本發(fā)明涉及一種防撞結構柱，適用于建筑工程的技術領域。

背景技術：

結構柱是建筑物、橋梁和交通工程中必不可少的結構部件。由于其適用范圍廣，因此經(jīng)常會發(fā)生車輛、人員等撞在結構柱上的現(xiàn)象。現(xiàn)有的結構柱一般采用混凝土澆筑而成，由于其剛度較大，當車輛或人員與結構柱發(fā)生碰撞時，經(jīng)常會發(fā)生較大的人員和財產(chǎn)損失。為了避免這些損失，需要一種防撞結構柱，其不僅需要具有一般結構柱的承載性能，而且還需要具有良好的防撞和消能減振效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術中的上述缺陷，提供了一種防撞結構柱，通過從柱體的外表面從內向外依次設置的纖維混凝土、緩沖夾層和橡膠消能層，實現(xiàn)了柱體的優(yōu)良防撞效果，可以廣泛地應用于建筑物、橋梁、交通工程等技術領域。

根據(jù)本發(fā)明的防撞結構柱，包括柱體和從柱體的外表面依次向外布置的第一套管、第二套管和橡膠消能層，柱體的外表面和第一套管之間設有纖維混凝土，第一套管和第二套管之間設有緩沖夾層，T型梁預埋在柱體內并從柱體的外表面伸出，伸出的部分包裹在纖維混凝土中；

纖維混凝土由水泥、礦物纖維、植物纖維、碳纖維、粒徑為1.5-2mm的陶粒、粒徑為1.0-1.2mm的橡膠顆粒、粉煤灰、石灰、減水劑和水按照質量比為1∶0.2-0.22∶0.1-0.12∶0.05-0.07∶0.24-0.26∶0.13-0.15∶0.1-0.15∶0.12-0.14∶0.06-0.08∶0.2-0.26混合均勻制成。

優(yōu)選地，減水劑的原料由馬來酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、異戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亞胺、甲基丙烯磺酸鈉組成，各組分的質量比為1∶0.1-0.13∶0.13-0.15∶0.08-0.09∶0.2-0.23∶0.06-0.08。

優(yōu)選地，在纖維混凝土和柱體的外表面之間設有粘結層，粘結層由SBS改性瀝青、環(huán)氧樹脂乳液、石油樹脂乳液、甲基硅酸鈉按照質量比為1∶0.3-0.4∶0.1-0.2∶0.1-0.12混合均勻制成。

優(yōu)選地，緩沖夾層包括橡膠塊、聚氨酯塊和PVC泡沫塊，其體積比為1∶0.3-0.5∶3-5，在橡膠塊、聚氨酯塊和PVC泡沫塊形成的空隙內澆筑有結合材料。結合材料可以由水泥、石膏、煤矸石、膨潤土、高嶺土、早強劑、起泡劑和水按照質量比為1∶0.1-0.15∶0.3-0.4∶0.1-0.12∶0.1-0.12∶0.06-0.09∶0.1-0.15∶0.3-0.4混合均勻制成。

優(yōu)選地，橡膠消能層由天然橡膠、異戊二烯橡膠、改性丁二烯橡膠、烷基酚醛樹脂、碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅按照質量比為1∶0.1-0.15∶0.08-0.12∶0.2-0.25∶0.06-0.08∶0.02-0.03∶0.01-0.02∶0.01-0.02混合制成。

優(yōu)選地，橡膠消能層的制備方法可以包括以下步驟：

(1)將異戊二烯橡膠加熱至330℃全部熔化，然后保持10-15分鐘；

(2)在熔化的異戊二烯橡膠中加入改性丁二烯橡膠和天然橡膠；

(3)再加入烷基酚醛樹脂后混合均勻，重新加熱至330℃，然后加入碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅；

(4)冷卻至室溫后，模制成型。

本發(fā)明通過從柱體的外表面從內向外依次設置的纖維混凝土、緩沖夾層和橡膠消能層，實現(xiàn)了柱體的優(yōu)良防撞效果。

附圖說明

圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的防撞結構柱的一種實施方式的示意圖。

圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的防撞結構柱的另一種實施方式的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

