一种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件及制备方法技术

一种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件及制备方法，属于建筑领域。本发明专利技术包括混杂纤维缠绕钢管和钢管内部浇筑活性粉末混凝土，该构件与传统钢管高强混凝土组合柱、单一纤维FRP管约束高强混凝土构件相比，可提高承载力、变形能力、抗震性能和耐久性。该发明专利技术适用于混凝土组合柱结构技术领域，既可用于新建结构，也可以用于对钢管活性粉末混凝土柱的加固提升工程。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于建筑领域。本专利技术包括混杂纤维缠绕钢管和钢管内部浇筑活性粉末混凝土，该构件与传统钢管高强混凝土组合柱、单一纤维FRP管约束高强混凝土构件相比，可提高承载力、变形能力、抗震性能和耐久性。该专利技术适用于混凝土组合柱结构
，既可用于新建结构，也可以用于对钢管活性粉末混凝土柱的加固提升工程。【专利说明】
本专利技术的目的在于提供了一种混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土(RPC)构件，适用于混凝土组合构件(柱、梁)结构
，属于建筑领域。技术背景用混杂纤维缠绕钢管约束RPC，形成了一种新型组合柱一混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土柱、梁等构件。RPC是一种闻强度、闻朝性、闻耐久的超闻强混凝土。其基本配制原理是:通过提高组分的细度与活性、最大程度地减少材料内部的缺陷，以获得超高强度与高耐久性；通过掺微细钢纤维改善变形能力。但RPC在高应力或复杂受力状态下，易产生爆裂性脆性破坏，其安全性大大降低，影响了其在实际工程中的应用。为解决RPC变形能力不足、易发生脆性破坏的问题，国内外学者采用钢管约束活性粉末混凝土，提高延性，防止RPC发生脆性破坏。但由于钢的泊松比大于RPC的初始泊松比，所以钢管活性粉末混凝土构件在加载初期，约束力小，出现RPC和钢管的脱离的现象，而且钢管暴露在外面，容易发生腐蚀。
技术实现思路
为了克服钢管约束RPC存在的问题，本专利技术提供了混杂纤维缠绕约束钢管RPC构件及制备方法。即在钢管外缠绕混杂纤维FRP，采用混杂纤维制备的FRP，有伪屈服现象，具有应变硬化特征、多级延性破坏、延性高等特点，类似于钢材一样的屈服，可以克服单一 FRP脆性大的不足，不但可以提高柱承载力、变形能力，而且可以提高组合柱耐久性。本专利技术的目的在于提供了一种混杂纤维缠绕钢管内置RPC柱，该构件与传统钢管高强混凝土组合柱、单一纤维FRP管约束RPC柱相比，可提高承载力、变形能力和抗震性能。为实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案:本专利技术一种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件，其特征在于，包括混杂纤维布缠绕钢管和填充在混杂纤缠绕维钢管中的活性粉末混凝土。所述的混杂纤维布指碳纤维布、芳纶纤维布、高强玻璃纤维布或玄武岩纤维布，所述混杂纤维布缠绕钢管是在钢管外缠绕一种双向纤维布作为一层，刷环氧胶后再缠绕另一种双向纤维布，依次类推，形成层间混杂。所述的混杂纤维布缠绕，纤维的混杂方式可由层间混杂替换为层内混杂，即同一层纤维布是由多品种纤维丝组成。层间混杂为每一层布为单一的纤维种类，层内混杂为每一层布为两种或多种纤维混杂成的布，优选缠绕3-4层纤维布；优选最外层为双向碳纤维布或芳纶纤维布，再优化为紧贴钢管外表面为玻璃纤维或玄武岩纤维布。纤维布优选厚度0.18-0.24_。所述的缠绕纤维布为双向纤维布，纤维角度有多种。所述的活性粉末混凝土柱体截面的形状为圆形或椭圆形。一种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件的制备方法，具体制作步骤如下:I)按照设计要求，确定钢管直径、厚度；2)将钢管表面打磨干净，涂环氧胶，缠绕第一层纤维布，涂环氧胶；再缠绕第二层纤维布，涂环氧胶，再缠绕第三层纤维布，涂环氧胶，依次类推；3)待步骤2)涂环氧胶的混杂纤维(FRP)完全固化后，将缠绕混杂纤维的钢管作为模板，在管内浇筑活性粉末混凝土，并进行养护。在钢管外部缠绕双向纤维布，钢材与混杂FRP材料之间互补性极强，将钢材和FRP两种性能不同的材料混合，实现了优势互补。钢与混杂FRP混合使用后形成的钢-混杂FRP管具有稳定的二次刚度，可以有效控制结构的变形，实现了 “中震可修”，对于重要结构实现由“大震不到”，到“大震可修”的转变。