一种防腐抗震组合柱构件及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑工程及桥梁工程技术领域，特别是涉及一种防腐抗震组合柱构件及其施工方法。
背景技术
柱作为建筑物和桥梁的主要支承物，在地震中，由于柱的严重破坏，致使其整体坍塌，最终不得不停止使用。所以，对于柱的设计，需引起高度重视。
从现有的发展来看，在我国西北地区及沿海地区，均有很多建筑物及大型桥梁正在被使用，然而，在我国西北地区盐渍土分布广泛，盐渍土具有融陷、盐胀、腐蚀等工程特性，对建筑物及桥梁会造成严重的影响。与海洋环境相比，盐渍土中含有高浓度的腐蚀性化学成分。据地震记录显示，这些地区也是地震频发地带。柱的腐蚀破坏会显著降低地震中结构的侧向抗荷载能力。因此，柱有良好的防腐抗震性能尤为重要。
随着科技的不断发展，我国的经济也得到了飞快地发展，然而在经济快速发展的今天，垃圾堆放量越来越多、温室效应、气候恶化等一系列问题也随着产生，环境的保护也成了重中之重的事情。如何将垃圾变废为宝，是我国目前所面临的一项重要任务。其中，陶瓷和玻璃作为不可降解的固体废弃物之一，不仅占用大量的土地使用面积，还会花费昂贵的处置费，严重污染了空气及水质。
现有技术中，关于柱的施工大多采用钢筋混凝土材料进行现场浇筑，但由于混凝土自身脆性大，抗弯能力差，抗腐蚀性差，严重影响了整座桥梁的使用寿命。在地震作用下，由于内部钢筋的锈蚀，大大降低了桥梁的抗震能力。
水泥作为混凝土材料的重要组分，在生产过程中，不仅会消耗大量的不可再生能源，还会排放大量的二氧化碳，这些问题正是我国目前急需改善的方面，随着可持续发展要求的提出，固废垃圾的回收再利用，替代原混凝土材料内部部分组成成分，是我们目前所面临的一项重大课题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的问题，提出一种防腐抗震组合柱构件及其施工方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防腐抗震组合柱构件，它包括纵筋、灌浆料、复合材料套筒、胶料层和网格层，所述纵筋位于塑性铰区域，所述纵筋外部套接复合材料套筒，所述纵筋与复合材料套筒之间填充灌浆料，所述复合材料套筒外侧设置有胶料层，所述胶料层外侧设置有网格层，所述复合材料套筒为掺有固废粉的聚乙烯醇水泥复合材料。
更进一步的，所述复合材料套筒为掺有固废玻璃粉的聚乙烯醇水泥复合材料或掺有固废陶瓷粉的聚乙烯醇水泥复合材料。
更进一步的，所述掺有固废玻璃粉的聚乙烯醇水泥复合材料包括胶凝材料、石英砂、水、纤维、减水剂、消泡剂和增稠剂，所述胶凝材料的配合比为：水泥252.8kg/m3、粉煤灰758.4kg/m3和玻璃粉252.8kg/m3，所述石英砂为455kg/m3，所述水为303kg/m3，所述纤维26kg/m3，所述减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，所述消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，所述增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。
更进一步的，所述掺有固废陶瓷粉的聚乙烯醇水泥复合材料包括胶凝材料、石英砂、水、纤维、减水剂、消泡剂和增稠剂，所述胶凝材料的配合比为：水泥126.4kg/m3、粉煤灰884.8kg/m3和陶瓷粉252.8kg/m3，所述石英砂为455kg/m3，所述水为303kg/m3，所述纤维为26kg/m3，所述减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，所述消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，所述增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。
更进一步的，所述水泥的规格为P.O 42.5，所述粉煤灰的规格为一级，所述固废粉的规格为300目，所述纤维为K-Ⅱ型可乐纶，所述减水剂为改性聚羧酸盐类，所述增稠剂为羟丙甲基纤维素。
更进一步的，所述复合材料套筒的截面为圆形，壁厚为20mm，长度与塑性铰区域高度相同。
更进一步的，所述胶料层为双酚A型环氧树脂，用量为0.4-0.5kg/m2。
更进一步的，所述网格层为方形网格，材质为碳纤维材料。
本发明还提供了一种防腐抗震组合柱构件的施工方法，它包括以下步骤：
步骤一：根据工程中钢筋实际尺寸及塑性铰区域的高度预制复合材料套筒；
步骤二：将复合材料套筒套在塑性铰区域的纵筋上，在纵筋与复合材料套筒之间注入灌浆料；
步骤三：在复合材料套筒外侧涂抹一层胶料，形成胶料层，在胶料层上布置网格层；
步骤四：在网格层外侧按设计要求布置箍筋，在箍筋外侧支模板，预留保护层厚度，在模板内侧浇筑混凝土。
本发明还提供了一种防腐抗震组合柱构件的施工方法，它包括以下步骤：
步骤一：根据工程中钢筋实际尺寸及塑性铰区域的高度预制复合材料套筒；
步骤二：在复合材料套筒外侧涂抹一层胶料，形成胶料层，在胶料层上布置网格层；
步骤三：将复合材料套筒套在塑性铰区域的纵筋上，在纵筋与复合材料套筒之间注入灌浆料；
步骤四：在网格层外侧按设计要求布置箍筋，在箍筋外侧支模板，预留保护层厚度，在模板内侧浇筑混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：解决了现有技术中柱的抗腐蚀性能及抗震性能差的问题，同时解决了现有固体废弃物难以利用造成环境污染的问题。
