耐凍融環(huán)境的纖維復(fù)合再生混凝土柱及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于混凝土領(lǐng)域，具體涉及耐凍融環(huán)境的纖維復(fù)合再生混凝土柱及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國市場經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及城鎮(zhèn)化水平的不斷提高，由于規(guī)劃、拆除以及 改建等產(chǎn)生的建筑垃圾數(shù)量劇增，同時，地震災(zāi)區(qū)在地震后留下大量廢棄混凝土，這些僅僅 在鋪路中使用太過浪費。據(jù)統(tǒng)計，目前我國每年要產(chǎn)生數(shù)億噸的建筑垃圾，這些建筑垃圾達(dá) 到了城市垃圾的30%~40%。加之近年來我國自然災(zāi)害頻發(fā)，由此造成的建筑物損壞更是產(chǎn) 生了大量的建筑垃圾，如汶川大地震后產(chǎn)生的建筑垃圾就達(dá)3億噸。如此大量的建筑垃圾 如果僅靠掩埋與堆砌的簡單處理方式將會極大地浪費國土資源，同時也會衍生出更多的粉 塵來污染環(huán)境。
[0003] 同時，地震之后大量結(jié)構(gòu)損壞，急需加固修復(fù)滿足新的設(shè)計規(guī)范要求。特別對于大 量具有少數(shù)名族特色的建筑，需要進(jìn)行加固修復(fù)使其復(fù)合新的使用要求，城市建筑不斷淘 汰，修建新建筑不但對環(huán)境造成影響，同時消耗大量人力、物理，造成更多的建筑垃圾。
[0004] 而纖維復(fù)合材料是一種經(jīng)濟(jì)有效的加固復(fù)合材料可有效的提高混凝土的承載力、 剛度、延性、抗疲勞和承受動態(tài)荷載的能力，與傳統(tǒng)的加固材料相比，具有自重輕、強度高、 耐腐蝕、延性好、易于操作和疲勞性能好的特點。
[0005] 然而，現(xiàn)有技術(shù)中，耐凍融環(huán)境的再生混凝土柱鮮見報道。因此，亟需開發(fā)一種耐 凍融環(huán)境的再生混凝土柱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的之一是提供一種耐高溫及凍融環(huán)境的纖維復(fù)合再生混凝土柱，按重 量份計，該混凝土柱的原料包括：水泥1份、水〇. 53份、細(xì)骨料1. 86份、原生粗骨料1. 72份、 再生粗骨料1. 72份、以及纖維2-8kg/m3?混凝土柱；所述細(xì)骨料為天然河沙，再生粗骨料 為廢棄混凝土，原生粗骨料為天然鵝卵石；所述纖維為CFRP、BFRP、AFRP、GFRP和鋼纖維中 的至少一種，所述纖維作為加固材料包裹在混凝土柱表面。
[0007] 所述再生粗骨料的粒徑為4. 75-19mm，所述原生粗骨料的粒徑為2. 36-19mm;所 述水泥為P.C32. 5R水泥。
[0008] 所述混凝土柱為圓柱或方柱，優(yōu)選為圓柱。
[0009] 所述混凝土柱為鋼管或碳管約束混凝土柱。
[0010] 包裹方式為：纖維包裹于混凝土柱上的全部表面，包裹層數(shù)為1或2層，優(yōu)選為2 層；或纖維以間隔包裹的方式對混凝土柱進(jìn)行包裹，每100mm纖維包裹區(qū)域間隔50mm距離， 包裹層數(shù)為1或2層，優(yōu)選為2層。
[0011] 優(yōu)選的，用于包裹混凝土柱的纖維為BFRP。
[0012] 本發(fā)明所用纖維具有如下特點：拉伸強度高、彈性系數(shù)高、彈性限度內(nèi)伸長量大且 拉伸強度高，故吸收沖擊能量大；為無機纖維，具不燃性，耐化學(xué)性佳，吸水性小，尺度安定 性及耐熱性均佳，價格便宜。摻入混凝土中對防治混凝土開裂以及裂紋擴展有幫助。
[0013]如本發(fā)明實施例6中所記載，本發(fā)明所得的混凝土柱的耐凍融能力得到了較為顯 著提升，具有較好的承載力。