如圖1所示，其中顯示了根據(jù)本發(fā)明的防撞結構柱的示意圖，包括柱體1和從柱體1的外表面依次向外布置的第一套管4、第二套管5和橡膠消能層7，柱體1的外表面和第一套管4之間設有纖維混凝土3，第一套管4和第二套管5之間設有緩沖夾層6。優(yōu)選地，柱體1的外表面設有拉毛，T型梁2預埋在柱體1內并從柱體1的外表面伸出，伸出的部分包裹在纖維混凝土3中，從而增強纖維混凝土3與柱體1之間的粘結力。

本發(fā)明中的纖維混凝土由水泥、礦物纖維、植物纖維、碳纖維、粒徑為1.5-2mm的陶粒、粒徑為1.0-1.2mm的橡膠顆粒、粉煤灰、石灰、減水劑和水按照質量比為1∶0.2-0.22∶0.1-0.12∶0.05-0.07∶0.24-0.26∶0.13-0.15∶0.1-0.15∶0.12-0.14∶0.06-0.08∶0.2-0.26混合均勻制成。其中，礦物纖維、植物纖維和碳纖維起到增強強度和粘結力的效果；陶粒和橡膠起到骨料的作用，同時由于其具有良好的彈性，也可以提高混凝土的抗沖擊力和緩沖性能。減水劑的原料由馬來酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、異戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亞胺、甲基丙烯磺酸鈉組成，各組分的質量比為1∶0.1-0.13∶0.13-0.15∶0.08-0.09∶0.2-0.23∶0.06-0.08。

纖維混凝土的實施例1

纖維混凝土由水泥、礦物纖維、植物纖維、碳纖維、粒徑為1.5-2mm的陶粒、粒徑為1.0-1.2mm的橡膠顆粒、粉煤灰、石灰、減水劑和水按照質量比為1∶0.2∶0.12∶0.07∶0.26∶0.13∶0.12∶0.12∶0.06∶0.22混合均勻制成。減水劑的原料由馬來酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、異戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亞胺、甲基丙烯磺酸鈉組成，各組分的質量比為1∶0.12∶0.13∶0.09∶0.23∶0.08。

纖維混凝土的實施例2

纖維混凝土由水泥、礦物纖維、植物纖維、碳纖維、粒徑為1.5-2mm的陶粒、粒徑為1.0-1.2mm的橡膠顆粒、粉煤灰、石灰、減水劑和水按照質量比為1∶0.22∶0.11∶0.07∶0.24∶0.14∶0.15∶0.12∶0.07∶0.25混合均勻制成。減水劑的原料由馬來酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、異戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亞胺、甲基丙烯磺酸鈉組成，各組分的質量比為1∶0.1∶0.15∶0.085∶0.2∶0.06。

纖維混凝土的實施例3

纖維混凝土由水泥、礦物纖維、植物纖維、碳纖維、粒徑為1.5-2mm的陶粒、粒徑為1.0-1.2mm的橡膠顆粒、粉煤灰、石灰、減水劑和水按照質量比為1∶0.21∶0.11∶0.07∶0.25∶0.14∶0.14∶0.128∶0.07∶0.26混合均勻制成。減水劑的原料由馬來酸酐、苯乙酸、聚醚三元醇、異戊烯醇聚氧乙烯醚、酰亞胺、甲基丙烯磺酸鈉組成，各組分的質量比為1∶0.12∶0.13∶0.086∶0.225∶0.065。

優(yōu)選地，在纖維混凝土施工以前，還可以在柱體的外表面均勻涂抹一層粘結層，以增強纖維混凝土和柱體之間的粘結力。粘結層可以由SBS改性瀝青、環(huán)氧樹脂乳液、石油樹脂乳液、甲基硅酸鈉按照質量比為1∶0.3-0.4∶0.1-0.2∶0.1-0.12混合均勻制成。施工時，將粘結層均勻涂抹在柱體的拉毛表面，等待5-8分鐘，再澆筑纖維混凝土。更優(yōu)選地，本發(fā)明中的粘結層是由SBS改性瀝青、環(huán)氧樹脂乳液、石油樹脂乳液、甲基硅酸鈉按照質量比為1∶0.32∶0.12∶0.11混合均勻制成。

