该方法可简单高效地形成FRP-胶合竹板层约束的含固废物再生混凝土的生态组合柱。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种含固废物再生混凝土的生态组合柱，包括含固废物的再生混凝土、胶合竹板层、FRP和内衬环；胶合竹板层黏结于再生混凝土的外表面，内衬环嵌于再生混凝土内，且外表面与胶合竹板层黏结；FRP环向缠绕黏结于胶合竹板层的外表面。作为一种优选，FRP为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)、玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)、钢纤维增强复合材料和竹纤维增强复合材料中的任意一种。FRP为胶合竹板层和再生混凝土提供足够的横向约束力，抑制胶合竹板层的受力局部屈曲和开胶破坏，有效解决生态组合柱拼合界面黏结强度不够、轴向和侧向受力变形不协调、横截面应力梯度差的技术问题，增强整体套管复合效应和稳定性，可改变生态组合柱的受力破坏模式而大幅提高其抗压和抗弯承载能力；FRP还可作为保护层解决胶合竹板层、再生混凝土抗腐蚀等长期耐久性能欠缺的问题。作为一种优选，胶合竹板层由若干胶合竹板积材黏结而成，相邻胶合竹板积材的接合方式为交错卡接合或平行正接合或两者的复合接合方式；胶合竹板积材由若干长条形的单层胶合竹板逐层黏结而成。胶合竹板层的制造和装配灵活，实现不同的横截面复合约束效果，一定程度上解决胶合竹板层积材拼装界面粘结强度不够、轴向和侧向变形不协调、胶合竹板开胶破坏的技术问题。作为一种优选，胶合竹板为竹层积材、竹集成材和重组竹中任意一种；竹层积材为竹席竹胶板和竹帘竹胶板中任意一种或两种。此类型的胶合竹板具有很好的弹性变形能力，作为替代钢筋或型钢的增强材料为生态组合柱提供抗压、抗剪、抗弯、抗震能力，可解决单一的再生混凝土柱刚度过大而变形能力小、单一胶合竹板空腔柱刚度太小而变形太大的技术难题；结合约束拉杆的使用，胶合竹板层可减少昂贵的FRP用量而提高约束效果，还能减少再生混凝土用量，降低生态组合柱的自重从而减小结构的地震反应。制作时，以胶合竹板空腔柱作为FRP的缠绕内衬模具，省略原有FRP脱模工序，为预制生产提供便捷。作为一种优选，单层胶合竹板之间、环向缠绕的FRP之间、胶合竹板层与FRP之间、胶合竹板层与再生混凝土之间通过树脂结构胶黏结。作为一种优选，再生混凝土的骨料为普通再生混凝土粗骨料、黏土砖粗骨料、碎陶瓷粗骨料、碎玻璃粗骨料、废弃橡胶骨料和粉尘固废物中的任意一种或多种。填灌含固废物的再生混凝土，大量消纳固废物。作为一种优选，生态组合柱还包括若干约束拉杆；约束拉杆的两端设有螺纹，配合有用于固定的螺帽；约束拉杆横向贯穿再生混凝土、胶合竹板层和FRP。作为一种优选，若干约束拉杆沿生态组合柱的柱体的轴向排列设置，不同方向的约束拉杆交错布置。约束拉杆间距与生态组合柱横截面短边之比为3-4，每个胶合竹板空腔柱的单向布置1-2列有序的约束拉杆。约束拉杆实现不同的横向约束效果，满足约束与制造简捷的平衡；约束拉杆结合胶合竹板层和FRP的约束，提供足够的横向约束力，可有效解决不同基体材料拼合界面粘结强度不够、轴向和侧向变形不协调、横截面应力梯度过大、胶合竹板层易开胶的技术难题，增强生态组合柱整体套管复合效应和稳定性，改变受力破坏模式而大幅提高其承载能力。一种含固废物再生混凝土的生态组合柱的制作方法，包括以下步骤：S1：根据所需生态组合柱的形状尺寸裁切单层胶合竹板，用树脂结构胶将单层胶合竹板黏结为胶合竹板积材；S2：以内衬环为内模，在内衬环外壁涂刷结构胶后将胶合竹板积材分别黏结在内衬环的外壁上，胶合竹板积材采用交错卡接合或平行正接合或两者的复合接合方式接合得到胶合竹板空腔柱；S3：将FRP环向逐层缠绕包裹胶合竹板空腔柱，环向逐层缠绕的FRP之间、胶合竹板空腔柱与最内层FRP之间采用树脂结构胶黏结；S4：将含固废物的再生混凝土灌入胶合竹板空腔柱内，养护形成FRP-胶合竹板层约束的含固废物的再生混凝土生态组合柱。