本发明的复合材料套筒不仅起到防腐作用，还可以提高构件的抗冻抗弯性能，地震作用下，对于弯曲破坏的柱构件而言，柱塑性铰区域的抗弯性能好坏是评判结构整体抗震性能优劣的一项重要指标；而灌浆料不仅强度高，流动性大，便于施工，而且同样可以起到防腐作用；胶料层不仅起到防水作用，还能有效起到粘结网格层的作用；网格层可以使胶料涂抹更加均匀，还会增加现浇混凝土与和复合材料套筒之间的粘结性，而且可提高柱的抗拉、抗弯性能。
本发明的施工方法简单，胶料层及网格层的施工可在复合材料套筒套入纵筋之前进行，相对构件后期进行加固维护相比，本发明不仅可以减少大量的经济损失，还会缩短不必要的维修维护时间，具有良好的发展前景。
本发明按一定比例将固废陶瓷粉和固废玻璃粉掺入聚乙烯醇水泥复合材料中，不仅可以实现垃圾回收再利用，还会减少水泥用量，与普通混凝土相比，有良好的抗拉、抗弯性能，属于超高韧性材料。通过加入固废陶瓷粉或固废玻璃粉材料，提高柱的抗腐蚀性能及抗弯性能，从而提高桥墩柱的抗震性能，延长结构的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述的一种防腐抗震组合柱构件结构示意图；
图2为本发明所述的一种防腐抗震组合柱构件安装位置示意图；
图3为本发明所述的图2中1-1向纵筋处剖视图。
1-柱身，2-塑性铰区域，3-承台，4-箍筋，5-核心区混凝土，6-混凝土保护层，7-纵筋，8-灌浆料，9-复合材料套筒，10-胶料层，11-网格层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。
参见图1-3说明本实施方式，一种防腐抗震组合柱构件，它包括纵筋7、灌浆料8、复合材料套筒9、胶料层10和网格层11，所述纵筋7位于塑性铰区域2，所述纵筋7外部套接复合材料套筒9，所述纵筋7与复合材料套筒9之间填充灌浆料8，所述复合材料套筒9外侧设置有胶料层10，所述胶料层10外侧设置有网格层11，所述复合材料套筒9为掺有固废粉的聚乙烯醇水泥复合材料。
本实施例聚乙烯醇水泥复合材料PVA-ECC中按一定比例掺入固废陶瓷粉和固废玻璃粉，不仅可以实现垃圾回收再利用，还会减少水泥用量，与普通混凝土相比，有良好的抗拉、抗弯性能，属于超高韧性材料。所述复合材料套筒9为掺有固废玻璃粉的聚乙烯醇水泥复合材料或掺有固废陶瓷粉的聚乙烯醇水泥复合材料。所述掺有固废玻璃粉的聚乙烯醇水泥复合材料包括胶凝材料、石英砂、水、纤维、减水剂、消泡剂和增稠剂，所述胶凝材料的配合比为：水泥252.8kg/m3、粉煤灰758.4kg/m3和玻璃粉252.8kg/m3，所述石英砂为455kg/m3，所述水为303kg/m3，所述纤维26kg/m3，所述减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，所述消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，所述增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。所述掺有固废陶瓷粉的聚乙烯醇水泥复合材料包括胶凝材料、石英砂、水、纤维、减水剂、消泡剂和增稠剂，所述胶凝材料的配合比为：水泥126.4kg/m3、粉煤灰884.8kg/m3和陶瓷粉252.8kg/m3，所述石英砂为455kg/m3，所述水为303kg/m3，所述纤维为26kg/m3，所述减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，所述消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，所述增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。所述水泥的规格为P.O 42.5，所述粉煤灰的规格为一级，所述固废粉的规格为300目，所述纤维为K-Ⅱ型可乐纶，所述减水剂为改性聚羧酸盐类，所述增稠剂为羟丙甲基纤维素。纤维为日本生产的型号为K-Ⅱ型可乐纶的PVA纤维，本领域技术人员可以根据需要选用其它种类和型号的纤维，并进行重新配比。所述复合材料套筒9的截面为圆形，领域技术人员可以根据需要选用其它形状，壁厚为20mm，领域技术人员可以根据需要选用其它尺寸的壁厚，长度与塑性铰区域2高度相同。所述胶料层10为双酚A型环氧树脂，用量为0.4-0.5kg/m2。所述网格层11为方形网格，材质为碳纤维材料，本领域技术人员可以根据需要选用其它形状和材质。所述灌浆料8采用防腐灌浆料。
本实施例为防腐抗震组合柱构件的施工方法一，它包括以下步骤：
步骤一：根据工程中钢筋实际尺寸及塑性铰区域2的高度预制复合材料套筒9；
步骤二：将复合材料套筒9套在塑性铰区域2的纵筋7上，在纵筋7与复合材料套筒9之间注入灌浆料8；
步骤三：在复合材料套筒9外侧涂抹一层胶料，形成胶料层10，在胶料层上布置网格层11；
步骤四：在网格层11外侧按设计要求布置箍筋4，在箍筋4外侧支模板，预留保护层厚度，在模板内侧浇筑混凝土。
本实施例为防腐抗震组合柱构件的施工方法二，它包括以下步骤：
步骤一：根据工程中钢筋实际尺寸及塑性铰区域2的高度预制复合材料套筒9；
步骤二：在复合材料套筒9外侧涂抹一层胶料，形成胶料层10，在胶料层上布置网格层11；
步骤三：将复合材料套筒9套在塑性铰区域2的纵筋7上，在纵筋7与复合材料套筒9之间注入灌浆料8；
步骤四：在网格层11外侧按设计要求布置箍筋4，在箍筋4外侧支模板，预留保护层厚度，在模板内侧浇筑混凝土。
以上对本发明所提供的一种防腐抗震组合柱构件及其施工方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
