一种FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱及制备方法与流程

本发明土木工程技术领域，具体涉及一种FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱。

背景技术：

面对日益严峻环境污染、日趋紧张的土地供给和日渐耗尽的矿产资源等问题，数量巨大的建筑垃圾势必会加剧人、环境、资源之间的矛盾局面，影响城市生态环境的协调发展，开展建筑垃圾的综合利用已刻不容缓。

据统计，我国每年产生的建筑垃圾，仅废弃混凝土总量就达12000万吨以上。将建筑垃圾中的废弃混凝土破碎后作为再生集料制造建筑结构中的构件，可以解决天然集料资源紧张的问题，实现混凝土的再生与循环利用，实现了可持续发展。

钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，其技术发展已比较成熟，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。而本发明所涉及的FRP管再生混凝土组合柱结合了传统钢筋混凝土，建筑垃圾再利用和FRP新型材料三者的优点，具有造价低，施工简单，工期较短，有利于较好保护生态环境，美化环境等众多优点。且本发明预制建筑垃圾再生混凝土柱带钢钉的特征能解决混凝土与管体粘结力不牢的问题，能使其力学性能和整体性不亚于甚至超过传统钢管混凝土。

技术实现要素：

为提供一种节能环保，整体性能好，并且强度很高的钢管混凝土，本发明提供一种FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱及制作方法。柱体采用FRP复合材料，FRP管同心位置放置侧面带有钢钉的再生块体混凝土预制芯柱，FRP管和预制芯柱之间用再生混凝土浇筑。

为了解决上述问题及实现上述要求，本发明采取如下的技术解决方案：

1、柱选用复合型材料FRP管，FRP管体的长、宽和高依据实际施工要求选择适当的尺寸；内部的再生块体混凝土预制芯柱的长、宽和高依据实际施工要求选择适当的尺寸。

2、再生块体混凝土预制芯柱的外侧带有钢钉，钢钉绕管方向均匀分布, 且钢钉绕管方向间隔10cm，钢钉竖直方向间隔15cm。

3、再生块体混凝土预制芯柱顶端开一个内深30cm的棱台体凹槽，棱台体凹槽上顶面为边长20cm的正方形，底面为边长15cm的正方形，同时再生块体混凝土预制芯柱底端设置一个高25cm的正方体凸起，正方体边长为10cm，可以使上柱节凸起和下段柱节凹槽上下相互对接，在连接处用水泥砂浆固合，形成整体。

4、FRP管与再生块体混凝土预制芯柱之间的夹层采用再生骨料混凝土浇筑。

5、再生块体混凝土预制芯柱的施工工艺：以平放的方式制好成型模板，并提前预埋好吊装弯钩，提前将废旧混凝土块体充分浇水润湿。浇筑时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入新混凝土，其重量比在2:1-4：1之间。待再生块体混凝土预制芯柱成型拆模后，在其上打入钢钉。钢钉绕管方向均匀分布，间隔10cm，竖直方向间隔15cm。钢钉长度为再生块体混凝土预制芯柱到外部FRP管内侧管壁距离的1/4。再生块体混凝土所用块体为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除并去除保护层和全部或部分钢筋之后的废旧混凝土块体。再生块体混凝土所用块体的尺寸应根据实际设计要求选取，不宜过大或过小。块体之间采用新混凝土浇筑，保证结构的整体性。

本发明的创新性：

1、本发明适用于新型材料和混凝土的混合结构，柱体选用复合材料FRP材料，轻质高强、耐腐蚀、耐久性能好，施工便捷，易工业化生产。

2、再生块体混凝土预制芯柱外侧带有均匀分布的钢钉，在浇筑再生骨料混凝土时，能增大FRP管与混凝土界面粘结力，显著提高构件的极限承载力、变形能力和延性，有效的防止FRP管与混凝土界面脱空，并且提高FRP管对核心混凝土的约束作用，可以保持更好的稳定性，保证结构的强度。

3、选用建筑垃圾再生混凝土，相比普通混凝土，具有绿色、节能、轻质高强且耐久性良好，节约成本的优点。

4、再生块体混凝土预制芯柱上端的凹槽和下端的凸起结构，可以互相连接，可以广泛运用到高层建筑中，使施工工程便捷化、程序化。

5、利用再生块体混凝土材料做预制芯柱，大大简化了废旧混凝土循环利用时的破碎、筛分、净化等处理过程，节省了大量人力、时间和能源，可实现建筑垃圾的高效循环利用。除此之外，选用块体混凝土，可以实现结构良好的整体性。大大提高该柱体的强度。

附图说明：

图1为一种方形截面FRP管与圆形截面再生块体混凝土预制芯柱俯视图。

图中：1—FRP管；2—现浇再生骨料混凝土；3—再生块体混凝土预制芯柱；4— 钢钉。

图2为一种圆形截面FRP管与圆形截面再生块体混凝土预制芯柱俯视图。

图3为一种圆形截面FRP管与方形截面再生块体混凝土预制芯柱俯视图。

图4为一种方形截面FRP管与方形截面再生块体混凝土预制芯柱俯视图。

图5为一种FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱轴侧图。

图中：3—再生块体混凝土预制芯柱；5—凸起；6—凹槽。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

如图1-5所示，本发明实施例所述一种FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱，由FRP管1、再生块体混凝土预制芯柱3和在FRP管与再生块体混凝土预制芯柱夹层间现浇的再生骨料混凝土2组成。内部的再生块体混凝土预制芯柱3由模板制得，外侧带有钢钉4。再生块体混凝土预制芯柱3与FRP管1同心放置。本发明用FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱代替传统钢筋混凝土柱管，整体制作便捷，经济效益高，并且能有效提高结构的承载能力和改善其变形性能,增加构件的延性。其中钢钉4的设计能使再生块体混凝土预制芯柱3与夹层间现浇的再生骨料混凝土2粘结性能更好，提高了FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱的整体性。

