海砂混凝土受彎構(gòu)件的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種海砂混凝土受彎構(gòu)件。包括有海砂混凝土（1）、FRP筋（4），海砂混凝土（1）內(nèi)設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的長度方向設(shè)置的FRP縱筋（4）及設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的寬度方向設(shè)置的FRP橫筋，F(xiàn)RP縱筋（4）與FRP橫筋通過連接件綁扎成構(gòu)件筋材骨架，其中海砂混凝土（1）內(nèi)還偏心設(shè)置有FRP管。本實用新型能改善海砂混凝土構(gòu)件的延性，提高抗剪性能,降低筋材脆性影響,且防腐蝕性能優(yōu)越,施工簡便,受力性能良好。本實用新型是一種不但輕質(zhì)高強(qiáng)，還可以顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度地節(jié)約維修成本的海砂混凝土受彎構(gòu)件。
【專利說明】海砂混凝土受彎構(gòu)件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型是一種海砂混凝土受彎構(gòu)件，特別是一種FRP筋海砂混凝土受彎構(gòu)件，屬于海砂混凝土受彎構(gòu)件的改造技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國外對FRP筋(FRP:Fiber Reinforced Plastics Bar纖維復(fù)合增強(qiáng)材料)在土木工程中應(yīng)用技術(shù)的研究工作日趨系統(tǒng)化，并在工程中得到成功應(yīng)用，而且基于FRP筋在氯離子環(huán)境中的耐久性，采用海砂替代河砂、FRP筋替代鋼筋的高性能FRP筋海砂混凝土材料及結(jié)構(gòu)體系具有廣泛的應(yīng)用前景，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，符合國家大力推進(jìn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略方向，對建筑材料、建筑技術(shù)、相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)都會又明顯的帶動作用，決定了其產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，并能推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)動發(fā)展。FRP筋在具有較強(qiáng)腐蝕性的海砂混凝土中替代鋼筋的應(yīng)用研究受到廣泛關(guān)注。
[0003]另外，隨著城市化的發(fā)展，全國各地大興土木，作為混凝土骨料的砂石用量劇增，對河砂過度的開采已對河流、土壤、地下水等生態(tài)環(huán)境造成了巨大破壞。因此，人們考慮利用海砂代替河砂作為建筑用砂生產(chǎn)混凝土，以緩解河砂短缺問題，同時避免過度開采而帶來的生態(tài)環(huán)境問題。海砂混凝土的發(fā)展可以高效利用海洋資源，其應(yīng)用可推動沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由于海砂中所含的氯離子會嚴(yán)重腐蝕鋼筋，使得結(jié)構(gòu)整體承載力下降并導(dǎo)致房屋坍塌等嚴(yán)重工程事故，長期以來國內(nèi)外的專家學(xué)者一直致力于探索消除海砂中氯離子影響的各種方法和途徑的研究，但都未達(dá)到理想的效果，因此海砂也由于技術(shù)原因一直不能得到有效資源化利用。
