复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，包括复合材料管、自密实水泥砂浆和若干竹篾片，若干竹篾片均沿复合材料管的轴向方向插入复合材料管内，自密实水泥砂浆填充在复合材料管内；其中，细长杆的横截面面积为a，若干竹篾片的横截面面积为b，b＝0.2a～0.4a。本发明专利技术还涉及复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆的制作方法。本发明专利技术的组合细长杆不含金属材料，具有很好的弹性变形和恢复能力，制造成本低廉、绿色低碳、承载力高、可预制工业化制造，属于工程结构技术领域。属于工程结构技术领域。属于工程结构技术领域。

【技术实现步骤摘要】
复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆及其制备方法


[0001]本专利技术涉及工程结构
，具体涉及复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆及其制备方法。

技术介绍

[0002]镀锌钢管等金属薄壁管在体育场网、各类工程护栏网中作为支撑立杆广泛应用，但此类金属薄壁管的突出缺陷是长期使用的耐久性差，容易锈蚀损坏，长期维护成本比建设成本还高。为解决长期使用耐久性差的问题，纤维增强复合材料管替代金属薄壁管目前有不少应用。但纤维增强复合材料管目前的成本高，且较薄壁的纯纤维增强复合材料管作为护栏立杆，其抗侧刚度和承载力又明显不足。无论是金属薄壁管还是纤维增强复合材料管，均是高能耗生产制作，不切合当前节能减排的要求。因此，研发新型的成本低廉、绿色环保、耐久性好、生产工艺简单、承载力又较高的复合材料细长杆产品非常必要和迫切。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的是：提供一种复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆及其制备方法，解决了金属薄壁管耐久性差，容易锈蚀损坏、维护成本高的问题，同时也解决了现有较薄壁的纤维增强复合材料管承载力不足和成本高的问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，包括复合材料管、自密实水泥砂浆和若干竹篾片，若干竹篾片均沿复合材料管的轴向方向插入复合材料管内，自密实水泥砂浆填充在复合材料管内；其中，细长杆的横截面面积为a，若干竹篾片的横截面面积为b，b＝0.2a～0.4a。外层复合材料管约束竹篾片增强的自密实水泥砂浆，提高不同材料界面的黏结强度，增强整体复合效应和受力稳定性，形成具有良好弹性变形能力和变形恢复能力的组合细长杆。
[0006]作为一种优选，若干竹篾片均为原竹杆破蔑而成，竹篾片的横截面为弧状或矩形，竹篾片的长度和复合材料管的长度一致。
[0007]作为一种优选，自密实水泥砂浆为普通水泥砂浆、细石混凝土浆料或含固废细砂石的再生水泥砂浆。自密实水泥砂浆中的砂石颗粒直径由填充空隙的大小确定，以便于灌注。
[0008]作为一种优选，复合材料管的横截面为圆形、方形或多边形。
[0009]作为一种优选，复合材料管为碳纤维增强复合材料管、玻璃纤维增强复合材料管、芳纶纤维增强复合材料管、玄武岩纤维增强复合材料管、钢纤维增强复合材料管或竹纤维增强复合材料管。
[0010]作为一种优选，竹篾片的数量为两块，两块竹篾片沿复合材料管的中心对称分布。
[0011]复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆的制作方法，包括以下步骤： S1：根
据组合细长杆的功能和承载力要求，先计算确定组合细长杆的截面形状和水泥砂浆的强度，再依据组合细长杆承载能力公式设计复合材料管、竹篾片和自密实水泥砂浆的横截面面积含量；S2：将竹篾片沿复合材料管的轴向方向插入复合材料管内，竹篾片沿复合材料管的中心对称布置，再灌入自密实水泥砂浆得到组合细长杆，将组合细长杆进行常温养护。
[0012]作为一种优选，步骤S2中，插入复合材料管内的竹篾片含水率小于10％，竹篾片与复合材料管内壁保持3
‑
5mm的间距，确保竹篾片与复合材料管之间有可靠粘结作用。
[0013]作为一种优选，竹篾片由原竹杆直接破篾制作，竹篾片的厚度为原始竹杆厚度，竹篾片的横截面为矩形或弧形，将竹篾片去除竹青和竹节处理，再进行烘干到含水率低于10％处理，整个细长杆的横截面面积为a，竹篾片的横截面面积为b，b＝0.2a～0.4a，为组合细长杆提供轴向抗压和侧向抗弯强度，具备“以竹代钢”、“以竹代塑”的承载骨架功能。
[0014]本专利技术的原理：采用预制复合材料管约束竹篾片增强的自密实水泥砂浆，预制复合材料管提供径向约束作用，竹篾片提供轴向抗压和侧向抗弯能力，水泥砂浆提供轴向抗压能力，基于各部件的相互作用解决不同材料物理拼合界面黏结强度不够、变形不协调的问题。同时，预制复合材料管解决竹材和水泥砂浆长期耐久性欠缺的问题，拼装叠合的组合细长杆整体性好，抗压、抗弯和抗震承载能力高，绿色低碳，生产成本低廉。