实施例1:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生块体混凝土预制芯柱3时提前预埋好吊装弯钩，并将废旧混凝土块体充分浇水润湿。浇筑时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入新混凝土，重量比例为2：1。

2.再生块体混凝土预制芯柱3顶端开一个内深30cm的棱台体凹槽6，棱台体凹槽6上顶面为边长20cm的正方形，下底面为边长15cm的正方形，同时再生块体混凝土预制芯柱3底端做一个外凸25cm的正方体凸起5，正方体边长为10cm。

3.待再生块体混凝土预制芯柱3成型后，将钢钉4打入，钢钉4绕管方向均匀分布, 绕管方向间隔10cm，竖直方向间隔15cm。钢钉4长度为再生块体混凝土预制芯柱3到外部FRP管1内侧管壁距离的1/4。

4.选择合适尺寸的FRP管1，FRP管1空腔与再生块体混凝土预制芯柱3内径之差d大于10cm。

5.安装时，将预制好的再生块体混凝土预制芯柱3运输至施工现场，首先对其充分浇水润湿，先采用吊机通过吊装弯钩将表面润湿的再生混凝土节段固定，再同心安装FRP管1。

6.向FRP管1和再生块体混凝土预制芯柱3的夹层部分浇筑再生骨料混凝土2，并插入振动棒充分振捣，直至FRP管1内部的空间被灌满，养护至硬化，最后在FRP管1外用砂浆抹面，待其凝固后得到FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱。

实施例2:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生块体混凝土预制芯柱3时提前预埋好吊装弯钩，并将废旧混凝土块体充分浇水润湿。浇筑时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入新混凝土，重量比例为3：1。

2.再生块体混凝土预制芯柱3顶端开一个内深30cm的棱台体凹槽6，棱台体凹槽6上顶面为边长20cm的正方形，底面为边长15cm的正方形，同时再生块体混凝土预制芯柱3底端做一个外凸25cm的正方体凸起5，正方体边长为10cm。

3.待再生块体混凝土预制芯柱3成型后，将钢钉4打入，钢钉4绕管方向均匀分布, 绕管方向间隔10cm，竖直方向间隔15cm。钢钉4长度为再生块体混凝土预制芯柱3到外部FRP管1内侧管壁距离的1/4。

4.选择合适尺寸的FRP管1，FRP管1内径与再生块体混凝土预制芯柱3半径之差d大于10cm。

5.安装时，将预制好的再生块体混凝土预制芯柱3运输至施工现场，首先对其充分浇水润湿，先采用吊机通过吊装弯钩将表面润湿的再生混凝土节段固定，再同心安装FRP管1。

6.向FRP管1和再生块体混凝土预制芯柱3的夹层部分浇筑再生骨料混凝土2，并插入振动棒充分振捣，直至FRP管1内部的空间被灌满，养护至硬化，最后在FRP管1外用砂浆抹面，待其凝固后得到FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱。

实施例3:

1.以平放的方式制好成型模板，制作再生块体混凝土预制芯柱3时提前预埋好吊装弯钩，并将废旧混凝土块体充分浇水润湿。浇筑时，在成型模板内投放提前润湿的废旧混凝土块体，再加入新混凝土，重量比例为4：1。

2.再生块体混凝土预制芯柱3顶端开一个内深30cm的棱台体凹槽6，棱台体凹槽6上顶面为边长20cm的正方形，底面为边长15cm的正方形，同时再生块体混凝土预制芯柱3底端做一个外凸25cm的正方体凸起5，正方体边长为10cm。

3.待再生块体混凝土预制芯柱3成型后，将钢钉4打入，钢钉4绕管方向均匀分布, 绕管方向间隔10cm，竖直方向间隔15cm。钢钉4长度为再生块体混凝土预制芯柱3到外部FRP管1内侧管壁距离的1/4。

4.选择合适尺寸的FRP管1，FRP管1内径与再生块体混凝土预制芯柱3半径之差d大于10cm。

5.安装时，将预制好的再生块体混凝土预制芯柱3运输至施工现场，首先对其充分浇水润湿，先采用吊机通过吊装弯钩将表面润湿的再生混凝土节段固定，再同心安装FRP管1。

6.向FRP管1和再生块体混凝土预制芯柱3的夹层部分浇筑再生骨料混凝土2，并插入振动棒充分振捣，直至FRP管1内部的空间被灌满，养护至硬化，最后在FRP管1外用砂浆抹面，待其凝固后得到FRP管与半预制半现浇建筑垃圾再生混凝土组合柱。

具体实施例中，FRP的材料可以选择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）、玄武岩增强复合材料（BFRP）中的一种或两种以上的混杂纤维。FRP胶合剂可以采用环氧树脂、改性酚醛树脂、聚醋酸乙烯酯胶和聚乙烯醇缩丁醛胶等。

以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。