原料為廢棄物的再生混凝土,因此,環境友好型混凝土 2b為可持續發展的新型建材,且原料來源較為豐富。當然,本實用新型實施例不限于此,環境友好型混凝土 2b還可利用粉煤灰等工業廢渣制成,這里不作具體限定。
[0035]當核心混凝土 2采用環境友好型混凝土 2b時,不僅方便了城市建設,而且有利于解決廢棄物處理、石灰石資源和有效利用能源的問題,減輕了環境負荷,緩解了傳統資源衰竭的危機,同時,也降低了成本,提高了經濟效益。
[0036]當然,核心混凝土 2也可為普通混凝土 2a,普通混凝土 2a是相對于再生混凝土而言的傳統意義上的混凝土。由于普通混凝土 2a的市場發展穩定、施工技術成熟等特點,因此普通混凝土 2a具有原料采購方便、施工時間短、質量高等優勢。
[0037]采用圓FRP管I約束核心混凝土 2,可充分發揮FRP強度低、延性好的特性,以施展圓FRP約束混凝土核心10在混凝土結構100中的增強作用。
[0038]從材料而言,FRP(Fiber Reinforced Plastics/纖維增強復合塑料)材料是由纖維材料與基體材料按一定的比例混合后,經過特別的模具擠壓、拉拔而形成的高性能材料。在本實用新型實施例中,圓FRP管I采用機械纏繞法于纏繞機上制成,制作時將FRP布排列在紗架上,FRP布自紗架上退繞,經過拉力系統、天然樹脂槽、繞絲嘴,由小車幫帶其往復移動并攪擾在掉轉的芯軸(模)上。纖維攪擾角度與纖維排列疏密程度依據強度預設,并由芯軸(模)轉速與小車往復速度之比,來準確地控制參數。固化后,將攪擾的復合材料制品脫模,形成圓FRP管I。
[0039]由FRP材料制成的圓FRP管I具有質量輕、硬度大,機械強度高等優點,因此圓FRP管I對核心混凝土 2進行約束后,不僅能增強圓FRP約束混凝土核心10的剛度與延性,且能提高圓FRP約束混凝土核心10的結構強度及截面法方向的局部受壓承載力,使其符合建筑材料的使用標準。這里,圓FRP約束混凝土核心10的法方向指的是,與圓FRP約束混凝土核心10的切線方向相垂直的方向。
[0040]而且FRP材料的耐透性強、防腐性好,可以利用具有腐蝕性的低成本混凝土作為填充物,當采用的環境友好型混凝土 2b摻雜了腐蝕性原料(如含硅礦渣),圓FRP管I可有效防止腐蝕性物質向外層滲透,避免腐蝕防腐性能低的材料。因此,延長了圓FRP約束混凝土核心10的使用壽命。同時,在環境友好型混凝土 2b生產時,也無需去除原料中的腐蝕性物質,減少了環境友好型混凝土 2b的加工步驟和制造成本。
[0041]優選地,圓FRP管I的纖維纏繞方向為環向或近似于環向。為方便描述,在下文的描述中,環向指的是圖2中Q所示方向,軸向指的是圖2中P所示方向,徑向指的是圖2中O所示方向,之后將不再贅述。
[0042]利用FRP環向或近似于環向纏繞的纖維,核心混凝土 2受壓膨脹時圓FRP管I可起到被動約束作用,充分發揮混凝土材料受壓能力強的特性,使混凝土在三軸受力狀態下提尚其軸向承載能力。
[0043]具體而言,實用新型人經大量實驗發現,圓FRP約束混凝土核心10的應力-應變曲線呈增長形雙線性變化,即截面屈服之后圓FRP約束混凝土核心10的承載力繼續上升,圓FRP約束混凝土核心10可以提供更優的承載能力和抗震性能,其截面法方向的部分受壓承載力顯著提高,剛度、強度與延性也有所上升,抗震性能得到增強,從而得到了技術經濟效益更優的截面。
[0044]也就是說,本實用新型實施例的混凝土結構100,是采用圓FRP管I約束、核心混凝土 2填充的圓FRP約束混凝土核心10,來作為整個混凝土結構100的一部分,以增強混凝土結構100的整體性能。
[0045]在混凝土結構100施工時,可預先將圓FRP管I固定在混凝土結構100的模型中,然后先澆筑核心混凝土 2,待核心混凝土 2養護一段時間后,再澆筑外部混凝土 20,使外部混凝土 20澆筑在圓FRP管I的外表面上以形成一體。
[0046]另外,圓FRP約束混凝土核心10可由工廠預制,即圓FRP約束混凝土核心10可作為單獨的建材由工廠集中制造、銷售,施工單位根據施工現場要求采購相應規格、數量的圓FRP約束混凝土核心10。在現場施工時,圓FRP約束混凝土核心10的作用類似于鋼筋等建材,在混凝土結構100搭建模型階段將圓FRP約束混凝土核心10與其他建材組合,再行澆筑外部混凝土 20,從而大大降低施工難度。