采用双向混杂纤维布缠绕钢管，克服了钢管约束RPC在加载初期钢管约束作用小，钢管与RPC易脱空等明显不足，即在加载初期钢管和混杂FRP就共同产生约束作用，改善了约束效果，防止了钢管脱空；混杂纤维缠绕钢管，可以克服钢管屈服后，变形大，约束力不再增加的不足，而混杂纤维约束钢管，当钢管屈服后，FRP发挥作用，总的约束力仍然上升；且混杂纤维可以按照设计者的意图调整混杂纤维品种、比例和缠绕方向，最大限度发挥混杂FRP的约束效果，使得FRP的弹性模量、泊松比、强度和约束力、变形能力等按照设计要求制备。同时，FRP管还可以作为钢管的保护外壳，提高钢管防腐耐久性。因此，混杂FRP缠绕钢管活性粉末混凝土柱比钢管活性粉末混凝土柱和单一纤维缠绕钢管约束RPC柱，具有更高的承载力、更好的变形性能和抗震性能，可用在盐度大、湿度高等不利环境下。混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土构件是一种十分合理的结构构件，外围缠绕的混杂FRP既可以有效地约束钢管和核心混凝土，提高承载力和变形能力；又可以保护外部钢管，防止腐蚀。混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土柱具有特点:(I) RPC是一种超高强材料。(2)混杂纤维缠绕钢管对核心RPC产生约束，使核心RPC处于三向受力状态，更增强了构件的承载力。(3)混杂纤维缠绕钢管，克服了钢管约束RPC在受力初期钢管作用小、钢管与混凝土脱空的不足。(4)缠绕的混杂纤维弥补了钢管屈服后约束力不再增加的不足，缠绕混杂纤维的钢管具有应变硬化特征，钢管屈服后，纤维发挥约束作用。(5)混杂纤维缠绕钢管克服了单一纤维缠绕钢管变形能力不足的问题。(6)钢与混杂FRP混合使用后形成的钢-混杂FRP管具有稳定的二次刚度，可有效控制结构的变形，实现“中震可修”，对于重要结构实现由“大震不到”，到“大震可修”的转变。(7)外部缠绕纤维是钢管的保护外壳，FRP管具有良好的耐腐蚀性，纤维缠绕钢管RPC构件可用在盐度大、湿度高等不利环境下，从而解决了钢管混凝土构件的腐蚀问题。(8)混杂纤维缠绕钢管不但具有极强的套箍作用，而且具有良好的变形性能，能显著降低核心RPC的脆性，大幅度提高柱的延性和耗能性能，使得混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土柱具有良好的抗震性能。(9)钢管是活性粉末混凝土的模具，不用单独支模具。因此，混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土柱/梁综合了混杂FRP管混凝土柱/梁和钢管活性粉末混凝土柱/梁的优点，具有很高的承载力、良好的变形性能及耐腐蚀性能，将在桥梁、超高层建筑、大跨结构等工程，或在海洋环境、受化学腐蚀的结构工程中具有推广应用价值。混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土柱继承并整合了钢管活性粉末混凝土与混杂FRP管约束的优点:混杂纤维缠绕钢管活性粉末混凝土构件通过混杂FRP、钢和活性粉末混凝土的合理搭配，充分利用了各类材料的性能，增加了材料的利用率。【专利附图】【附图说明】图1三种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件示意图；图2四种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件示意图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作进一步说明:实施例1:现结合附图1对本专利技术作进一步说明:首先按照设计要求工厂制备钢管；将钢管表面处理干净，涂环氧胶；缠绕混杂纤维；在钢管内浇筑活性粉末混凝土。本实施例中的柱体采用直径350mm的圆柱，柱体长度为2.lm。活性粉末混凝土抗压强度145_160MPa。3种混杂纤维缠绕于钢管外部，混杂方式为层间混杂，由内向外包裹双向玻璃纤维布、碳纤维布和芳纟仑纤维布。其中双向碳纤维布厚度0.19mm,抗拉强度4420MPa,弹性模量2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混杂纤维缠绕钢管内置活性粉末混凝土构件，其特征在于，包括混杂纤维布缠绕钢管和填充在混杂纤维钢管中的活性粉末混凝土。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宗才，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：