一种经济低碳受压建筑构件及其制备方法与流程

本发明涉及建筑工程，尤其涉及一种经济低碳受压建筑构件及其制备方法。

背景技术：

1、各类土木建筑结构一般均由多种具有不同功能或满足不同受力要求的构件组成。其中，从受力性质来看，主要有抗剪构件、受拉构件、受压构件、抗弯构件、弯拉构件、弯剪构件等，土木受压建筑构件在各类建筑结构中的应用较为普遍，如房屋的各类受压立柱、桩基础，各类桥梁的墩柱、拱桥的主拱、各类桁架的受压构件等。根据制备受压构件的材料来看，应用比较广泛的有混凝土构件、钢筋混凝土构件、钢构件、钢管混凝土构件等。因具有较好的力学性能，水泥混凝土及钢筋水泥混凝土等材料广泛应用于各类建筑的受压建筑构件。由此，水泥、钢材也就成为建筑行业最为广泛采用的建筑基材。然而，由于在制备水泥、钢材过程中需要排放大量二氧化碳，故水泥、钢材是建筑行业名副其实的高碳建材。我国各类土建基础设施的大体量建设势必导致对钢材、水泥等材料的需求量持续增加，由此带来建筑行业大量碳排放，这给我国带来极大挑战。在战略背景下，研发新的经济低碳建材或建筑构件已成为建筑行业节能减排的重要方向和研究课题。经济低碳型建材或建筑构件可有效降低建筑行业对水泥、钢材等高碳建材过度依赖。另外，我国经过多年基础设施大力发展后，已经消耗了大量水泥混凝土所需的天然建筑材料（如河砂等），对河砂等天然建筑材料的过度开采，也在一定程度上加剧了生态环境破坏。在此背景下，研发新的经济低碳绿色建材或建筑构件亦可一定程度上缓解天然建筑材料开采带来的生态环境影响。另外，在满足建筑构件受压功能时，本发明这种以生活中资源丰富的空气、氮气、工业废气、汽车尾气等为主要基材制备的受压建筑构件与以钢材、水泥等为主要基材制备的受压建筑构件相比，造价明显降低，工程经济性较好。鉴于我国仍将进行大量交通、房屋、水利等土建基础设施建设的背景，建筑领域迫切需要一些可替代的绿色低碳建筑材料或低碳建筑材料或构件，由此助力我国建筑行业持续健康发展、助力我国战略目标的顺利达成。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种经济低碳受压建筑构件及其制备方法，该受压建筑构件以日常生产生活中比较常见的物质（如空气、氮气、工业废气、汽车尾气等中的一种或几种）为一种主要成分进行制备，可降低建筑行业对高碳建材（钢材、水泥）的过度依赖，进而降低制备受压建筑构件的生产成本和碳排放量。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

3、第一方面：一种经济低碳受压建筑构件，其包括：

4、构件外壳和外壳内填充气体两部分。构件外壳为密封性、防渗性均满足预先设置等级要求的封闭壳体，构件外壳主要作用是对注入其内部的气体进行约束，即当受压建筑构件在受压时，构件外壳可使得内部气体处于受压状态，即构件外壳对其内部的气体起到约束的作用。构件外壳具有一定的抗拉承载能力，一般由抗拉性能较好的材料制备。构件外壳内壁涂抹至少一种具有防渗功能或防腐蚀功能的外加剂。必要时，亦可在构件外壳内壁或外壁上增设一薄层具有防潮功能或装饰功能或防锈功能或防冲击功能的其他材料。外壳内部的气体一般是日常生产生活中比较常见、廉价且资源丰富的气体，如空气、氮气、工业废气、汽车尾气等中的一种或几种，外壳内填充物进一步包括至少一种具有防腐蚀功能或防渗功能的外加剂。外壳内部的气体是按照特定的工艺或流程注入构件外壳内部的，其目的是使构件外壳内物质处于一种更好的密实、受压状态。本发明提供的一种受压建筑构件经特定工艺制备完成后，外壳内的填充气体一般是具有一定初始压强的，初始压强的大小与受压建筑构件的承载力、构件外壳的抗拉强度、制备工艺等参数有关。

5、优选的，构件外壳制备材料主要包括：混凝土、钢材、铁、铝、合金、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的至少一种。

