[发明专利]一种外贴FRP布的UHPC管约束再生混凝土柱

说明书

本发明公开了一种外贴FRP布的UHPC管约束再生混凝土柱，包括FRP层、UHPFRC管、再生混凝土；所述FRP层外贴于UHPFRC管作为复合柱的外部环向约束；所述再生混凝土浇筑填充于UHPFRC管内，UHPFRC管作为永久模板与内部的混凝土连接成一体。所述再生混凝土为含有再生混凝土块体或再生混凝土骨料的混凝土。FRP布对超高性能钢纤维混凝土‑再生混凝土复合柱起环向约束作用，UHPFRC管不仅对再生混凝土的起部分环向约束的作用，同时承受部分竖向荷载。与传统钢管混凝土相比，UHPFRC与新拌混凝土的界面力学性能更好，结构整体性佳，外贴FRP布约束能进一步提升复合柱的承载力，且具有更好的耐久性和耐火性，能很好的抵御地震、冲击、爆炸等灾害。此外，采用再生混凝土部分替代常规混凝土，经济效益高，环保性好，具有可持续发展价值。

技术领域

本发明涉及建筑材料及结构工程领域，具体涉及一种外贴FRP布的UHPC管约束再生混凝土柱。

背景技术

作为目前最广泛的建筑材料，混凝土全世界的年消耗量已经达到了175亿吨。为了制造这些混凝土，每年约消耗130亿吨砂石、27万吨水泥、18万吨的淡水资源以及50亿用于制造水泥的各类原材料。混凝土产业不仅造成了地球资源的巨大消耗，并且对环境产生了严重影响，每年释放超过16亿吨的二氧化碳，占每年全球人类活动二氧化碳排放量的7％。另一方面，混凝土建造与拆除过程中，会产生大量的建筑垃圾，填埋这些建筑垃圾消耗了大量的金钱、土地资源并且对环境产生了有害影响。

在浇筑新混凝土时，将废弃混凝土破碎、筛分为再生骨料，在浇筑新混凝土时，替代部分自然骨料，能有效减少对自然骨料的开采和水泥用量，并且可以解决建筑垃圾的处理问题，是一种先进的绿色可持续发展建筑材料。但是由于再生骨料本身存在很多诸如颗粒棱角多、表面粗糙有微裂纹、孔隙率大等缺点，使得再生混凝土较之普通混凝土材料的各项性能均有所下降，并且强度差异性比较明显。

用钢管来约束再生混凝土能够有效提升其强度，然而钢管-再生混凝土仍存在着钢材与混凝土界面性能差的问题，结构整体性欠佳。并且钢材的耐久性能较差，往往需要额外的防腐涂层，会大大增加构件的成本。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种粘贴FRP布约束的超高性能钢纤维混凝土-再生混凝土复合柱，采用FRP布和超高性能纤维混凝土(UHPFRC)共同约束再生混凝土。该复合柱具有优异的强度，延展性，耐久性和可持续性。

纤维增强复合材料(FRP)具有轻质高强、防腐耐磨性能好、安装便捷等优点，用其对超高性能钢纤维混凝土-再生混凝土复合柱施加横向约束，不仅可以使得复合柱在三向应力的作用下提升可观的抗压强度，也可使得复合柱在外部FRP布的保护下大幅提升耐久性能。UHPFRC是一种相对较新的纤维增强水泥基材料，其将高强度钢/聚合物纤维随机嵌入致密的高强砂浆中，典型压缩强度超过150MPa，拉伸和弯曲强度可分别达到12MPa和40MPa。UHPFRC与再生混凝土共同工作能够显著提升柱体的承载力和韧性，能够很好地抵御地震，冲击和爆炸等灾害。此外，其密度、模量和热膨胀系数非常接近普通强度的混凝土；这将大大提高UHPFRC管与约束混凝土之间的变形协调性。而且，用再生骨料或再生块体部分代替混凝土中的粗骨料，具有可持续发展的意义。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种外贴FRP布的UHPC管约束再生混凝土柱，包括FRP层、UHPFRC管、再生混凝土；所述FRP层外贴于UHPFRC管作为复合柱的外部环向约束；所述再生混凝土浇筑填充于UHPFRC管内，UHPFRC管作为永久模板与内部的混凝土连接成一体。所述再生混凝土为含有再生混凝土块或再生混凝土骨料的混凝土。

进一步，所述FRP层优选为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维编织布；外贴层数为2～5层，每层搭接长度为80～120mm且在环向上均匀分布。

进一步，所述UHPFRC管内的混凝土中设置有钢筋，混凝土柱的轴压比不超过0.65。