[0047]根據本實用新型實施例的采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100,通過采用至少一個圓FRP約束混凝土核心10,該圓FRP約束混凝土核心10利用了 FRP材料輕質高強、防腐性能好的優勢,可以采用普通混凝土 2a以及多種環境友好型混凝土 2b作為圓FRP管I的內填充物,不僅能利用新型可持續發展材料來節約成本,而且保證了采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100具有高承載力、強抗震性能、重量輕等特點。由于圓FRP約束混凝土核心10構造簡單并且可由工廠預制,因此大幅降低了施工難度。利用圓FRP約束混凝土核心10設置在混凝土結構100內部的形式可以獲得較高的技術經濟效益,可用于超高層、大跨橋梁等工程結構中。
[0048]下面參照圖1、圖3-圖7描述根據本實用新型的不同具體實施例,需要說明的是,不同實施例中,相同標號表不相同的部件。
[0049]第一實施例
[0050]在該實施例中,如圖1所示,圓FRP約束混凝土核心10為一個,這種設置單個圓FRP約束混凝土核心10的混凝土結構100適用于中小型截面的構件,由此,可獲得低成本、高性能的中小型截面的混凝土結構。
[0051]優選地,如圖1所示,圓FRP約束混凝土核心10的幾何中心與外部混凝土 20的幾何中心重合。由此,可保證采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100整體對稱、性能穩定,有利于構件軸心受壓,減小偏心帶來的不利影響。且便于采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100的工程結構的設計、計算。
[0052]在圖1的示例中,采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100整體為方形柱,圓FRP約束混凝土核心10的圓心位于混凝土結構100的中心處。
[0053]第二實施例
[0054]在該實施例中,如圖3所示,圓FRP約束混凝土核心10為多個,這種設置多個圓FRP約束混凝土核心10的混凝土結構100適用于大截面尺寸的構件。由此,可獲得低成本、高性能的大截面尺寸的混凝土結構。
[0055]具體地,如圖3所示,多個圓FRP約束混凝土核心10的幾何中心位于同一圓R上,圓R的圓心與外部混凝土 20的幾何中心重合,且多個圓FRP約束混凝土核心10繞上述圓R均勻間隔分布。即在混凝土結構100內部設置多個圓FRP約束混凝土核心10增強時,所有多個圓FRP約束混凝土核心10應按照中心對稱形式布置,由此,可保證采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100整體對稱、性能穩定,有利于構件軸心受壓,減小偏心帶來的不利影響。且便于采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100的工程結構的設計、計算。
[0056]在圖3的示例中,采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100整體為方形柱,圓FRP約束混凝土核心10為四個,四個圓FRP約束混凝土核心10形成的圓R的圓心位于混凝土結構100的中心處。
[0057]綜上,第一實施例和第二實施例中圓FRP約束混凝土核心10的個數由混凝土結構100截面尺寸來靈活設置,由此,可以避免截面尺寸過大造成套箍效率低下的問題,且使得截面形式靈活多樣。
[0058]采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100可用于方鋼管約束的混凝土柱100a、鋼筋混凝土柱10b及多腔鋼管約束的混凝土柱10c等組合柱中,其結構類型不限,下面以下述的第三至第六實施例為例列舉其中四種具體結構形式。
[0059]第三實施例
[0060]如圖4所示,第三實施例為方鋼管約束的混凝土柱100a (CFST),即采用圓FRP約束混凝土核心增強的混凝土結構100還包括中空的方鋼管30,方鋼管30