6、优选的，构件外壳形状主要包括：圆柱体、长方体。

7、第二方面：一种经济低碳受压建筑构件的制备方法，相应的制备工艺及步骤如下：

8、a1：参数确定

9、根据所述受压建筑构件的应用场景及已知参数确定制备所述受压建筑构件的相关参数，所述已知参数包括目标荷载大小、拟用外壳材质、外壳内填充气体的具体类型，所述受压建筑构件的相关参数包括受压建筑构件外壳的形状、构件外壳壁厚、尺寸、液压大小、构件外壳的气密性及防渗性等级；

10、a2: 制备或准备受压建筑构件组分

11、根据步骤a1确定的参数，制备受压建筑构件的构件外壳。构件外壳气密性等级指标满足步骤a1确定的参数要求，构件外壳设置或预留有气体注入口，气体注入口应有开关，方便打开或关闭。另外，当气体不是空气时，需准备足量的用以注入构件外壳内的气体；

12、a3: 注入气体并封闭气体注入口。

13、用气体注入设备通过注入口往构件外壳中注入气体，随着气体注入，构件外壳内气体压强会上升，气体注入过程中，除了同步监测构件外壳内气体压强外，亦可同步监测构件外壳应力应变等参数，当构件外壳内气体压强达到a1确定的标准时，停止注入气体并关闭气体注入口。至此本发明提供的一种经济低碳受压建筑构件制备完成。

14、本发明的有益效果如下：

15、与传统的混凝土受压建筑构件、钢筋混凝土受压建筑构件、钢管受压柱等建筑受压建筑构件相比，由于本发明提供的一种受压建筑构件是以日常生产生活中比较常见的、廉价的且资源丰富的气体，如空气、氮气、工业废气、汽车尾气等中的一种或几种作为一种主要材料进行制备的，故对于满足同样受力要求的受压建筑构件而言，本发明提供的一种受压建筑构件在钢材、水泥的用量方面较传统受压建筑构件将显著降低，本发明的受压建筑构件在建筑行业的大量使用，相应也就会降低建筑行业对钢材、水泥的需求量，进一步也就会降低建筑行业对钢材、水泥等高碳建材的过度依赖。由此，本发明有利于我国战略目标的顺利达成。除了本主要有益效果外，由于本发明可使建筑行业对水泥用量的减少，相应也将减少水泥混凝土、钢筋水泥混凝土的用量，而作为生产水泥混凝土、钢筋水泥混凝土的主要组成如河砂等也将相应减少，这也进一步有利于减少因对河砂的过度开采带来的生态环境破坏。另外，由于本发明提供的一种受压建筑构件亦可用工业废料、垃圾进行制备，实现变废为宝，可进一步促进我国建筑行业绿色化进程。另外，由于本发明提供的一种受压建筑构件可以以日常生产生活中比较常见的、廉价的气体，如空气、氮气、工业废气、汽车尾气等中的一种或几种经过简单工艺或流程即可制备，且作为生产受压建筑构件的原材料之一的气体如空气可随时随地获取，无需考虑其生产和运输成本，相较于现有技术中主要以水泥混凝土、钢材制备的受压建筑构件而言，工程经济性也较好。

技术特征：

1.一种经济低碳受压建筑构件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种经济低碳受压建筑构件，其特征在于，所述外壳内填充物进一步包括至少一种具有防腐蚀功能或防渗功能的外加剂，所述的外加剂与所述的外壳内填充气体充分混合，使所述的外加剂均匀分布在所述的外壳内填充气体中。

3.根据权利要求1所述的一种经济低碳受压建筑构件，其特征在于，所述的构件外壳的制备材料进一步包括至少一种具有防潮功能或装饰功能或防锈功能或防冲击功能的其他材料。

4.制备如权利要求1～权利要求3所述一种经济低碳受压建筑构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种经济低碳受压建筑构件及其制备方法，属于建筑工程领域，受压建筑构件包括：构件外壳和外壳内填充气体。构件外壳一般由抗拉性能好的材料或构件制备，壳内气体一般为常见的空气、工业废气等气体，其经气体注入设备注入外壳内并使其处于一定受压状态。外壳对填充气体起到约束作用，填充气体对外壳起到支撑作用，两者相互取长补短、彼此赋能形成整体受压构件。通过特定工艺及构造，本构件可巧妙地使壳内填充气体作为一种传力介质参与构件整体受力，进而可将常见的空气、工业废气等气体广泛应用于建筑领域。这不仅大大降低建筑行业对高碳建材（如水泥、钢材）的过度依赖，即有利于降低建筑行业碳排放，亦可体现出较好的工程经济性。

技术研发人员：邢兵,蒋永林,龙皓,唐钒,杨普新,陈四来,许衎捷,李佳宝
受保护的技术使用者：邢兵
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23