作为一种优选，对于包含约束拉杆的生态组合柱，步骤S1中，在完成的胶合竹板积材上钻用于安装约束拉杆的孔；在步骤S2中，在胶合竹板空腔柱上横向插入约束拉杆并用螺帽固定。本专利技术的原理是：通过调节FRP和胶合竹板层的横截面含量比，并辅以适当数量的横向设置的约束拉杆，基于再生混凝土的微膨胀形成FRP-胶合竹板层的自约束套管效应，通过胶合竹板层、FRP、再生混凝土和约束拉杆的相互作用和取长补短，解决不同材料拼合界面粘结强度不够、轴向和侧向受力变形不协调、横截面应力梯度过大、胶合竹板层局部易开胶和长期耐久性欠缺的技术问题。在不采用钢管或钢筋增强的条件下，生态组合柱获得较好的套管复合效果，抗压承载力高、抗震性能和耐久性能好、绿色环保、制造成本低廉，可免模生产施工。总的说来，本专利技术具有如下优点：1.本专利技术通过调节FRP和胶合竹板层的横截面含量比，并辅以适当数量的横向设置的约束拉杆，基于再生混凝土的微膨胀形成FRP-胶合竹板层的自约束套管效应，通过胶合竹板层、FRP、再生混凝土和约束拉杆的相互作用和取长补短，解决不同材料拼合界面粘结强度不够、轴向和侧向受力变形不协调、横截面应力梯度过大、胶合竹板层局部易开胶和长期耐久性欠缺的技术问题。通过FRP、胶合竹板和再生混凝土协同作用机制的剖析，在不采用钢管或钢筋增强的条件下，生态组合柱获得了超预期的复合效果。2.集成开发利用FRP、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：包括含固废物的再生混凝土、胶合竹板层、FRP和内衬环；胶合竹板层黏结于再生混凝土的外表面，内衬环嵌于再生混凝土内，且外表面与胶合竹板层黏结；FRP环向缠绕黏结于胶合竹板层的外表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：包括含固废物的再生混凝土、胶合竹板层、FRP和内衬环；胶合竹板层黏结于再生混凝土的外表面，内衬环嵌于再生混凝土内，且外表面与胶合竹板层黏结；FRP环向缠绕黏结于胶合竹板层的外表面。


2.按照权利要求1所述的含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：FRP为碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、钢纤维增强复合材料和竹纤维增强复合材料中的任意一种。


3.按照权利要求1所述的含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：胶合竹板层由若干胶合竹板积材黏结而成，相邻胶合竹板积材的接合方式为交错卡接合或平行正接合或两者的复合接合方式；胶合竹板积材由若干长条形的单层胶合竹板逐层黏结而成。


4.按照权利要求3所述的含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：单层胶合竹板为竹层积材、竹集成材和重组竹中任意一种；竹层积材为竹席竹胶板和竹帘竹胶板中任意一种或两种。


5.按照权利要求3所述的含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：单层胶合竹板之间、环向缠绕的FRP之间、胶合竹板层与FRP之间、胶合竹板层与再生混凝土之间通过树脂结构胶黏结。


6.按照权利要求1所述的含固废物再生混凝土的生态组合柱，其特征在于：再生混凝土的骨料为普通再生混凝土粗骨料、黏土砖粗骨料、碎陶瓷粗骨料、碎玻璃粗骨料、废弃橡胶骨料...

【专利技术属性】
技术研发人员：周靖，周含航，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44