耐冻融环境的纤维复合再生混凝土柱及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于混凝土领域，具体涉及耐冻融环境的纤维复合再生混凝土柱及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国市场经济的迅猛发展以及城镇化水平的不断提高，由于规划、拆除以及 改建等产生的建筑垃圾数量剧增，同时，地震灾区在地震后留下大量废弃混凝土，这些仅仅 在铺路中使用太过浪费。据统计，目前我国每年要产生数亿吨的建筑垃圾，这些建筑垃圾达 到了城市垃圾的30%~40%。加之近年来我国自然灾害频发，由此造成的建筑物损坏更是产 生了大量的建筑垃圾，如汶川大地震后产生的建筑垃圾就达3亿吨。如此大量的建筑垃圾 如果仅靠掩埋与堆砌的简单处理方式将会极大地浪费国土资源，同时也会衍生出更多的粉 尘来污染环境。
[0003] 同时，地震之后大量结构损坏，急需加固修复满足新的设计规范要求。特别对于大 量具有少数名族特色的建筑，需要进行加固修复使其复合新的使用要求，城市建筑不断淘 汰，修建新建筑不但对环境造成影响，同时消耗大量人力、物理，造成更多的建筑垃圾。
[0004] 而纤维复合材料是一种经济有效的加固复合材料可有效的提高混凝土的承载力、 刚度、延性、抗疲劳和承受动态荷载的能力，与传统的加固材料相比，具有自重轻、强度高、 耐腐蚀、延性好、易于操作和疲劳性能好的特点。
[0005] 然而，现有技术中，耐冻融环境的再生混凝土柱鲜见报道。因此，亟需开发一种耐 冻融环境的再生混凝土柱。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的之一是提供一种耐高温及冻融环境的纤维复合再生混凝土柱，按重 量份计，该混凝土柱的原料包括：水泥1份、水〇. 53份、细骨料1. 86份、原生粗骨料1. 72份、 再生粗骨料1. 72份、以及纤维2-8kg/m3?混凝土柱；所述细骨料为天然河沙，再生粗骨料 为废弃混凝土，原生粗骨料为天然鹅卵石；所述纤维为CFRP、BFRP、AFRP、GFRP和钢纤维中 的至少一种，所述纤维作为加固材料包裹在混凝土柱表面。
[0007] 所述再生粗骨料的粒径为4. 75-19mm，所述原生粗骨料的粒径为2. 36-19mm;所 述水泥为P.C32. 5R水泥。
[0008] 所述混凝土柱为圆柱或方柱，优选为圆柱。
[0009] 所述混凝土柱为钢管或碳管约束混凝土柱。
[0010] 包裹方式为：纤维包裹于混凝土柱上的全部表面，包裹层数为1或2层，优选为2 层；或纤维以间隔包裹的方式对混凝土柱进行包裹，每100mm纤维包裹区域间隔50mm距离， 包裹层数为1或2层，优选为2层。
[0011] 优选的，用于包裹混凝土柱的纤维为BFRP。
[0012] 本发明所用纤维具有如下特点：拉伸强度高、弹性系数高、弹性限度内伸长量大且 拉伸强度高，故吸收冲击能量大；为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳，吸水性小，尺度安定 性及耐热性均佳，价格便宜。掺入混凝土中对防治混凝土开裂以及裂纹扩展有帮助。
[0013]如本发明实施例6中所记载，本发明所得的混凝土柱的耐冻融能力得到了较为显 著提升，具有较好的承载力。
[0014] 本发明的第二个目的在于提供耐冻融环境的纤维复合再生混凝土柱的制备方法， 该制备方法包括如下步骤： 1)按顺序，依次加入细骨料、水泥、原生粗骨料和再生粗骨料、水，并依次搅拌均匀； 2)将步骤1)的所得物装入钢管或碳管中，并振捣均匀形成再生混凝土柱； 3)对步骤2)所得钢管再生混凝土柱或碳管再生混凝土柱用纤维进行包裹； 按重量份计，步骤1)中各物质的配比关系为：水泥1份、水0. 53份、砂1. 86份、原生 粗骨料1. 72份、再生粗骨料1. 72份，步骤3)中纤维用量为2-8kg/m3?混凝土柱；所述细 骨料为天然河沙，再生粗骨料为废弃混凝土，原生粗骨料为天然鹅卵石；所述纤维为CFRP、 BFRP、AFRP、GFRP和钢纤维中的一种，优选BFRP。
[0015]优选的，所述原生粗骨料的粒径为2. 36-19mm，再生粗骨料的粒径为4. 75-19mm; 所述细骨料为天然河沙；所述水泥为P.C32. 5R水泥；所述混凝土柱为钢管约束混凝土柱； 所述所述混凝土柱为圆柱或方柱，优选为圆柱；所述包裹为将纤维包裹于混凝土柱上的 全部表面，或将纤维以间隔包裹的方式对混凝土柱进行包裹，每100mm纤维包裹区域间隔 50mm距离，包裹层数为1或2层，优选2层。
[0016]本发明与现有技术相比，具有以下益效果： (1) 本发明主要使用建筑垃圾为原材料制备而成，因此节约了成本，同时还能有效的利 用了资源，减少了对建筑垃圾处理所投入的人力物力，还减小了处理建筑垃圾所产生的粉 尘等对环境的污染，因此还有效的保护了环境； (2) 本发明的制备的纤维复合再生混凝土柱，较传统的钢筋混凝土柱施工周期短，容易 制备，美观，本发明更环保、更节能。加固方式经济实用，简单易操作； (3) 本发明制备的纤维复合再生混凝土柱能在冻融环境中使用，较常规混凝土柱具有 更优秀的耐冻融性能。
【附图说明】
[0017]图1为不加纤维的钢管混凝土柱的试件的极限荷载与冻融周次的关系图； 图2为不加纤维的碳管混凝土柱的试件的极限荷载与冻融周次的关系图； 图3为加固方式示意图； 图4为冻融过程中试件混凝土表征变化结果图； 图5为-20~5°C混凝土试件混凝土表征变化比较结果图； 图6为-20~5 °C和-10~5 °C混凝土试件混凝土表征变化比较结果图，其中（a) 为-20~5°C碳管试件，（b)为-10~5°C碳管试件； 图7为加固试件在冻融后的破坏形态； 图8为碳管试件表面随冻融周次变化现象； 图9为加固后碳管碳管试件的动弹性模量损失率结果图。
【具体实施方式】
[0018] 下面给出实施例以对本发明作进一步说明。有必要在此指出的是以下实施例不能 理解为对本发明保护范围的限制，如果该领域的技术熟练人员根据上述本
【发明内容】
对本发 明作出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
[0019] 实施例1 1)按顺序，依次加入细骨料、水泥、原生粗骨料和再生粗骨料、水，并依次搅拌均匀； 2)将步骤1)的所得物装入钢管或碳管中，并振捣均匀形成再生混凝土柱； 3)对步骤2)所得钢管再生混凝土柱或碳管再生混凝土柱用纤维进行包裹； 按重量份计，步骤1)中各物质的配比关系为：水泥1份、水0. 53份、砂1. 86份、原生粗 骨料1. 72份、再生粗骨料1. 72份，步骤3)中纤维用量为2kg/m3?混凝土柱；所述细骨料 为天然河沙，再生粗骨料为废弃混凝土，原生粗骨料为天然鹅卵石；所述纤维为CFRP