一种加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件的制作方法

本实用新型属于土木工程应用领域，具体涉及一种加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件。

背景技术：

我国正处在大规模城市化建设阶段，新建建筑量超世界总量的一半，每年因拆除建筑和新建建筑产生的固体废弃物达3亿吨以上，其中50%～60%为废弃混凝土，仅广州市平均年产生建筑废弃物量达4000万吨，而在处理利用方面，全市每年总用量不到100万吨，利用率不到2.5%，并且处理费巨大，由建筑废弃物尤其是废弃混凝土引发的环境问题十分突出，通过对废弃混凝土的合理再生利用，既能减少废弃混凝土对环境的污染，又能节省天然砂石等自然资源，对建筑工程领域可持续发展具有重要的意义。

FRP以其质轻、高强、耐腐蚀、施工便捷等优良特性在建筑材料中得到应用，有关FRP材料及再生混凝土应用于建筑工程中的实践和研究日趋成熟， FRP材料与混凝土、钢管的复合，发挥各自材料优势，在建筑结构加固及新型组合结构中的应用备受关注。

国内外学者已对再生骨料混凝土力学性能进行了深入的研究，但由于废弃骨料本身性能的局限，再生混凝土相对普通混凝土强度较低，收缩和徐变较大，导致再生混凝土应用层次较低。

FRP是fiber reinforced plastic的简称，为纤维增强复合材料；CFRP是carbon fiber reinforced plastic的简称，为碳纤维增强复合材料。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述背景技术的不足，将再生混凝土与钢管、FRP筋和FRP管组合，形成一种加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件，能够增强组合构件的承载能力和抗折性能，克服了再生混凝土单独使用时抗压能力差、易变形的缺点，提高构件的耐久性，保证施工过程的顺利。

本实用新型采用以下技术方案：

一种加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件,包括钢管、FRP管、再生混凝土和FRP筋，所述钢管设置在FRP管内，钢管与FRP管中心轴线重合，钢管内、钢管与FRP管之间均浇筑再生混凝土，所述钢管内侧和FRP管内侧分别贴附有若干FRP筋。

进一步的，所述FRP筋与钢管和FRP管的中心轴线平行。

进一步的，所述钢管和FRP管的横截面为圆形。

进一步的，所述FRP筋表面设有CFRP缠绕而成的凹陷肋，肋间距和肋深分别为15-25mm和2-3mm。

进一步的，所述FRP管内壁设有横肋，用于增强FRP管与再生混凝土之间的粘结性能。

进一步的，所述钢管内壁上焊接有钢制加劲肋，加劲肋长度为30-50mm；所述钢管的内径为150mm，壁厚为6mm；所述FRP管内径为300mm，壁厚为4mm。

进一步的，所述FRP筋直径为5-7mm。

进一步的，所述钢管内侧和FRP管内侧分别贴附有8根FRP筋。

进一步的，所述FRP筋通过环氧树脂贴附在钢管内侧或FRP管内侧。

进一步的，所述再生混凝土两端端面相平。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型在钢管-再生混凝土组合构件外部包裹FRP管，有效减少钢管再生混凝土与空气的接触的面积，提高组合构件的耐腐蚀性。

（2）本实用新型在钢管及FRP管内部紧密贴附若干FRP筋，FRP筋具有质轻、强度高、耐腐蚀及抗疲劳性能强等特点，且FRP筋纵向配筋占比较高，能够有效提高该组合构件的抗折性能。

（3）本实用新型将再生混凝土与钢管、FRP筋和FRP管组合，能够增强组合构件的承载能力和抗折性能，克服了再生混凝土单独使用抗压能力差、易变形的缺点，有效提高了再生混凝土在土木工程领域的利用率，减少废弃混凝土对环境的恶化。

附图说明：

图1是本实用新型构件截面示意图；

图2是本实用新型构件整体示意图；

附图中的标号为：1、钢管；2、FRP管；3、再生混凝土；4、FRP筋。

具体实施方式：

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

参见图1-2，一种加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件，包括钢管1、FRP管2、再生混凝土3和FRP筋4，所述钢管1设置在FRP管2内，钢管1与FRP管2中心轴线重合，钢管1内、钢管1与FRP管2之间均浇筑再生混凝土3，所述钢管1内侧和FRP管2内侧分别贴附有若干FRP筋4；所述FRP筋4与钢管1和FRP管2的中心轴线平行；所述钢管1和FRP管2的横截面为圆形；所述FRP筋4表面设有CFRP缠绕而成的凹陷肋，肋间距和肋深分别为15-25mm和2-3mm；所述FRP管2内壁设有横肋，用于增强FRP管4与再生混凝土3之间的粘结性能；所述钢管1内壁上焊接有钢制加劲肋，加劲肋长度为30-50mm；所述钢管1的内径为150mm，壁厚为6mm；所述FRP管2内径为300mm，壁厚为4mm；所述FRP筋4直径为5-7mm；所述钢管1内侧和FRP管2内侧分别贴附有8根FRP筋4；所述FRP筋4通过环氧树脂贴附在钢管1内侧或FRP管2内侧；所述再生混凝土3两端端面相平。

