采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，包括：复合材料管；复合材料拉挤型材，所述复合材料拉挤型材沿所述复合材料管的轴向延伸地嵌设在所述复合材料管内并通过海水海砂混凝土固定，所述复合材料拉挤型材具有至少一个抵抗弯矩的分支板。根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，可以避免采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱在施工阶段发生失稳，大大提高了组合柱的抗压弯性能，复合材料拉挤型材的分支板便于与其它型材连接、传力均匀，而且本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱可直接使用海水海砂混凝土，对环境友好，有利于可持续发展。
【专利说明】采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑结构【技术领域】，具体地，涉及一种采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱。
【背景技术】
[0002]复合材料一般是由高性能纤维和树脂基体组成，具有很强的耐腐蚀能力，同时还有轻质、高强、成型方便等优点，现在已广泛应用于结构工程中，显示了良好的力学性能和耐久性。它可与传统材料(混凝土、钢材、木材等)通过合理的组合形式共同受力，其中的典型应用之一就是复合材料管混凝土柱。
[0003]复合材料管混凝土柱以预制的复合材料管为模板，在管内浇筑混凝土形成复合材料管混凝土柱。复合材料管对内部混凝土起约束作用，可以极大地提高混凝土的强度和变形能力，同时混凝土也可防止复合材料管的屈曲破坏。但是，目前复合材料管混凝土柱在工程中的应用还比较有限，主要有以下三个原因:
[0004](I)在施工过程中，复合材料管单独作为耐侧压模板提供的刚度比较有限，构件长细比较大或复合材料管壁较薄时，湿混凝土的自重可能会使柱子整体失稳而产生过量的变形。
[0005](2)目前复合材料管混凝土柱中主要考虑利用复合材料管对混凝土的环向约束作用，管中纤维主要沿环向或接近环向布置，轴压作用下构件的承载力和刚度都很高，但在压弯作用下，复合材料管对混凝土的约束作用不显著，构件的压弯性能较低。
[0006](3)现有的技术中复合材料管混凝土柱与梁之间的连接方式较少，原因是外部的复合材料管不利于节点连接，尤其是圆形截面的复合材料管。
[0007]另外，目前我国的工程建设年均消耗100亿吨砂石骨料和20亿立方米的淡水,给陆地资源和环境带来很大的负担。而自然界中海水和海水资源比较丰富，但由于会造成钢筋锈蚀进而引起结构破坏，所以，目前还无法直接用于混凝土中。
【发明内容】
[0008]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0009]为此，本发明提出一种采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，所述采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的抗压弯能力强、性能稳定。
[0010]根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，包括:复合材料管；复合材料拉挤型材，所述复合材料拉挤型材沿所述复合材料管的轴向延伸地嵌设在所述复合材料管内并通过海水海砂混凝土固定，所述复合材料拉挤型材具有至少一个抵抗弯矩的分支板。
[0011]根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，复合材料管内设置复合材料拉挤型材，可以避免采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱在施工阶段发生失稳，大大提高了组合柱的抗压弯性能，复合材料拉挤型材的分支板便于与其它型材连接、传力均匀，有利于该构件与高性能的复合材料拉挤型材梁一起推广应用，海水海砂混凝土可就地取材，现场拌合海水海砂混凝土即可进行浇注，减少了材料的运输量和成本，大大降低了建造过程中的碳排放量，有利于可持续发展。
[0012]另外，根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，还可以具有如下附加的技术特征:
[0013]根据本发明的一个实施例，所述复合材料管通过缠绕或者拉绕工艺制备而成，所述复合材料管中纤维沿纵向和横向布置，并且纵向纤维与横向纤维的体积比为1:2。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述复合材料管的截面为圆形。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材具有两个所述分支板，两个所述分支板垂直相连。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，其中两个所述分支板相连形成直角，另外两个所述分支板相连形成直角，两组所述分支板所形成的两个直角朝向相背。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，四个所述分支板成十字形排列。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述复合材料拉挤型材具有八个所述分支板，其中四个所述分支板成十字形排列，另外四个所述分支板分别与成十字形排列的四个所述分支板的自由端垂直相连。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述复合材料管的截面为椭圆形，所述复合材料拉挤型材的截面为工字形、槽型、一字形或者矩形。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述复合材料管的截面为矩形或者圆角矩形，所述复合材料拉挤型材的截面为工字形、T形或者槽型。
[0021]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0023]图1是根据本发明的一个实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的结构示意图；
[0024]图2是图1的根据本发明的一个实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的截面示意图；
