基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏制造技术

本发明专利技术涉及基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，包括再生缓冲吸能材料和钢制外壳，所述再生缓冲吸能材料由建筑垃圾为原料制备而成，所述再生缓冲吸能材料填充在钢制外壳内部，形成复合式结构。本发明专利技术在提升防撞护栏缓冲性能的同时实现建筑垃圾循环利用，解决了建筑垃圾资源化利用难及现有防撞护栏在缓冲和阻拦功能之间存在相互制约的问题，且具有轻量化、导向性好、造价低且便于安装施工和更换等优点，不仅有助于减少碰撞事故人员损伤，保障公共安全，而且拓展了建筑垃圾资源化利用领域，为建筑垃圾资源化提供了新思路，具有极大的社会、环境和经济效益，应用和推广前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏
本专利技术涉及建筑垃圾资源化利用及道路交通设施
，更具体地说，涉及一种基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏。
技术介绍
对建筑垃圾进行资源化再利用是处理建筑垃圾问题的必经环节，目前我国建筑垃圾资源化利用率低(不到15％)，资源化利用途径较为单一(仅以道路基层、垫层材料和部分建筑再生制品为主)，主要原因之一就在于建筑垃圾再生产品在强度和性能上较天然材料制品还具有较大差距，且其强度和性能提升仍存在技术、成本和社会接受度等多方面的限制，使再生产品难以得到大范围、高值高等级和多领域的应用。目前我国最为常见的防撞护栏主要包括刚性混凝土护栏和半刚性波形梁护栏两种。其中现有混凝土护栏虽然阻拦性能好，但缓冲性能不足，在高速碰撞下人员车辆损伤较大；且存在重量较大，不适用于桥梁及软路基路面等问题；现有波形梁护栏虽然缓冲和导向性能好，但阻拦功能较弱，对于微型车辆和大吨位重型车辆，容易出现钻入护栏下方或跃出护栏等情况，另外其对立柱刚度、土基承载力及梁的抗拉强度要求高，且存在造价和维护成本高等问题。中国专利技术专利公布号CN108585636A[一种环保发泡水泥及其制备方法]，该专利通过对建筑垃圾的研磨，然后达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》技术标准，用以建筑垃圾研磨的再生粉替代粉煤灰制备发泡水泥用于发泡水泥的常规应用领域——保温材料，建筑垃圾破碎筛分碾磨至粉料，会增加原料的制作成本，加之替代粉煤灰的比例有限，不利于建筑垃圾大体量的消纳利用。中国专利技术专利公布号CN107700391A[采用泡沫混凝土减轻车辆撞击效应的方法及防护装置]，该专利虽涉及通过吸能材料减轻车辆碰撞效应，但其思路是通过设置泡沫混凝土层和普通混凝土层来抵御撞击，并根据撞击作用确定撞击面形状和混凝土密度及厚度，其具体装置为由泡沫混凝土层和普通混凝土层相连的长方体。该专利中防护装置与道路护栏有较大区别：①道路护栏迎撞面和材料厚度取决于对车辆的导向性和道路限宽，不能随意设置；②防撞护栏除对吸收能量有需求外还必须考虑阻拦功能和导向功能，碰撞方式与该专利所述不同，③该装置在高速碰撞下由于泡沫混凝土抗拉强度较低易发生材料脱离，形成的脱离件易对车辆及人员造成二次损伤；④道路护栏多为露天使用，而泡沫混凝土材料易开裂吸水、耐久性差，不适合直接用于道路护栏。中国技术专利授权公告号CN206570692U[一种改良的混凝土防撞护栏]，该专利是在常规混凝土护栏的车辆撞击部位加装多个竖向呈柱状的防撞构件，防撞构件为钢板弯制成的几字形构件，内部填充聚氨酯泡沫和水泥砂浆，以此达到在碰撞下吸收能量，保护失控车辆和防撞护栏的目的。该专利在能量吸收和调整失控车辆上存在以下缺陷：①加装的防撞构件，其刚度直接影响护栏的导向功能，车辆与其碰撞后行驶方向可能将受到较大影响，无法平滑驶入正常路径；②该防撞构件在碰撞下易发生脱离，形成的脱离件易侵入车辆和道路，造成二次事故；③该防撞构件增大了护栏对车辆的阻力，会对车辆造成较大损坏；④由于缓冲材料的吸能效果取决于材料的厚度和缓冲空间，因此局部小范围的填充较难发挥缓冲吸能效果。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，解决了建筑垃圾资源化利用难及现有防撞护栏在缓冲和阻拦功能之间存在相互制约的问题，且具有轻量化、导向性好、造价低且便于安装施工和更换等优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，包括再生缓冲吸能材料和钢制外壳，所述再生缓冲吸能材料由建筑垃圾为原料制备而成，所述再生缓冲吸能材料填充在钢制外壳内部，形成复合式结构。上述方案中，所述钢制外壳包括迎撞面钢板、非迎撞面钢板和顶板，所述钢制外壳内部设有纵向肋板和竖向肋板。