本实用新型的制作过程如下：

（一）原料的制作

1、再生混凝土制作：

步骤一：选择直径为5mm～20mm的混凝土破碎颗粒作为再生粗骨料，0.75mm～5mm的混凝土破碎颗粒作为混凝土再生细骨料，强度等级为42.5Mpa的水泥，萘系高效减水剂，固态排渣煤粉锅炉的粉煤灰或者液态排渣煤粉锅炉的粉煤灰作为原料，控制比例为，水泥： 水：再生粗骨料：再生细骨料：减水剂：粉煤灰为的质量比等于1：0.56：3.47：1.87： 0.0075：0.1；

步骤二：将再生粗骨料和再生细骨料洒水湿润至饱和面干状态；

步骤三：将水泥，粉煤灰，再生细骨料，再生粗骨料加入搅拌机中均匀搅拌，再加水搅拌20s，最后加入减水剂搅拌120s，即制得再生混凝土。

2、钢管制作：

步骤一：首先用自动切割机切割出一块950mm×1200mm的钢板，钢管坡口表面处的溶渣、毛刺及缺陷，采用角向磨光机进行清理；

步骤二：坡口加工完毕后，立即喷刷无毒且不影响焊接质量与性能的防锈涂料，采用冷卷法卷制钢管，钢管沿着950mm的边卷制，钢板端口禁止使用锤击法使得钢管弯曲成型；

步骤三：进行焊接，钢管纵缝采用X型坡口双面焊，首先焊接内缝，内缝焊接完成经检查无误后再作外缝的最后焊接；

步骤四：最后对钢管检查无误后，在封闭的防腐车间进行钢管表面的防腐涂层的涂装。

3、FRP筋制作：

步骤一：在热固性树脂中均匀混入低温交联反应引发剂和高温交联反应引发剂；

步骤二：在预成型模具中将纤维束进行拉挤预成型，形成FRP筋，对预成型后的FRP筋进行加热，使得FRP筋达到低温固化温度并开始低温固化；

步骤三：将预热后的FRP筋在二次成型模具中再次拉挤成型，使得FRP筋的内径为6mm，用绕线缠绕二次成型后的FRP筋，形成凹陷肋，最后对FRP筋进行加热使得FRP筋完全固化。

（二）加FRP筋的FRP管-再生混凝土-钢管组合构件的制作

步骤一：首先将FRP筋放入钢管内并贴附钢管内壁放置（必要时可根据放入钢管中的FRP筋数量在钢管内壁画出等同于其数量的辅助线，该辅助线垂直于钢管上表面，其后可将FRP筋沿该辅助线紧贴钢管内壁放置），可在钢管顶面用固定件固定FRP筋，并浇筑再生混凝土，当再生混凝土浇筑至固定件位置下方2～3cm时，移除固定件；

步骤二：钢管内浇筑再生混凝土，采用高抛法浇筑，具体为：在厂家定制长度为1.5m的振捣棒，首先清除钢管内的杂质、水分和异物，再生混凝土浇筑时，边浇筑边用振捣棒振捣，并且浇筑速度不宜过快，以防止出现空洞等缺陷，浇筑过程中边浇筑边敲击钢管侧身，随时观察再生混凝土的密实度，并且钢管内的再生混凝土应该连续浇筑，间断浇筑时间不得超过再生混凝土的初凝时间，浇筑完成后，将管口封闭，防止油、水等杂物落入，直至养护成型；

步骤三：在地面上作出FRP管的底面圆的平面投影，该圆为辅助外圆，半径为300mm，半径为FRP管内径，该辅助外圆即FRP管底面放置所在位置，围绕该圆圆心，以150mm为半径作出辅助内圆，半径为钢管内径，该辅助内圆即为钢管地面放置的位置；

步骤四：将FRP管的底面与步骤三中的辅助外圆重合放置，将浇筑完成的钢管-再生混凝土构件放置于辅助内圆上，以确保钢管的几何中心与FRP管的几何中心完全重合，将FRP筋放入FRP管内并贴附FRP管内壁放置（必要时可根据放入FRP管中的FRP筋数量在钢管内壁画出等同于其数量的辅助线，该辅助线垂直于FRP管上表面，其后可将FRP筋沿该辅助线紧贴钢管内壁放置），可在FRP管顶面用固定件固定FRP筋，并浇筑再生混凝土，当再生混凝土浇筑至固定件位置下方2～3cm时，移除固定件；

步骤五： FRP管内浇筑再生混凝土，采用高抛法浇筑，具体为：首先，清除FRP管内的杂质、水分和异物，再生混凝土浇筑时，边浇筑边振捣，并且浇筑速度不宜过快，以防止出现空洞等缺陷，浇筑过程中边浇筑边敲击FRP管侧身，随时观察再生混凝土的密实度，并且FRP管内的再生混凝土应该连续浇筑，间断浇筑时间不得超过再生混凝土的初凝时间，浇筑完成后，应将管口封闭，防止油、水等杂物落入，直至养护成型。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。