[0015]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0016]1.本专利技术承载能力高。复合材料管提供径向约束能力，自密实水泥砂浆提供轴向抗压能力，较宽的竹篾片提供轴向抗压和侧向抗弯能力，三种材料协同工作，组合细长杆获得稳定的复合承载能力，能够媲美于金属薄壁管。竹材和纤维增强复合材料的抗拉能力强、韧性大，组合细长杆具备很好的弹性变形能力和弹性恢复能力，能够媲美于原竹杆。复合材料管提高长期使用耐久性，可以部分消除承载能力的离散性。本专利技术的组合细长杆保留了原竹杆的部分优良性能，弥补了原竹杆不具有而又十分必要的性能。
[0017]2.本专利技术制作工艺简单。竹篾片由原竹杆直接破篾制作成横截面为弧形状或矩形状的篾条，无需复杂的再加工处理；水泥砂浆和复合材料管均可为普通的商用材料。复合材料管套住竹篾片，再灌入水泥砂浆，结构构型非常简单，制作工序既少又简捷，可标准化预制生产，工业化适用性强。
[0018]3.本专利技术成品绿色低碳。采用原生态竹杆粗加工而成的竹篾片，且竹篾片用量占比高，可相对减少水泥砂浆和复合材料管的用量，显著降低组合细长杆的重量，成品的生产成本低廉又绿色环保。
[0019]4.应用场景广阔。网球、高尔夫等大型体育场馆的围栏立杆，公路、铁路、河道、光伏发电场等工程围栏立杆，城镇市政工程等用到的细长立杆，量大面广，目前主要为金属薄壁管或塑料管，均可以采用本专利技术的组合细长杆替代，工程应用场景非常广阔。
附图说明
[0020]图1为复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆的立体图。
[0021]图2为复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆的纵向剖面结构示意图。
[0022]图3为组合细长杆横截面外形为圆形的俯视图。
[0023]图4为组合细长杆横截面外形为方形的俯视图。
[0024]图5为组合细长杆横截面外形为正六边形的俯视图。
[0025]图6为不同竹篾片的横截面面积的组合细长杆在不同载荷情况下挠度变化曲线图。
[0026]其中，1
‑
复合材料管，2
‑
自密实水泥砂浆，3
‑
竹篾片。
具体实施方式
[0027]下面将结合具体实施方式来对本专利技术做进一步详细的说明。
[0028]实施例一
[0029]如图1
‑
图5所示，复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，包括复合材料管、自密实水泥砂浆和若干竹篾片，若干竹篾片均沿复合材料管的轴向方向插入复合材料管内，自密实水泥砂浆填充在复合材料管内；其中，细长杆的横截面面积为a，若干竹篾片的横截面面积为b，b＝0.2a。实验结果表明，竹篾片含量小于0.2a时，细长杆侧向抗弯能力偏小，容易压屈和弯曲失效；因此本实施例的竹篾片的横截面面积为＝0.2a，防压屈和防弯曲性能较好(如图6所示)。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特征在于：包括复合材料管、自密实水泥砂浆和若干竹篾片，若干竹篾片均沿复合材料管的轴向方向插入复合材料管内，自密实水泥砂浆填充在复合材料管内；其中，细长杆的横截面面积为a，若干竹篾片的横截面面积为b，b＝0.2a～0.4a。2.按照权利要求1所述的复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特征在于：若干竹篾片均为原竹杆破蔑而成，竹篾片的横截面为弧状或矩形，竹篾片的长度和复合材料管的长度一致。3.按照权利要求1所述的复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特征在于：自密实水泥砂浆为普通水泥砂浆、细石混凝土浆料或含固废细砂石的再生水泥砂浆。4.按照权利要求1所述的复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特征在于：复合材料管的横截面为圆形、方形或多边形。5.按照权利要求1所述的复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特征在于：复合材料管为碳纤维增强复合材料管、玻璃纤维增强复合材料管、芳纶纤维增强复合材料管、玄武岩纤维增强复合材料管、钢纤维增强复合材料管或竹纤维增强复合材料管。6.按照权利要求2所述的复合材料管约束竹篾片水泥砂浆组合细长杆，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵卫锋，周靖，唐任宗，刘术平，
申请(专利权)人：广东建设职业技术学院，
类型：发明
国别省市：