本發(fā)明中的第一套管4和第二套管5可以是鋼管。如圖2所示，優(yōu)選地，管壁呈波紋狀，以增強其抗變形能力和吸能效果。

本發(fā)明中的緩沖夾層6起到耗能緩沖的效果，其設置于第一套管4和第二套管5形成的夾層空間內。緩沖夾層6包括橡膠塊、聚氨酯塊和PVC泡沫塊，其體積比為1∶0.3-0.5∶3-5。在橡膠塊、聚氨酯塊和PVC泡沫塊形成的空隙內澆筑有結合材料，結合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨潤土、高嶺土、早強劑、起泡劑和水按照質量比為1∶0.1-0.15∶0.3-0.4∶0.1-0.12∶0.1-0.12∶0.06-0.09∶0.1-0.15∶0.3-0.4混合均勻制成。其中的起泡劑優(yōu)選采用高效起泡劑，使得橡膠塊、聚氨酯塊和PVC泡沫塊之間的空隙能夠被迅速填滿。

結合材料的實施例1

結合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨潤土、高嶺土、早強劑、起泡劑和水按照質量比為1∶0.12∶0.32∶0.1∶0.11∶0.08∶0.13∶0.32混合均勻制成。

結合材料的實施例2

結合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨潤土、高嶺土、早強劑、起泡劑和水按照質量比為1∶0.14∶0.36∶0.115∶0.115∶0.07∶0.14∶0.35混合均勻制成。

結合材料的實施例3

結合材料由水泥、石膏、煤矸石、膨潤土、高嶺土、早強劑、起泡劑和水按照質量比為1∶0.13∶0.4∶0.12∶0.11∶0.065∶0.145∶0.38混合均勻制成。

橡膠消能層7設置在結構柱的最外層。優(yōu)選地，橡膠消能層由天然橡膠、異戊二烯橡膠、改性丁二烯橡膠、烷基酚醛樹脂、碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅按照質量比為1∶0.1-0.15∶0.08-0.12∶0.2-0.25∶0.06-0.08∶0.02-0.03∶0.01-0.02∶0.01-0.02混合制成。其中，碳纖維起增強強度的作用，碳化硅增加橡膠消能層的耐磨性能，三氧化二銻起阻燃作用。

根據(jù)本發(fā)明的橡膠消能層的制備工藝包括：

(1)將異戊二烯橡膠加熱至330℃全部熔化，然后保持10-15分鐘；

(2)在熔化的異戊二烯橡膠中加入改性丁二烯橡膠和天然橡膠，由于改性丁二烯橡膠和天然橡膠的熔點遠低于330℃，所以會很快熔化；

(3)再加入烷基酚醛樹脂后混合均勻，重新加熱至330℃，然后加入碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅；

(4)冷卻至室溫后，模制成型。

橡膠消能層的實施例1

橡膠消能層由天然橡膠、異戊二烯橡膠、改性丁二烯橡膠、烷基酚醛樹脂、碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅按照質量比為1∶0.12∶0.09∶0.22∶0.06∶0.022∶0.014∶0.015混合制成。

橡膠消能層的實施例2

橡膠消能層由天然橡膠、異戊二烯橡膠、改性丁二烯橡膠、烷基酚醛樹脂、碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅按照質量比為1∶0.14∶0.1∶0.24∶0.065∶0.026∶0.016∶0.015混合制成。

橡膠消能層的實施例3

橡膠消能層由天然橡膠、異戊二烯橡膠、改性丁二烯橡膠、烷基酚醛樹脂、碳纖維、碳化硅、三氧化二銻和活性氧化鋅按照質量比為1∶0.13∶0.11∶0.22∶0.078∶0.027∶0.018∶0.012混合制成。

本發(fā)明通過從柱體的外表面從內向外依次設置的纖維混凝土、緩沖夾層和橡膠消能層，實現(xiàn)了柱體的優(yōu)良防撞效果，可以廣泛地應用于建筑物、橋梁、交通工程等技術領域。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術領域內的技術人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權利要求書所界定的范圍為準。