[0025]图3是根据本发明的一个实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的截面示意图；
[0026]图4是根据本发明的再一个实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的截面示意图；
[0027]图5是根据本发明的又一个实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱的截面示意图。
[0028]附图标记:
[0029]采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100 ；
[0030]复合材料管10 ;复合材料拉挤型材20 ;分支板21 ;海水海砂混凝土 30。
【具体实施方式】
[0031]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0032]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0033]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0035]下面首先结合附图1-图5具体描述根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100。
[0036]根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100包括复合材料管10和复合材料拉挤型材20。具体而言，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，复合材料拉挤型材20具有至少一个抵抗弯矩的分支板21。
[0037]换言之，采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100主要由复合材料管10和复合材料拉挤型材20组成，具体地，复合材料拉挤型材20具有至少一个抵抗弯矩的分支板21，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地设在复合材料管10内且与复合材料管10的内壁间隔开，复合材料管10内可直接使用海水海砂混凝土 30浇注以使复合材料拉挤型材20固定在复合材料管10内，即不经处理的海水和海砂配置的混凝土可以直接浇注于复合材料管10和内部的复合材料拉挤型材20之间的空腔中。
[0038]由此，根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100，在复合材料管10内设置复合材料拉挤型材20，可以避免构件在施工阶段发生失稳，大大提高了构件的抗压弯性能，复合材料拉挤型材20的分支板21便于与其它型材连接、传力均匀，有利于该构件与高性能的复合材料拉挤型材梁一起推广应用，海水海砂混凝土 30可就地取材，现场拌合海水海砂混凝土 30即可进行浇注，减少了材料的运输量和成本，大大降低了建造过程中的碳排放量，有利于可持续发展。
[0039]根据本发明的一个实施例，复合材料管10通过缠绕或者拉绕工艺制备而成，复合材料管10中纤维沿纵向和横向布置，并且纵向纤维与横向纤维的体积比为1:2。
[0040]也就是说，复合材料管10采用缠绕或新型拉挤工艺制成，复合材料管10中纤维主要沿纵向和环向布置，优选地，纵向纤维和环向布置的横向纤维的体积比为1:2。由此，复合材料管10中布置一定比例的纵向纤维和横向纤维，有利于采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100承受压弯作用。
[0041]下面通过多个实施例对根据本发明的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100进行详细描述。
[0042]实施例一
[0043]如图3所示，复合材料管10的截面为圆形，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定。
[0044]在本发明实施例的一个示例中，复合材料拉挤型材20具有两个分支板21，两个分支板21垂直相连。
[0045]也就是说，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，复合材料拉挤型材20具有两个分支板21，每个分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体，一个分支板21的沿复合材料管10的轴向延伸的一端与另一个分支板21的沿复合材料管10的轴向延伸的一端垂直相连，使采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的截面为如图3所示的第一个截面，其中，复合材料拉挤型材20的两个分支板21可以一体形成。
[0046]在本发明实施例的再一个示例中，复合材料拉挤型材20具有四个分支板21，其中两个分支板21相连形成直角，另外两个分支板21相连形成直角，两组分支板21所形成的两个直角朝向相背。
[0047]换言之，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，复合材料拉挤型材20包括四个分支板21，每个分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体，具体地，复合材料拉挤型材20的四个分支板21两两一组，每组的两个分支板21的沿复合材料管10的轴向延伸的一端互相垂直相连，两组分支板21所形成的两个直角相背设置，使采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的截面为如图3所示的第二个截面。
[0048]在本发明实施例的又一个示例中，复合材料拉挤型材20具有四个分支板21，四个分支板21成十字形排列。
[0049]换言之，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，复合材料拉挤型材20具有四个分支板21，每个分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体，四个分支板21的沿复合材料管10的轴向延伸的一端互相垂直相连以使复合材料拉挤型材20的截面形成十字形。
[0050]在本发明实施例的又一个示例中，复合材料拉挤型材20具有八个分支板21，其中四个分支板21成十字形排列，另外四个分支板21分别与成十字形排列的四个分支板21的自由端垂直相连。
