採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的製作方法
2023-05-16 12:20:31
採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，包括：複合材料管；複合材料拉擠型材，所述複合材料拉擠型材沿所述複合材料管的軸向延伸地嵌設在所述複合材料管內並通過海水海砂混凝土固定，所述複合材料拉擠型材具有至少一個抵抗彎矩的分支板。根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，可以避免採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱在施工階段發生失穩，大大提高了組合柱的抗壓彎性能，複合材料拉擠型材的分支板便於與其它型材連接、傳力均勻，而且本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱可直接使用海水海砂混凝土，對環境友好，有利於可持續發展。
【專利說明】採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱
【技術領域】
[0001]本發明涉及建築結構【技術領域】，具體地，涉及一種採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱。
【背景技術】
[0002]複合材料一般是由高性能纖維和樹脂基體組成，具有很強的耐腐蝕能力，同時還有輕質、高強、成型方便等優點，現在已廣泛應用於結構工程中，顯示了良好的力學性能和耐久性。它可與傳統材料(混凝土、鋼材、木材等)通過合理的組合形式共同受力，其中的典型應用之一就是複合材料管混凝土柱。
[0003]複合材料管混凝土柱以預製的複合材料管為模板，在管內澆築混凝土形成複合材料管混凝土柱。複合材料管對內部混凝土起約束作用，可以極大地提高混凝土的強度和變形能力，同時混凝土也可防止複合材料管的屈曲破壞。但是，目前複合材料管混凝土柱在工程中的應用還比較有限，主要有以下三個原因:
[0004](I)在施工過程中，複合材料管單獨作為耐側壓模板提供的剛度比較有限，構件長細比較大或複合材料管壁較薄時，溼混凝土的自重可能會使柱子整體失穩而產生過量的變形。
[0005](2)目前複合材料管混凝土柱中主要考慮利用複合材料管對混凝土的環向約束作用，管中纖維主要沿環向或接近環向布置，軸壓作用下構件的承載力和剛度都很高，但在壓彎作用下，複合材料管對混凝土的約束作用不顯著，構件的壓彎性能較低。
[0006](3)現有的技術中複合材料管混凝土柱與梁之間的連接方式較少，原因是外部的複合材料管不利於節點連接，尤其是圓形截面的複合材料管。
[0007]另外，目前我國的工程建設年均消耗100億噸砂石骨料和20億立方米的淡水,給陸地資源和環境帶來很大的負擔。而自然界中海水和海水資源比較豐富，但由於會造成鋼筋鏽蝕進而引起結構破壞，所以，目前還無法直接用於混凝土中。
【發明內容】
[0008]本發明旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。
[0009]為此，本發明提出一種採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，所述採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的抗壓彎能力強、性能穩定。
[0010]根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，包括:複合材料管；複合材料拉擠型材，所述複合材料拉擠型材沿所述複合材料管的軸向延伸地嵌設在所述複合材料管內並通過海水海砂混凝土固定，所述複合材料拉擠型材具有至少一個抵抗彎矩的分支板。
[0011]根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，複合材料管內設置複合材料拉擠型材，可以避免採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱在施工階段發生失穩，大大提高了組合柱的抗壓彎性能，複合材料拉擠型材的分支板便於與其它型材連接、傳力均勻，有利於該構件與高性能的複合材料拉擠型材梁一起推廣應用，海水海砂混凝土可就地取材，現場拌合海水海砂混凝土即可進行澆注，減少了材料的運輸量和成本，大大降低了建造過程中的碳排放量，有利於可持續發展。
[0012]另外，根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，還可以具有如下附加的技術特徵:
[0013]根據本發明的一個實施例，所述複合材料管通過纏繞或者拉繞工藝製備而成，所述複合材料管中纖維沿縱向和橫向布置，並且縱向纖維與橫向纖維的體積比為1:2。
[0014]根據本發明的一個實施例，所述複合材料管的截面為圓形。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述複合材料拉擠型材具有兩個所述分支板，兩個所述分支板垂直相連。
[0016]根據本發明的一個實施例，所述複合材料拉擠型材具有四個所述分支板，其中兩個所述分支板相連形成直角，另外兩個所述分支板相連形成直角，兩組所述分支板所形成的兩個直角朝向相背。
[0017]根據本發明的一個實施例，所述複合材料拉擠型材具有四個所述分支板，四個所述分支板成十字形排列。
[0018]根據本發明的一個實施例，所述複合材料拉擠型材具有八個所述分支板，其中四個所述分支板成十字形排列，另外四個所述分支板分別與成十字形排列的四個所述分支板的自由端垂直相連。
[0019]根據本發明的一個實施例，所述複合材料管的截面為橢圓形，所述複合材料拉擠型材的截面為工字形、槽型、一字形或者矩形。
[0020]根據本發明的一個實施例，所述複合材料管的截面為矩形或者圓角矩形，所述複合材料拉擠型材的截面為工字形、T形或者槽型。
[0021]本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0023]圖1是根據本發明的一個實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的結構示意圖；
[0024]圖2是圖1的根據本發明的一個實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的截面示意圖；
[0025]圖3是根據本發明的一個實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的截面示意圖；
