本发明涉及一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱及其制备方法，具体涉及一种抗冲击抗震能力强，且能够有效利用废旧橡塑材料的建筑用钢管约束支撑混凝土柱及其制备方法。
背景技术：
现有的建筑用钢管约束支撑混凝土柱，包括内钢管和外钢管，内钢管和外钢管之间以及内钢管内部填充有混凝土，通过内外两个钢管能够增强支撑混凝土柱的力学性能。但是，现有的支撑混凝土柱受到冲击或震动时缓冲效果差；容易因猛烈冲击而断裂，因震动出现裂纹，且现有的支撑混凝土柱受力不均匀时容易出现横向断裂，进而缩短支撑混凝土柱的使用寿命。
技术实现要素：
为了解决现有技术中支撑混凝土柱抗冲击抗震能力差以及容易因受力不均匀出现横向裂纹的问题，本发明提供一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱及其制备方法。
本发明提供的一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱，包括内钢管和外钢管，所述内钢管位于外钢管内部。内钢管内设置有混凝土柱芯，内钢管和外钢管之间设置有螺旋加强筋和环状混凝土柱。环状混凝土柱和混凝土柱芯均添加有橡塑颗粒,环状混凝土柱添加的橡塑颗粒取代水泥混凝土的细骨料的体积率高于混凝土柱芯添加的橡塑颗粒取代水泥混凝土的细骨料的体积率。
优选的，环状混凝土柱中，按体积率20％至60％取代混凝土的细骨料；混凝土柱芯中，按体积率3％至7％取代混凝土的细骨料。所述环状混凝土柱中橡塑颗粒的取代体积率在20％至60％之间，能够有效的提高环状混凝土柱的抗冲击抗震性能，所述混凝土柱芯中橡塑颗粒的取代体积率在3％至7％之间，能够在提升抗冲击抗震性能的同时，保证混凝土柱芯的强度，混凝土柱芯能够有效的起到支撑作用。
优选的，所述内钢管为圆钢管，外钢管为方钢管，圆钢管的直径为方钢管边长的1/4。所述圆钢管的直径为方钢管边长的1/4，环状混凝土柱和混凝土柱芯分别起到抗震抗冲击和抗压支撑的作用，能够提高支撑混凝土柱的整体性能。
再优选的，所述螺旋加强筋包括箍筋和纵筋，箍筋和纵筋是通过绑扎固定在一起的；所述螺旋加强筋的横截面呈方形，螺旋加强筋与方钢管之间呈45度角错位。所述螺旋加强筋由箍筋和纵筋绑扎制成，能够有效的约束混凝土柱芯；螺旋加强筋将环状混凝土柱分隔为内外两部分，同时螺旋加强筋塑性更好，起到逐级减震的效果，能够提升支撑混凝土柱的抗冲击能力。
优选的，所述外钢管和内钢管的两端分别与建筑物的底部和顶部相分离。外钢管和内钢管与的两端分别与建筑物的底部和顶部相分离，能够防止外钢管和内钢管因挤压受力而变形，也能够增强外钢管和内钢管对环状混凝土柱和混凝土柱芯的约束力。
优选的，所述橡塑颗粒上连接有纤维材料。所述纤维材料连接在橡塑颗粒上，将导致纤维材料在橡塑颗粒附近聚集，纤维材料聚集在橡塑颗粒附近能够减小甚至弥补因橡塑颗粒的添加导致的强度降低幅度，增强支撑混凝土柱的力学稳定性。且各橡塑颗粒通过纤维材料相连接，各橡塑颗粒通过纤维材料增大与水泥的接触面积，进一步增大橡塑颗粒与水泥的粘结强度。纤维材料连接在橡塑颗粒上，在添加较少量的纤维材料的情况下能够大幅增强支撑混凝土柱的强度。同时纤维材料还能够增强支撑混凝土柱的韧性，延缓支撑混凝土柱开裂。
再优选的，所述纤维材料包括聚丙烯纤维和/或钢纤维。所述聚丙烯纤维和/或钢纤维能够对支撑混凝土柱的强度和韧性起到较好的提升效果。
再优选的，所述混凝土柱芯内添加的是连接有钢纤维和聚丙烯纤维的橡塑颗粒；所述环状混凝土柱内添加的是连接有聚丙烯纤维的橡塑颗粒。所述钢纤维增强强度效果更好，能够使混凝土柱芯支撑能力更强，所述聚丙烯纤维增强强度的幅度相对较低，但成本低，且能更有效增强环状混凝土柱的韧性。
本发明提供的一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱与现有技术相比，具有以下有益效果：