[0051 ] 也就是说，复合材料拉挤型材20包括八个分支板21，每个分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体，其中四个分支板21的沿复合材料管10的轴向延伸的一端相互垂直相连以使其截面形状为十字形，另外四个分支板21分别与成十字形排列的四个分支板21的另一端垂直相连，复合材料拉挤型材20的八个分支板21的截面形成缺四个角的田字形，复合材料拉挤型材20的八个分支板21可以一体形成以保证整个构件的稳定性。
[0052]由此，施工过程中，内嵌在复合材料管10内的复合材料拉挤型材20可与复合材料管10 —起作为耐侧压模板，复合材料拉挤型材20的多种截面的分支板21组合提供了足够的截面刚度，可以避免采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100在施工阶段发生整体失稳，再者，在压弯作用下，内嵌的复合材料拉挤型材20作为劲性骨架可大幅度提高采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的受力性能。
[0053]实施例二
[0054]如图4所示，复合材料管10的截面为椭圆形，复合材料拉挤型材20的截面为工字形、槽型、一字形或者矩形。
[0055]也就是说，复合材料拉挤型材20沿复合材料管10的轴向延伸地嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，其中，复合材料拉挤型材20具有抵抗弯矩的分支板21，分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体。具体地，复合材料拉挤型材20的截面可以成一字形，复合材料拉挤型材20的分支板21也可以包括三个，三个分支板21的截面成工字形、槽型排列，复合材料拉挤型材20的分支板21还可以包括四个，四个分支板21的截面成口字形排列。
[0056]实施例三
[0057]复合材料管10的截面为矩形或者圆角矩形，复合材料拉挤型材20的截面为工字形、T形或者槽型。换言之，采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的截面可以为如图5所示的截面，即复合材料管10的截面为矩形或者圆角矩形，复合材料拉挤型材20具有抵抗弯矩的分支板21，分支板21沿复合材料管10的轴向延伸形成板体，复合材料拉挤型材20的截面可以成工字形、T形或者槽型排列，也可以成工字形、T形或者槽型的组合排列。
[0058]施工时先将复合材料拉挤型材20和复合材料管10安装在设计规定的位置，保持两者之间的轴线竖直，当复合材料管10和复合材料拉挤型材20在竖向都需要接长时，应避免复合材料拉挤型材20和复合材料管10的接缝处于同一平面，保证施工质量。
[0059]需要说明的是，复合材料拉挤型材20嵌设在复合材料管10内并通过海水海砂混凝土 30固定，其中，复合材料拉挤型材20主要用于抵抗弯矩作用，其截面形状可根据工程需要选择，并且复合材料拉挤型材20的截面形状不限于工字形、槽形、T字形、十字形、一字形、田字形、圆形或方形，而复合材料管10主要用于约束海水海砂混凝土 30以提高其抗压承载力和延性，可以根据建筑外观、使用功能、所需的承载力和刚度等要求，选择合适截面的复合材料管10。
[0060]因为截面为圆形的复合材料管10对海水海砂混凝土 30的约束作用最强，优选地，根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的复合材料管10可以采用圆形截面，也可根据工程需要选用椭圆形、矩形和圆角矩形中的任一种或其他。
[0061]根据本发明实施例的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
[0062]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0063]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【权利要求】
1.一种采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，包括: 复合材料管； 复合材料拉挤型材，所述复合材料拉挤型材沿所述复合材料管的轴向延伸地嵌设在所述复合材料管内并通过海水海砂混凝土固定，所述复合材料拉挤型材具有至少一个抵抗弯矩的分支板。
2.根据权利要求1所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱,其特征在于，所述复合材料管通过缠绕或者拉绕工艺制备而成，所述复合材料管中纤维沿纵向和横向布置，并且纵向纤维与横向纤维的体积比为1:2。
3.根据权利要求1所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱,其特征在于，所述复合材料管的截面为圆形。
4.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料拉挤型材具有两个所述分支板，两个所述分支板垂直相连。
5.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，其中两个所述分支板相连形成直角，另外两个所述分支板相连形成直角，两组所述分支板所形成的两个直角朝向相背。
6.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料拉挤型材具有四个所述分支板，四个所述分支板成十字形排列。
7.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料拉挤型材具有八个所述分支板，其中四个所述分支板成十字形排列，另外四个所述分支板分别与成十字形排列的四个所述分支板的自由端垂直相连。
8.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料管的截面为椭圆形，所述复合材料拉挤型材的截面为工字形、槽型、一字形或者矩形。
9.根据权利要求3所述的采用海水海砂混凝土的耐海水腐蚀复合材料组合柱，其特征在于，所述复合材料管的截面为矩形或者圆角矩形，所述复合材料拉挤型材的截面为工字形、T形或者槽型。
【文档编号】E04C3/36GK104314232SQ201410568708
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】冯鹏, 王杰, 程实 申请人:清华大学