[0026]圖4是根據本發明的再一個實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的截面示意圖；
[0027]圖5是根據本發明的又一個實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱的截面示意圖。
[0028]附圖標記:
[0029]採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100 ；
[0030]複合材料管10 ;複合材料拉擠型材20 ;分支板21 ;海水海砂混凝土 30。
【具體實施方式】
[0031]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0032]在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」 「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0033]此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0034]在本發明中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0035]下面首先結合附圖1-圖5具體描述根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100。
[0036]根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100包括複合材料管10和複合材料拉擠型材20。具體而言，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，複合材料拉擠型材20具有至少一個抵抗彎矩的分支板21。
[0037]換言之，採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100主要由複合材料管10和複合材料拉擠型材20組成，具體地，複合材料拉擠型材20具有至少一個抵抗彎矩的分支板21，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地設在複合材料管10內且與複合材料管10的內壁間隔開，複合材料管10內可直接使用海水海砂混凝土 30澆注以使複合材料拉擠型材20固定在複合材料管10內，即不經處理的海水和海砂配置的混凝土可以直接澆注於複合材料管10和內部的複合材料拉擠型材20之間的空腔中。
[0038]由此，根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100，在複合材料管10內設置複合材料拉擠型材20，可以避免構件在施工階段發生失穩，大大提高了構件的抗壓彎性能，複合材料拉擠型材20的分支板21便於與其它型材連接、傳力均勻，有利於該構件與高性能的複合材料拉擠型材梁一起推廣應用，海水海砂混凝土 30可就地取材，現場拌合海水海砂混凝土 30即可進行澆注，減少了材料的運輸量和成本，大大降低了建造過程中的碳排放量，有利於可持續發展。
[0039]根據本發明的一個實施例，複合材料管10通過纏繞或者拉繞工藝製備而成，複合材料管10中纖維沿縱向和橫向布置，並且縱向纖維與橫向纖維的體積比為1:2。
[0040]也就是說，複合材料管10採用纏繞或新型拉擠工藝製成，複合材料管10中纖維主要沿縱向和環向布置，優選地，縱向纖維和環向布置的橫向纖維的體積比為1:2。由此，複合材料管10中布置一定比例的縱向纖維和橫向纖維，有利於採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100承受壓彎作用。
[0041]下面通過多個實施例對根據本發明的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100進行詳細描述。
[0042]實施例一
[0043]如圖3所示，複合材料管10的截面為圓形，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定。
[0044]在本發明實施例的一個示例中，複合材料拉擠型材20具有兩個分支板21，兩個分支板21垂直相連。
[0045]也就是說，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，複合材料拉擠型材20具有兩個分支板21，每個分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體，一個分支板21的沿複合材料管10的軸向延伸的一端與另一個分支板21的沿複合材料管10的軸向延伸的一端垂直相連，使採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的截面為如圖3所示的第一個截面，其中，複合材料拉擠型材20的兩個分支板21可以一體形成。
[0046]在本發明實施例的再一個示例中，複合材料拉擠型材20具有四個分支板21，其中兩個分支板21相連形成直角，另外兩個分支板21相連形成直角，兩組分支板21所形成的兩個直角朝向相背。
[0047]換言之，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，複合材料拉擠型材20包括四個分支板21，每個分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體，具體地，複合材料拉擠型材20的四個分支板21兩兩一組，每組的兩個分支板21的沿複合材料管10的軸向延伸的一端互相垂直相連，兩組分支板21所形成的兩個直角相背設置，使採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的截面為如圖3所示的第二個截面。
[0048]在本發明實施例的又一個示例中，複合材料拉擠型材20具有四個分支板21，四個分支板21成十字形排列。
[0049]換言之，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，複合材料拉擠型材20具有四個分支板21，每個分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體，四個分支板21的沿複合材料管10的軸向延伸的一端互相垂直相連以使複合材料拉擠型材20的截面形成十字形。
[0050]在本發明實施例的又一個示例中，複合材料拉擠型材20具有八個分支板21，其中四個分支板21成十字形排列，另外四個分支板21分別與成十字形排列的四個分支板21的自由端垂直相連。
