FRP管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法

本发明涉及土木工程及绿色混凝土领域，具体为frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着全国城镇化的进程不断加快，交通设施不断向深海、大跨方面发展，对建筑承重构件的承载能力耐久性提出了更高的要求。相对于主要承重构件而言，普通钢筋混凝土柱的承载能力有限，通常采用组合结构柱。例如，frp管约束混凝土组合柱，然而由于frp管约束混凝土柱的破坏通常为脆性破坏，将不利于建筑结构抗震的需要。

2、此外，由于我国基础设施的互联互通，交通运输业得到了空前的发展，废旧轮胎的数量也日益增多。当前，针对废旧轮胎的处理通常以耕地堆积、焚烧，就地掩埋等方式为主。由于废旧轮胎不可降解，将导致大量的“黑色污染”严重威胁人类健康和安全。因此，如何科学绿色的循环利用废旧轮胎成为当前一大社会热点问题，为此我们提出了frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法，解决了上述的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱，包括外层frp管以及内层高强钢管，内层高强钢管设置在外层frp管的内部，且内层高强钢管的中心点与外层frp管的中心点处于一个点上，且外层frp管与内层高强钢管之间填充有高强橡胶混凝土。

5、优选的，外层frp管以及内层高强钢管横截面为方形或者圆形，外层frp管以及内层高强钢管厚度均小于三十毫米。

6、frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，包括以下步骤：

7、第一步：制备外层frp管；

8、第二步：固定外层frp管和内层高强钢管，保持外层frp管和内层高强钢管的中心点处于同一点；

9、第三步：将含橡胶粉的细骨料、粗骨料、胶凝材料分别倒入强制式搅拌机搅拌均匀；随后加入水、减水剂继续搅拌，得到高强橡胶混凝土；

10、第四步：将制备得到的高强橡胶混凝土立即倒入外层frp管和内层高强钢管夹层之间，并进行充分振捣，完成浇筑，保持定期养护。

11、优选的，外层frp管由玻璃纤维增强复合材料或者碳纤维增强复合材料缠绕形成，或者采用玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料组合缠绕形成。

12、优选的，高强橡胶混凝土为抗压强度超过50mpa的橡胶混凝土，坍落度大于二百二十毫米，内层高强钢管采用屈服强度大于460mpa的钢材。

13、优选的，高强橡胶混凝土是通过橡胶粉表面进行改性处理、优化含橡胶粉的细骨料的级配、采用辅助胶凝材料三种方式提高其力学性能制备得到。

14、优选的，高强橡胶混凝土是通过对废旧轮胎进行研磨得到粒径小于四点七五毫米的橡胶粉，并采用氢氧化钠溶液对其进行浸泡处理，用橡胶粉对天然细骨料中对应的粒径区间进行取代后制备得到，橡胶粉采用体积取代天然细骨料，取代率不高于百分之十五，氢氧化钠溶液浓度不高于2mol/l，浸泡时间不少于45分钟。

15、优选的，胶凝材料为粒化高炉矿渣和水泥，其中粒化高炉矿渣质量占比为10-30％。

16、优选的，粗骨料为天然碎石，粒径区间分别为4.75-9.6mm和9.6-19mm之间，质量比分别为4：6。

17、优选的，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水效率为25％，水采用城市自来水。

18、(三)有益效果

19、与现有技术相比，本发明提供了frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱，具备以下有益效果：

20、1、该frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法，有助于固废循环利用。本发明将废旧轮胎研磨得到特定粒径区间的橡胶粉对天然细骨料进行取代，有助于减小废旧轮胎大量堆积在耕地对生态环境和人民健康带来的负面威胁。同时，橡胶混凝土将显著改善混凝土脆性，进一步提高混凝土的延性。同时，采用粒化高炉矿渣粉作为辅助胶凝材料替换水泥，减小水泥使用的同时将有助于推动粒化高炉矿渣的再利用。

21、2、该frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱及制备方法，相比于传统结构形式，本发明采用frp管和高强钢管形成了双壁空心柱，在保证承载力的同时，减少了截面形式，减轻了结构自重，降低了混凝土的使用。将有助于建造结构轻盈、大跨度的结构，也更符合“双碳原则”。

技术特征：

1.frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱，其特征在于，包括外层frp管(1)以及内层高强钢管(3)，内层高强钢管(3)设置在外层frp管(1)的内部，且内层高强钢管(3)的中心点与外层frp管(1)的中心点处于一个点上，且外层frp管(1)与内层高强钢管(3)之间填充有高强橡胶混凝土(2)。

2.根据权利要求1所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱，其特征在于：所述外层frp管(1)以及内层高强钢管(3)横截面为方形或者圆形，外层frp管(1)以及内层高强钢管(3)厚度均小于三十毫米。

3.frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：外层frp管(1)由玻璃纤维增强复合材料或者碳纤维增强复合材料缠绕形成，或者采用玻璃纤维增强复合材料和碳纤维增强复合材料组合缠绕形成。

5.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：高强橡胶混凝土(2)为抗压强度超过50mpa的橡胶混凝土，坍落度大于二百二十毫米，内层高强钢管(3)采用屈服强度大于460mpa的钢材。

6.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：所述高强橡胶混凝土(2)是通过橡胶粉表面进行改性处理、优化含橡胶粉的细骨料的级配、采用辅助胶凝材料三种方式提高其力学性能制备得到。

7.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：所述高强橡胶混凝土(2)是通过对废旧轮胎进行研磨得到粒径小于四点七五毫米的橡胶粉，并采用氢氧化钠溶液对其进行浸泡处理，用橡胶粉对天然细骨料中对应的粒径区间进行取代后制备得到，橡胶粉采用体积取代天然细骨料，取代率不高于百分之十五，氢氧化钠溶液浓度不高于2mol/l，浸泡时间不少于45分钟。

8.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：所述胶凝材料为粒化高炉矿渣和水泥，其中粒化高炉矿渣质量占比为10-30％。

9.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：所述粗骨料为天然碎石，粒径区间分别为4.75-9.6mm和9.6-19mm之间，质量比分别为4：6。

10.根据权利要求3所述的frp管-高强橡胶混凝土-高强钢管双管组合柱的制备方法，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水效率为25％，水采用城市自来水。

技术总结
本发明涉及土木工程及绿色混凝土领域，且公开了FRP管‑高强橡胶混凝土‑高强钢管双管组合柱，包括外层FRP管以及内层高强钢管，内层高强钢管设置在外层FRP管的内部，且内层高强钢管的中心点与外层FRP管的中心点处于一个点上，且外层FRP管与内层高强钢管之间填充有高强橡胶混凝土，该FRP管‑高强橡胶混凝土‑高强钢管双管组合柱及制备方法，相比于传统结构形式，本发明采用FRP管和高强钢管形成了双壁空心柱，在保证承载力的同时，减少了截面形式，减轻了结构自重，降低了混凝土的使用。将有助于建造结构轻盈、大跨度的结构，也更符合“双碳原则”。

技术研发人员：莫金旭,任凤鸣,冯伟光,赖勉亨,田时雨,郭绍祖
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13