上述方案中，所述迎撞面钢板厚度为2-8mm，非迎撞面钢板厚度为4-10mm，顶板厚度为2-8mm，纵向肋板厚度为4-10mm，竖向肋板厚度为4-10mm。上述方案中，所述再生缓冲吸能材料包括以下组分，按重量百分比计为：建筑垃圾100份、水泥60～120份、水50～100份、发泡剂0.5～3份、减水剂0.5～5份、碱激发剂0～8份、纤维0.5～3份、速凝剂1～5份。上述方案中，所述建筑垃圾为废弃的混凝土、砂浆块、砖瓦、石块、玻璃、陶瓷、橡胶等中的任意一种或几种混合物破碎而成，破碎后建筑垃圾的粒径≤4.75mm。上述方案中，所述缓冲吸能材料的密度为300-1000kg/m3。上述方案中，所述缓冲吸能材料内部闭合泡孔的孔径不超过1mm，泡孔率在50％～80％之间。合理的孔径以及较高的泡孔率，使得在碰撞冲击载荷作用下更易进入塑性变形阶段，冲击波在闭合泡壁与泡孔之间不断的反射和透射，能量逐级吸收与衰减，以达到良好的吸能缓冲效果。本专利技术工作原理如下：本专利技术利用复合结构的高应变率相关性、钢制外壳的低阻和塑性以及再生缓冲材料的微观变形特征等机理，通过将再生缓冲吸能材料、钢制外壳、纵肋和竖肋等有机组合成复合结构，充分发挥其缓冲吸能作用，有效减少车辆碰撞作用下，司乘人员的加速度冲击响应，吸收碰撞能量，降低车辆及车内人员在撞击下的损伤，达到保护司乘人员人身安全的目的。当碰撞发生时，车辆首先与钢制外壳发生作用，由于该复合结构的高应变率相关性以及钢制外壳的低阻性，车辆速度矢量方向改变至与护栏纵向平行，车辆与防撞护栏的作用时间延长。在这个过程中，除小部分能量继续以动能形式保留于车辆外，大部分能量通过钢制外壳的塑性形变传递至护栏内部再生缓冲材料中，起到减小车辆形变及司乘人员加速度冲击响应的作用。再生缓冲材料在高速冲击荷载下迅速出现独特的微观组织变化和响应行为，包括出现微孔的压缩、坍塌和破裂等溃缩形变，以及再生砂粉的位移、嵌挤和摩擦，最终将传入的能量转化为材料内能，完成缓冲吸能过程。实施本专利技术的基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，具有以下有益效果：1、本专利技术所述的再生缓冲吸能材料，是以建筑垃圾为原料制备而成，实现了建筑垃圾循环利用，拓展了建筑垃圾资源化利用领域，提升了建筑垃圾再生产品的附加值和利用等级，环保效益显著。2、本专利技术所述的再生缓冲吸能材料，是具有低强度、低密度和高孔隙率等特性的再生材料，通过碰撞时触发其材料微观组织变化和响应来吸收碰撞能量，具有良好的缓冲吸能性质。3、本专利技术所述的再生缓冲吸能材料，具备自流平、自密实、可现浇、耐久性好等优势，施工方便，且造价低廉。另外，该缓冲吸能材料密度仅为300-1000kg/m3(常规钢筋混凝土护栏材料密度约为1500-2000kg/m3)，轻量化特征显著，可大幅削减桥梁、路基载荷。4、本专利技术中，再生缓冲吸能材料与钢制外壳、纵向肋板和竖向肋板形成复合式结构，各部分相互配合，有效解决了现有防撞护栏在缓冲和阻拦功能之间存在相互制约的问题，在保证良好阻拦、导向功能的同时，提升了护栏缓冲性能，有助于减少碰撞事故人员损伤，保障公共安全。5、本专利技术所述的钢制外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，其特征在于，包括再生缓冲吸能材料和钢制外壳，所述再生缓冲吸能材料由建筑垃圾为原料制备而成，所述再生缓冲吸能材料填充在钢制外壳内部，形成复合式结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，其特征在于，包括再生缓冲吸能材料和钢制外壳，所述再生缓冲吸能材料由建筑垃圾为原料制备而成，所述再生缓冲吸能材料填充在钢制外壳内部，形成复合式结构。


2.根据权利要求1所述的基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，其特征在于，所述钢制外壳包括迎撞面钢板、非迎撞面钢板和顶板，所述钢制外壳内部设有纵向肋板和竖向肋板。


3.根据权利要求2所述的基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，其特征在于，所述迎撞面钢板厚度为2-8mm，非迎撞面钢板厚度为4-10mm，顶板厚度为2-8mm，纵向肋板厚度为4-10mm，竖向肋板厚度为4-10mm。


4.根据权利要求1所述的基于建筑垃圾再利用的复合式缓冲防撞护栏，其特征在于，所述再生缓冲吸能材料包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，王开强，陈波，姜维，张喆，杨帆，
申请(专利权)人：中建三局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42