[0051 ] 也就是說，複合材料拉擠型材20包括八個分支板21，每個分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體，其中四個分支板21的沿複合材料管10的軸向延伸的一端相互垂直相連以使其截面形狀為十字形，另外四個分支板21分別與成十字形排列的四個分支板21的另一端垂直相連，複合材料拉擠型材20的八個分支板21的截面形成缺四個角的田字形，複合材料拉擠型材20的八個分支板21可以一體形成以保證整個構件的穩定性。
[0052]由此，施工過程中，內嵌在複合材料管10內的複合材料拉擠型材20可與複合材料管10 —起作為耐側壓模板，複合材料拉擠型材20的多種截面的分支板21組合提供了足夠的截面剛度，可以避免採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100在施工階段發生整體失穩，再者，在壓彎作用下，內嵌的複合材料拉擠型材20作為勁性骨架可大幅度提高採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的受力性能。
[0053]實施例二
[0054]如圖4所示，複合材料管10的截面為橢圓形，複合材料拉擠型材20的截面為工字形、槽型、一字形或者矩形。
[0055]也就是說，複合材料拉擠型材20沿複合材料管10的軸向延伸地嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，其中，複合材料拉擠型材20具有抵抗彎矩的分支板21，分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體。具體地，複合材料拉擠型材20的截面可以成一字形，複合材料拉擠型材20的分支板21也可以包括三個，三個分支板21的截面成工字形、槽型排列，複合材料拉擠型材20的分支板21還可以包括四個，四個分支板21的截面成口字形排列。
[0056]實施例三
[0057]複合材料管10的截面為矩形或者圓角矩形，複合材料拉擠型材20的截面為工字形、T形或者槽型。換言之，採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的截面可以為如圖5所示的截面，即複合材料管10的截面為矩形或者圓角矩形，複合材料拉擠型材20具有抵抗彎矩的分支板21，分支板21沿複合材料管10的軸向延伸形成板體，複合材料拉擠型材20的截面可以成工字形、T形或者槽型排列，也可以成工字形、T形或者槽型的組合排列。
[0058]施工時先將複合材料拉擠型材20和複合材料管10安裝在設計規定的位置，保持兩者之間的軸線豎直，當複合材料管10和複合材料拉擠型材20在豎向都需要接長時，應避免複合材料拉擠型材20和複合材料管10的接縫處於同一平面，保證施工質量。
[0059]需要說明的是，複合材料拉擠型材20嵌設在複合材料管10內並通過海水海砂混凝土 30固定，其中，複合材料拉擠型材20主要用於抵抗彎矩作用，其截面形狀可根據工程需要選擇，並且複合材料拉擠型材20的截面形狀不限於工字形、槽形、T字形、十字形、一字形、田字形、圓形或方形，而複合材料管10主要用於約束海水海砂混凝土 30以提高其抗壓承載力和延性，可以根據建築外觀、使用功能、所需的承載力和剛度等要求，選擇合適截面的複合材料管10。
[0060]因為截面為圓形的複合材料管10對海水海砂混凝土 30的約束作用最強，優選地，根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的複合材料管10可以採用圓形截面，也可根據工程需要選用橢圓形、矩形和圓角矩形中的任一種或其他。
[0061]根據本發明實施例的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱100的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。
[0062]在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。
[0063]儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【權利要求】
1.一種採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，包括: 複合材料管； 複合材料拉擠型材，所述複合材料拉擠型材沿所述複合材料管的軸向延伸地嵌設在所述複合材料管內並通過海水海砂混凝土固定，所述複合材料拉擠型材具有至少一個抵抗彎矩的分支板。
2.根據權利要求1所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱,其特徵在於，所述複合材料管通過纏繞或者拉繞工藝製備而成，所述複合材料管中纖維沿縱向和橫向布置，並且縱向纖維與橫向纖維的體積比為1:2。
3.根據權利要求1所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱,其特徵在於，所述複合材料管的截面為圓形。
4.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料拉擠型材具有兩個所述分支板，兩個所述分支板垂直相連。
5.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料拉擠型材具有四個所述分支板，其中兩個所述分支板相連形成直角，另外兩個所述分支板相連形成直角，兩組所述分支板所形成的兩個直角朝向相背。
6.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料拉擠型材具有四個所述分支板，四個所述分支板成十字形排列。
7.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料拉擠型材具有八個所述分支板，其中四個所述分支板成十字形排列，另外四個所述分支板分別與成十字形排列的四個所述分支板的自由端垂直相連。
8.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料管的截面為橢圓形，所述複合材料拉擠型材的截面為工字形、槽型、一字形或者矩形。
9.根據權利要求3所述的採用海水海砂混凝土的耐海水腐蝕複合材料組合柱，其特徵在於，所述複合材料管的截面為矩形或者圓角矩形，所述複合材料拉擠型材的截面為工字形、T形或者槽型。
【文檔編號】E04C3/36GK104314232SQ201410568708
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】馮鵬, 王傑, 程實 申請人:清華大學