上述一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱，外钢管和螺旋加强筋可对混凝土柱芯提供持续高效的约束力，可以提高支撑混凝土柱的强度和塑性等力学性能。环状混凝土柱和混凝土柱芯还添加有橡塑颗粒，所述橡塑颗粒的设置能够增强支撑混凝土柱的抗冲击，抗震颤能力。当支撑混凝土柱受到竖向的震颤力时，如汽车行驶或附近火车开动或则地震等因素引起的震颤，橡塑颗粒能够有效的缓冲震颤力，增大支撑混凝土柱的抗震能力。当支撑混凝土柱遇到冲击时，外钢管和添加有橡塑颗粒的环状混凝土柱能够更有效地缓冲冲击力，同时螺旋加强筋将环状混凝土柱分隔为内外两部分，起到逐级缓冲冲击力的作用，螺旋加强筋本身也能缓冲冲击力，防止凝土柱芯因冲击而开裂。所述环状混凝土柱添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率高于混凝土柱芯添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率，当支撑混凝土柱变形时，从中心到外壁变形幅度逐渐增大，外侧的环状混凝土柱橡塑颗粒取代细骨料的体积率较大，能够适应支撑混凝土柱的较大幅度变形，内部的混凝土柱芯添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率少，强度损失低，能够有效的起到支撑作用。
本发明还提供上述建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法，制备步骤如下：
第一步、将橡塑颗粒、水泥、细骨料和粗骨料搅拌均匀获得混合物，然后将搅拌均匀的混合物与水混合获得湿混凝土；
第二步、将第一步获得的湿混凝土倒入固定好的内钢管内，然后养护12-36小时；
第三步、在内钢管的外侧固定外钢管，并在内钢管和外钢管之间安装螺旋加强筋；
第四步、将橡塑颗粒、水泥、细骨料和粗骨料搅拌均匀获得混合物，与第一步相比，增加橡塑颗粒的添加量；然后将搅拌均匀的混合物与水混合获得湿混凝土；
第五步、将第四步获得的湿混凝土倒入内钢管与外钢管之间间隙内，然后养护至混凝土凝结。
优选的，所述连接有纤维材料的橡塑颗粒的制备过程如下所示：首先加热橡塑颗粒至表层熔化，然后将加热的橡塑颗粒与聚丙烯纤维和/或钢纤维混合搅拌，得到连接有聚丙烯纤维和/或钢纤维的橡塑颗粒。通过加热熔化橡塑颗粒表面，然后使纤维材料通过熔化的橡塑材料连接在橡塑颗粒上，连接过程简单方便，且无需添加其它化学物质，生产成本低。
本发明提供的一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法与现有技术相比，具有以下
有益效果：
上述一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法，将橡塑颗粒添加到支撑混凝土柱中，能够有效的提高支撑混凝土柱的抗冲击抗震性能，且有效的利用废橡塑材料制成的橡塑颗粒代替天然细骨料，降低了成本且绿色环保。
附图说明
图1是一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱的横截面示意图。
1外钢管；2内钢管；3螺旋加强筋；4环状混凝土柱；5混凝土柱芯。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱，如图1所示，包括内钢管2和外钢管1，所述内钢管2位于外钢管1内部。内钢管2内设置有混凝土柱芯5，内钢管2和外钢管1之间设置有螺旋加强筋3和环状混凝土柱4。环状混凝土柱4和混凝土柱芯5均添加有橡塑颗粒，环状混凝土柱添加的橡塑颗粒取代水泥混凝土的细骨料的体积率高于混凝土柱芯添加的橡塑颗粒取代水泥混凝土的细骨料的体积率。环状混凝土柱中，按体积率20％至60％取代混凝土的细骨料；混凝土柱芯中，按体积率3％至7％取代混凝土的细骨料。所述环状混凝土柱中橡塑颗粒的取代体积率在20％至60％之间，能够有效的提高环状混凝土柱的抗冲击抗震性能，所述混凝土柱芯中橡塑颗粒的取代体积率在3％至7％之间，能够在提升抗冲击抗震性能的同时，保证混凝土柱芯的强度，混凝土柱芯能够有效的起到支撑作用。
环状混凝土柱4中橡塑颗粒的体积率在20％至60％之间，混凝土柱芯5中橡塑颗粒的体积率在3％至7％之间。
进一步的，所述内钢管2为圆钢管，外钢管1为方钢管，圆钢管的直径为方钢管边长的1/4。所述螺旋加强筋3包括箍筋和纵筋，箍筋和纵筋是通过绑扎固定在一起的；所述螺旋加强筋3的横截面呈方形，螺旋加强筋3与方钢管之间呈45度角错位。所述圆钢管的直径为方钢管边长的1/4，能够合理的分布环状混凝土柱4和混凝土柱芯5，环状混凝土柱4和混凝土柱芯5分别起到抗震和抗压支撑的作用，能够提高支撑混凝土柱的整体性能。所述螺旋加强筋3由箍筋和纵筋绑扎制成，能够有效的约束混凝土柱芯5；螺旋加强筋3将环状混凝土柱4分隔为内外两部分，同时螺旋加强筋3塑性更好，起到逐级减震的效果，能够提升支撑混凝土柱的抗冲击能力。