[0004]海砂的利用研究在沿海地區(qū)比較活躍，廣東省對海砂的研究主要是去除氯離子的方法研究，包括堿性溶液洗滌和自來水沖洗，但存在很多問題，一是不能根除氯離子的存在，二是清除成本也比較高，工業(yè)化生產(chǎn)的前景不明顯。通過對海砂混凝土材料力學(xué)性能、物理性能研究以及FRP筋混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，通過FRP筋替代鋼筋開發(fā)FRP筋海砂混凝土材料，可以提高混凝土材料的耐腐蝕性能，特別適用于沿海地區(qū)濕熱環(huán)境下對混凝土材料性能的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種提高抗剪性能，降低筋材脆性影響，且防腐蝕性能優(yōu)越，施工簡便，受力性能良好的海砂混凝土受彎構(gòu)件。本實用新型不但輕質(zhì)高強(qiáng)，還可以顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度地節(jié)約維修成本。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型的海砂混凝土受彎構(gòu)件，包括有海砂混凝土、FRP縱筋，海砂混凝土內(nèi)設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的長度方向設(shè)置的FRP縱筋及設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的寬度方向設(shè)置的FRP橫筋，F(xiàn)RP縱筋與FRP橫筋通過連接件綁扎成構(gòu)件筋材骨架，其中海砂混凝土內(nèi)還偏心設(shè)置有FRP管。
[0007]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0008]I)本實用新型受剪性能有效提高。本實用新型的參考混凝土受彎構(gòu)件主應(yīng)力跡線的發(fā)展趨勢，布置垂直于主拉應(yīng)力跡線FRP之字形筋，以限制斜裂縫的發(fā)展，使受彎構(gòu)件獲得更好的受剪承載力。據(jù)現(xiàn)有受剪性能理論和梁受剪試驗結(jié)果預(yù)測受剪承載力約提高30%左右。
[0009]2)本實用新型的延性得以改善。本實用新型在接近受拉的區(qū)域設(shè)置FRP管，使得構(gòu)件截面剛度有所加強(qiáng)，有利于改善FRP筋海砂混凝土受彎構(gòu)件的延性。據(jù)現(xiàn)有延性分析理論和試驗結(jié)果預(yù)測構(gòu)件破壞時將減緩?fù)蝗恍?，?gòu)件受力變形均勻且充分。
[0010]3)本實用新型的受彎性能優(yōu)良。本實用新型的FRP筋和FRP管具有明顯優(yōu)于鋼筋的抗拉強(qiáng)度，能夠使構(gòu)件獲得更高受彎承載力。據(jù)現(xiàn)有受彎性能理論和梁受彎試驗結(jié)果預(yù)測受彎承載力約提高30?40%。
[0011]4)本實用新型耐腐蝕性能好。本實用新型的FRP材料對于腐蝕環(huán)境并不敏感，適合作為受力材料用于橋梁等室外結(jié)構(gòu)或海洋工程。
[0012]5)本實用新型的經(jīng)濟(jì)效益能夠充分發(fā)揮。充分利用高性能材料解決海砂資源難以利用的難題，緩解過度開采河砂帶來的生態(tài)問題，帶來積極的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
[0013]本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的新型FRP筋海砂混凝土受彎構(gòu)件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型設(shè)有FRP之字形筋、沿受彎構(gòu)件的寬度方向的截面為矩形截面且內(nèi)置圓形FRP管的海砂混凝土受彎構(gòu)件的示意圖；
[0015]圖2是本實用新型設(shè)有FRP之字形筋、沿受彎構(gòu)件的寬度方向的截面為矩形截面且內(nèi)置矩形FRP管的海砂混凝土受彎構(gòu)件的示意圖。
[0016]圖3是本實用新型設(shè)有FRP之字形筋的海砂混凝土受彎構(gòu)件的沿長度方向的截面示意圖。
[0017]圖4是本實用新型設(shè)有FRP箍筋、沿受彎構(gòu)件的寬度方向的截面為矩形截面且內(nèi)置圓形FRP管的海砂混凝土受彎構(gòu)件的示意圖；
[0018]圖5是本實用新型設(shè)有FRP箍筋筋、沿受彎構(gòu)件的寬度方向的截面為矩形截面且內(nèi)置方形FRP管的海砂混凝土受彎構(gòu)件的示意圖；
[0019]圖6是本實用新型設(shè)有FRP箍筋、沿受彎構(gòu)件的寬度方向的截面為圓形截面且內(nèi)置圓形FRP管的海砂混凝土受彎構(gòu)件的示意圖；
