一种FRP增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱

文档序号:34680313发布日期:2023-07-05 20:18阅读:26来源:国知局

本技术属于土木工程建筑结构,具体涉及一种混凝土组合结构,尤其是一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,应用于各类结构的加固。


背景技术:

1、我国身为竹产量的第一大国,由于竹子的外观造型,以及它的空心构造,使我们在竹材的应用方面受到了很大的限制,而重组竹的出现与应用,大大的打破了这一局限,使竹材得以广泛的应用。竹材具有资源丰富、成材快、材性优良等特点,是一种优质的绿色生态建筑材料,将竹材加工成长条状竹篾、竹丝或碾碎成竹丝束,经干燥后浸胶,再干燥要求含水率,然后铺放在模具中约在60mpa的高压下成型,将模具锁定后,送入固化道固化胶合,或直接将竹丝、竹束丝直接铺装在热压垫板上,经高温高压热固化而成的型材,其经过重组冷压或热压形成的重组竹等产品被广泛应用于建筑及结构用材,抗拉强度和抗压强度均远远超过普通木材。纤维增强复合材料(简称frp)是由增强纤维材料,如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等,与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料。frp具有轻质、高强、抗腐蚀和耐疲劳等优点,在土木工程领域已经有众多应用,大致可分为frp加固补强工程结构、frp筋混凝土结构、frp结构以及frp组合结构。

2、竹混凝土构件的研究在行业领域较新,现阶段新型增强竹混凝土结构层出不穷。如中国专利cn106760214a公开了一种八边形圆截面实心钢管混凝土构件,钢管横截面外边缘呈八边形,内边缘呈圆形,钢管内部浇筑混凝土,钢管的圆形内表面可以对混凝土产生理想的约束效果,该钢管混凝土构件虽然具有极高的受压性能,但是其混凝土材料消耗大,构件自重大。并且竹混凝土在荷载作用下,仍然存在局部易屈曲、表面锈蚀等缺陷。如中国专利cn202021269657.5公开了一种含竹的混凝土结构建筑,对竹筒进行拼接,且拼接固定。该竹混凝土构件虽然可以提高连接强度,增强稳定性,但竹筒构件表面直接裸露在空气当中,已造成固定结构的环境腐蚀,影响构件服役时间。如中国专利cn201720055205.9公开了一种新型竹-混凝土-钢筋混合锚杆,锚杆主体的内壁上周向排布多根钢筋,锚杆主体内填充水泥浆,整体稳定性较好,但锚杆主体内部灌注混凝土,结构自重大,不易定位投放。

3、综上,无论是单纯竹结构还是竹混凝土结构,在荷载作用下,都容易发生局部的屈曲,降低材料的使用效率且原材料价格较高,难以大规模投入使用;同时,竹表面面临着环境腐蚀、寿命缩短的考验。因此,竹混凝土的自重、屈曲及耐腐蚀防护局面亟待改进。为克服上述不足,本实用新型提出一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱。


技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,利用自然竹代替部分混凝土,减轻结构的自重,节省混凝土的用量。利用重组竹环向约束夹层混凝土,结合了重组竹与混凝土二者的优点,重组竹使混凝土处于侧向受压状态,其抗压强度可成倍提高,同时由于混凝土的存在,提高了重组竹的刚度,从而大大地提高了结构承载能力。重组竹外表面连续缠绕的frp增强层,阻隔了外部环境对重组竹的腐蚀,不仅能提高结构强度和变形,还提高结构耐久性。本实用新型充分利用了竹子资源,低碳环保,突出了建筑结构绿色生态理念。

2、本实用新型的技术方案:一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,由中心自然竹、夹层混凝土、防护层、重组竹增强层、frp增强层共同构成,其特征在于基于结构中心自然竹,夹层混凝土填充于重组竹增强层内部,防护层环向设置在夹层混凝土和重组竹增强层之间的界面,frp增强层环向连续均匀缠绕在重组竹增强层外表面,沿着环向搭接长度不小于300mm,防护层、重组竹增强层和frp增强层相互之间通过胶黏剂粘结。

3、结构中心自然竹为优质自然竹,自然竹的横截面尺寸小于重组竹的横截面尺寸,重组竹长度与自然竹相同,且上下粗细相当,内部挖空,形成间隙空腔内部结构,自然竹和重组竹增强层截面为圆形截面、矩形截面或倒角矩形截面其中的一种。