进一步的，所述外钢管1和内钢管2的两端分别与建筑物的底部和顶部相分离。外钢管1和内钢管2与的两端分别与建筑物的底部和顶部相分离，能够防止外钢管1和内钢管2因挤压受力而变形，也能够增强外钢管1和内钢管2对环状混凝土柱4和混凝土柱芯5的约束力。
进一步的，所述橡塑颗粒上连接有纤维材料，所述纤维材料包括聚丙烯纤维和/或钢纤维。所述混凝土柱芯5内添加的是连接有钢纤维和聚丙烯纤维的橡塑颗粒；所述环状混凝土柱4内添加的是连接有聚丙烯纤维的橡塑颗粒。所述纤维材料连接在橡塑颗粒上，将导致纤维材料在橡塑颗粒附近聚集，纤维材料聚集在橡塑颗粒附近能够减小甚至弥补因橡塑颗粒的添加导致的强度降低幅度。且各橡塑颗粒通过纤维材料相连接，各橡塑颗粒通过纤维材料增大与水泥的接触面积，进一步增大橡塑颗粒与水泥的粘结强度。纤维材料连接在橡塑颗粒上，在添加较少量的纤维材料的情况下能够大幅增强支撑混凝土柱的强度。同时纤维材料还能够增强支撑混凝土柱的韧性，延缓支撑混凝土柱开裂。
上述一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱，外钢管1和螺旋加强筋3可对混凝土柱芯5提供持续高效的约束力，可以提高支撑混凝土柱的强度和塑性等力学性能。环状混凝土柱4和混凝土柱芯5还添加有橡塑颗粒，所述橡塑颗粒的设置能够增强支撑混凝土柱的抗冲击，抗震颤能力。当支撑混凝土柱作为道路支撑柱时，支撑混凝土柱会受到因汽车或火车行驶带来的竖向的震颤作用；当出现地震等自然灾害时，支撑混凝土柱会收到复合震颤作用；橡塑颗粒能够有效的缓冲震颤力，增大支撑混凝土柱的抗震能力。当支撑混凝土柱遇到冲击时，外钢管1和添加有橡塑颗粒的环状混凝土柱4能够更有效地缓冲冲击力，同时螺旋加强筋3将环状混凝土柱4分隔为内外两部分，起到逐级缓冲冲击力的作用，螺旋加强筋3本身也能缓冲冲击力，防止凝土柱芯因冲击而开裂。所述环状混凝土柱4添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率高于混凝土柱芯5添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率，当支撑混凝土柱变形时，从中心到外壁变形幅度逐渐增大，外侧的环状混凝土柱4橡塑颗粒取代细骨料的体积率较大，能够适应支撑混凝土柱的较大幅度变形，内部的混凝土柱芯5添加的橡塑颗粒取代细骨料的体积率少，强度损失低，能够有效的起到支撑作用。
实施例2
本实施例提供了实施例1中建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法，具体制备步骤如下所示：
第一步、将橡塑颗粒、水泥、细骨料和粗骨料搅拌均匀获得混合物，然后将搅拌均匀的混合物与水混合获得湿混凝土；
第二步、将第一步获得的湿混凝土倒入固定好的内钢管2内，然后养护12-36小时；
第三步、在内钢管2的外侧固定外钢管1，并在内钢管2和外钢管1之间安装螺旋加强筋3；
第四步、将橡塑颗粒、水泥、细骨料和粗骨料搅拌均匀获得混合物，与第一步相比，增加橡塑颗粒的添加量；然后将搅拌均匀的混合物与水混合获得湿混凝土；
第五步、将第四步获得的湿混凝土倒入内钢管2与外钢管1之间间隙内，然后养护至混凝土凝结。
进一步的，所述连接有纤维材料的橡塑颗粒的制备过程如下所示：首先加热橡塑颗粒至表层熔化，然后将加热的橡塑颗粒与聚丙烯纤维和/或钢纤维混合搅拌，得到连接有聚丙烯纤维和/或钢纤维的橡塑颗粒。通过加热熔化橡塑颗粒表面，然后使纤维材料通过熔化的橡塑材料连接在橡塑颗粒上，连接过程简单方便，且无需添加其它化学物质，生产成本低。
本实施例提供的一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法与现有技术相比，具有以下有益效果：
上述一种建筑用钢管约束支撑混凝土柱的制备方法，将橡塑颗粒添加到支撑混凝土柱中，能够有效的提高支撑混凝土柱的抗冲击抗震性能，且利用废橡塑材料制成的橡塑颗粒代替天然细骨料，降低了成本且绿色环保。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。