[0014] 本發(fā)明的第二個目的在于提供耐凍融環(huán)境的纖維復(fù)合再生混凝土柱的制備方法， 該制備方法包括如下步驟： 1)按順序，依次加入細(xì)骨料、水泥、原生粗骨料和再生粗骨料、水，并依次攪拌均勻； 2)將步驟1)的所得物裝入鋼管或碳管中，并振搗均勻形成再生混凝土柱； 3)對步驟2)所得鋼管再生混凝土柱或碳管再生混凝土柱用纖維進(jìn)行包裹； 按重量份計，步驟1)中各物質(zhì)的配比關(guān)系為：水泥1份、水0. 53份、砂1. 86份、原生 粗骨料1. 72份、再生粗骨料1. 72份，步驟3)中纖維用量為2-8kg/m3?混凝土柱；所述細(xì) 骨料為天然河沙，再生粗骨料為廢棄混凝土，原生粗骨料為天然鵝卵石；所述纖維為CFRP、 BFRP、AFRP、GFRP和鋼纖維中的一種，優(yōu)選BFRP。
[0015]優(yōu)選的，所述原生粗骨料的粒徑為2. 36-19mm，再生粗骨料的粒徑為4. 75-19mm; 所述細(xì)骨料為天然河沙；所述水泥為P.C32. 5R水泥；所述混凝土柱為鋼管約束混凝土柱； 所述所述混凝土柱為圓柱或方柱，優(yōu)選為圓柱；所述包裹為將纖維包裹于混凝土柱上的 全部表面，或?qū)⒗w維以間隔包裹的方式對混凝土柱進(jìn)行包裹，每100mm纖維包裹區(qū)域間隔 50mm距離，包裹層數(shù)為1或2層，優(yōu)選2層。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下益效果： (1) 本發(fā)明主要使用建筑垃圾為原材料制備而成，因此節(jié)約了成本，同時還能有效的利 用了資源，減少了對建筑垃圾處理所投入的人力物力，還減小了處理建筑垃圾所產(chǎn)生的粉 塵等對環(huán)境的污染，因此還有效的保護(hù)了環(huán)境； (2) 本發(fā)明的制備的纖維復(fù)合再生混凝土柱，較傳統(tǒng)的鋼筋混凝土柱施工周期短，容易 制備，美觀，本發(fā)明更環(huán)保、更節(jié)能。加固方式經(jīng)濟(jì)實用，簡單易操作； (3) 本發(fā)明制備的纖維復(fù)合再生混凝土柱能在凍融環(huán)境中使用，較常規(guī)混凝土柱具有 更優(yōu)秀的耐凍融性能。
【附圖說明】
[0017]圖1為不加纖維的鋼管混凝土柱的試件的極限荷載與凍融周次的關(guān)系圖； 圖2為不加纖維的碳管混凝土柱的試件的極限荷載與凍融周次的關(guān)系圖； 圖3為加固方式示意圖； 圖4為凍融過程中試件混凝土表征變化結(jié)果圖； 圖5為-20~5°C混凝土試件混凝土表征變化比較結(jié)果圖； 圖6為-20~5 °C和-10~5 °C混凝土試件混凝土表征變化比較結(jié)果圖，其中（a) 為-20~5°C碳管試件，（b)為-10~5°C碳管試件； 圖7為加固試件在凍融后的破壞形態(tài)； 圖8為碳管試件表面隨凍融周次變化現(xiàn)象； 圖9為加固后碳管碳管試件的動彈性模量損失率結(jié)果圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面給出實施例以對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。有必要在此指出的是以下實施例不能 理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，如果該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述本
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā) 明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0019] 實施例1 1)按順序，依次加入細(xì)骨料、水泥、原生粗骨料和再生粗骨料、水，并依次攪拌均勻； 2)將步驟1)的所得物裝入鋼管或碳管中，并振搗均勻形成再生混凝土柱； 3)對步驟2)所得鋼管再生混凝土柱或碳管再生混凝土柱用纖維進(jìn)行包裹； 按重量份計，步驟1)中各物質(zhì)的配比關(guān)系為：水泥1份、水0. 53份、砂1. 86份、原生粗 骨料1. 72份、再生粗骨料1. 72份，步驟3)中纖維用量為2kg/m3?混凝土柱；所述細(xì)骨料 為天然河沙，再生粗骨料為廢棄混凝土，原生粗骨料為天然鵝卵石；所述纖維為CFRP