4、重组竹增强层本体由预处理过的竹子碾压成竹束丝,再将所述竹束丝经过蒸煮炭化、干燥、浸胶、二次干燥、铺料及压制成型而成。

5、夹层混凝土和重组竹增强层之间设置有防护层,所述的防护层采用水泥基复合材料、树脂基复合材料、沥青基复合材料其中的一种。

6、重组竹增强层外表面缠绕的frp增强层,为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维或芳纶纤维其中的一种,缠绕层数为1层或1层以上。

7、胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯树脂或聚氨酯树脂其中的一种。

8、夹层混凝土内部可以根据需要布置纵向钢筋和箍筋。

9、本实用新型不仅充分体现了自然竹、混凝土和重组竹各自的优点,更充分发挥了其间相互作用所带来的有益效果。与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:

10、(1)利用自然竹代替部分混凝土,减轻了结构的自重,节省了混凝土的用量,从而降低了工程造价。

11、(2)夹层混凝土的约束能够有效的延缓中心自然竹的受压破坏,中心自然竹和外部重组竹增强层又分别为夹层混凝土浇筑提供外侧和内侧模板,并承担施工过程中的纵向荷载,节省了模板制作成本和工期,具有较好的经济效益加快了施工速度。

12、(3)中心自然竹与外部重组竹增强层分别为夹层混凝土提供内、外部约束,使得夹层混凝土处于围压状态,大幅提高夹层混凝土的承载能力和变形能力。

13、(4)夹层混凝土和重组竹增强层之间的界面上设置的防护层起到隔离作用,使得夹层混凝土和重组竹增强层之间的粘结与摩擦力大大减小,减小重组竹增强层承受竖向荷载的作用。

14、(5)frp增强层解决了结构腐蚀及特殊不利环境下的工作问题,提高了结构的耐久性,同时提升了结构的承载能力和变形能力,延长了结构的使用寿命。

15、(6)充分利用了我国可持续发展的竹子资源,低碳环保,节能减排,建筑美感高。



技术特征:

1.一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,由中心自然竹(1)、夹层混凝土(2)、防护层(3)、重组竹增强层(4)、frp增强层(5)共同构成,其特征在于基于结构中心自然竹(1),夹层混凝土(2)填充于重组竹增强层(4)内部,防护层(3)环向设置在夹层混凝土(2)和重组竹增强层(4)之间的界面,frp增强层环向连续均匀缠绕在重组竹增强层(4)外表面,沿着环向搭接长度不小于300mm,防护层、重组竹增强层和frp增强层相互之间通过胶黏剂粘结。

2.根据权利要求1所述的一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,其特征在于结构中心自然竹(1)为优质自然竹,中心自然竹(1)的横截面尺寸小于重组竹增强层(4)的横截面尺寸,重组竹长度与自然竹相同,且上下粗细相当,内部挖空,形成间隙空腔内部结构,中心自然竹(1)和重组竹增强层(4)截面为圆形截面、矩形截面或倒角矩形截面其中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,其特征在于夹层混凝土(2)和重组竹增强层(4)之间设置有防护层(3),所述的防护层(3)采用水泥基复合材料、树脂基复合材料、沥青基复合材料其中的一种。

4.根据权利要求1所述的种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,其特征在于胶黏剂为环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯树脂或聚氨酯树脂其中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,其特征在于重组竹增强层外表面缠绕的frp增强层(5),为碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维或芳纶纤维其中的一种,缠绕层数为1层或1层以上。

6.根据权利要求1所述的一种frp增强型重组竹约束竹-混凝土组合柱,其特征在于夹层混凝土(2)内部可以根据需要布置纵向钢筋和箍筋。


技术总结
一种FRP增强型重组竹约束竹‑混凝土组合柱,由中心自然竹、夹层混凝土、防护层、重组竹增强层、FRP增强层共同构成,其特征在于基于结构中心自然竹,夹层混凝土填充于重组竹增强层内部,夹层混凝土和重组竹增强层之间设置有防护层,重组竹增强层最外层浸胶连续包裹有一层以上FRP增强层。本技术采用的新型组合结构利用自然竹代替部分混凝土减轻了结构自重,混凝土用量节省,轻质高强的重组竹和FRP片材起到了环向增强力学性能的效果,有效地保护了混凝土结构,耐腐蚀且结构耐久性好,同时充分利用了竹子,低碳环保,可再生可持续,此FRP增强型重组竹约束竹‑混凝土组合柱可以用于结构的加固提升工程。

技术研发人员:陈思蓓,魏洋,宋佩瑶,陈亮羽,李页纬,李丰旭
受保护的技术使用者:南京林业大学
技术研发日:20220602
技术公布日:2024/1/12
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