[发明专利]混杂FRP管高强钢筋活性粉末混凝土柱及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混杂FRP管高强钢筋活性粉末混凝土（RPC）组合柱及制备方法，适用于混凝土组合柱结构技术领域，属于建筑领域。 

技术背景

FRP管采用湿法缠绕成型，由牵引轮将经过聚酯树脂浸泡后的连续纤维丝束引到小车上，使纤维与芯轴搭接，随着芯模转动，小车往复运动，纤维丝均匀布满芯模表面，由计算机控制纤维缠绕角，确保纤维缠绕不重叠、不离缝，将制作好的FRP管在工厂切割成指定的长度。 

FRP管约束RPC，形成了一种新型组合柱：混杂FRP管活性粉末混凝土柱。 

RPC由水泥、石英砂、硅粉、高效减水剂等组成，是继高强、高性能混凝土之后，研制出的一种高强度、高韧性、高耐久的超高强混凝土。其基本配制原理是：通过提高组分的细度与活性、最大程度地减少材料内部的缺陷，以获得超高强度与高耐久性。但未掺微细钢纤维的RPC脆性大、变形能力差，在高应力或复杂受力状态下，易产生爆裂性脆性破坏，其安全性大大降低。掺入纤维，虽然在一定程度上改善了RPC的韧性，但脆性仍然较大，影响了其在实际工程中的应用。为解决RPC变形能力不足、易发生脆性破坏的问题，国内外学者采用钢管约束活性粉末混凝土，提高延性，防止RPC发生脆性破坏。但由于钢的泊松比大于RPC的初始泊松比，所以钢管活性粉末混凝土构件在加载初期，约束力小，出现RPC和钢管的脱离的现象。 

为了克服钢管约束RPC存在的问题，人们提出单一FRP约束RPC的设计思路，用单一的FRP约束RPC虽然提高了韧性和承载力，但由于单一FRP的拉伸-变形为直线的，破坏属于脆性，破坏突然。 

采用混杂纤维制备的FRP，具有伪屈服现象，即具有应变硬化特征、多级延性破坏、延性高等特点，类似于钢材一样的屈服，且有应变硬化特点，可以克服单一FRP约束RPC的不足，实现了不但可以提高柱承载力、变形能力，而且可以提高组合柱耐久性。如果用混杂FRP管代单一FRP，将RPC灌入混杂FRP管内形成混杂FRP管活性粉末混凝土构件，混杂FRP管不但能够更加有效地约束内部RPC，防止RPC发生脆性破坏，显著改善其变形性能，而且可以提高结构 耐久性；相比钢管RPC，FRP管RPC自重降低。另外混杂FRP约束RPC是可以按照设计者的意图调整混杂纤维品种、比例和缠绕方向，最大限度的发挥混杂FRP的约束效果，使得FRP的弹性模量、泊松比、强度和约束力、变形能力等按照设计要求制备。混杂FRP管可以在加载初期就对内部RPC进行有效地约束。同时，FRP管还可以作为RPC的保护外壳，提高结构耐久性。因此，混杂FRP管活性粉末混凝土柱比钢管活性粉末混凝土柱和单一FRP约束RPC柱，具有更高的强度、更好的变形性能和抗震性能，可用在盐度大、湿度高等不利环境下。 

混杂FRP管混凝土构件是一种十分合理的结构构件，外围的混杂FRP管既可以有效地约束核心混凝土，提高承载力和变形能力；又可以保护核心RPC，提高结构耐久性；还可以用作施工时的模板，加快施工速度，缩短工期。 

混杂FRP管活性粉末混凝土柱具有特点：RPC是一种超高强材料；另外，混杂FRP管对核心RPC产生约束，使核心RPC处于三向受力状态，更增强了构件的承载力。FRP管是核心RPC的保护外壳，FRP管具有良好的耐腐蚀性，FRP管RPC构件可用在盐度大、湿度高等不利环境下，从而解决了钢管混凝土构件的腐蚀问题。混杂FRP管不但具有极强的套箍作用，而且具有良好的变形性能，能显著降低核心RPC的脆性，显著改善了活性粉末混凝土的变形能力和耗能能力，大幅度提高柱的延性和滞回特性，使得混杂FRP管活性粉末混凝土柱具有良好的抗震性能。 

因此，混杂FRP管活性粉末混凝土柱综合了混杂FRP管混凝土柱和钢管活性混凝土柱的优点，具有很高的承载力、良好的变形性能及耐腐蚀性能，将在桥梁、超高层建筑、大跨结构等工程，或在海洋环境、受化学腐蚀的结构工程中具有推广应用价值。 

混杂FRP管活性粉末混凝土组合柱是活性粉末混凝土与混杂FRP管的有机结合。混杂FRP管使核心活性粉末混凝土处于三向受力状态，从而提高混凝土强度、变形，防止RPC发生脆性破坏。混杂FRP管约束不仅可以提高混凝土组合柱承载力和耐久性，而且延性好的混杂FRP管可以提高柱延性和抗震耗能。混杂FRP管活性粉末混凝土组合柱可以用于新建结构，也可以用于对混凝土组合柱的加固提升工程。 

发明内容

本发明的目的在于提供了一种混杂FRP管高强钢筋RPC柱，该构件与传统钢管高强混凝土组合柱、单一纤维FRP管RPC柱相比，可提高承载力、变形能力和抗震性能。