[0020]圖7是本實用新型設(shè)有FRP箍筋的海砂混凝土受彎構(gòu)件的沿長度方向的截面示意圖。
[0021]圖中標(biāo)號說明:1 —海砂混凝土 ；2 - FRP圓管；3 — FRP方管；4 — FRP縱筋；5 —FRP之字形筋；6 — FRP箍筋。

【具體實施方式】
[0022]實施例1:
[0023]本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3所示，本實用新型的海砂混凝土受彎構(gòu)件，包括有海砂混凝土 1、FRP縱筋4，海砂混凝土 I內(nèi)設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的長度方向設(shè)置的FRP縱筋4及設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的寬度方向設(shè)置的FRP橫筋，F(xiàn)RP縱筋4與FRP橫筋通過連接件綁扎成構(gòu)件筋材骨架，其中海砂混凝土 I內(nèi)還偏心設(shè)置有FRP管，本實施例中，F(xiàn)RP管設(shè)置在接近受拉區(qū)域的位置，可以改善海砂混凝土構(gòu)件的延性。
[0024]本實施例中，上述FRP管為FRP圓管2或FRP方管3。上述海砂混凝土受彎構(gòu)件沿寬度方向的截面形狀是矩形，如圖1及圖2所示都是矩形截面，且圖1所示海砂混凝土I內(nèi)偏心設(shè)置的FRP管為FRP圓管2，圖2所示海砂混凝土 I內(nèi)偏心設(shè)置的FRP管為FRP方管3。
[0025]本實施例中，上述FRP橫筋為FRP之字形筋5)，F(xiàn)RP縱筋4通過連接件與FRP之字形筋5綁扎成構(gòu)件筋材骨架。上述連接件為鐵絲或纖維繩索。沿寬度方向的截面形狀是矩形截面的受彎構(gòu)件的海砂混凝土 I內(nèi)FRP之字形筋5與FRP縱筋4綁扎成構(gòu)件筋材骨架的結(jié)構(gòu)如圖3所示，上述FRP之字形筋5是彎折為之字形或S形的FRP筋材。這類筋材可根據(jù)受彎構(gòu)件的剪跨比選擇合適彎起角度進(jìn)行配置。本實施例使用特殊類型的FRP之字形筋作為主要承受剪力作用的筋材。
[0026]本實施例中，上述海砂混凝土 I是使用在海洋直接開采且沒有經(jīng)過淡化處理的砂作為制備混凝土的細(xì)骨料。
[0027]另外，上述FRP圓管2或FRP方管3的管內(nèi)填充有海砂混凝土。FRP圓管2或FRP方管3置于海砂混凝土內(nèi)部，即FRP圓管2或FRP方管3的管外被海砂混凝土包圍，且FRP圓管2或FRP方管3的管內(nèi)又填充有海砂混凝土。
[0028]上述FRP縱筋4、FRP之字形筋5是玄武巖纖維或碳纖維或玻璃纖維或芳綸纖維的纖維復(fù)合增強(qiáng)材料筋，具體選用那種纖維根據(jù)實際工程所在環(huán)境、承載力以及成本要求等條件選取。
[0029]由于FRP筋材和管材的優(yōu)良耐腐蝕性能，所以海砂混凝土保護(hù)層厚度的設(shè)置無須考慮構(gòu)件耐久性設(shè)計，而主要考慮保證FRP筋和海砂混凝土的有效粘結(jié)握裹。
[0030]試驗研究和工程實踐表明，F(xiàn)RP筋海砂混凝土的研究及應(yīng)用不僅有利于消除河砂的過度開采問題，保證防洪和城市的用水安全，而且有利于平息河砂價格的過分增長，降低建筑工程造價，再者高強(qiáng)FRP筋材和豐富的海砂資源可以得到有序的開發(fā)利用，是解決資源枯乏與經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求之間矛盾的良方。本實用新型不但輕質(zhì)高強(qiáng)，還具有極強(qiáng)的耐腐蝕性能，可以顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度地節(jié)約維修成本，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程中的長期綜合效益優(yōu)于鋼筋。本發(fā)明的開發(fā)將為新型高性能橋梁結(jié)構(gòu)材料起到重要推動作用。本發(fā)明具有節(jié)能、環(huán)保等特性，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益及長遠(yuǎn)的社會效益。
[0031]本實用新型的海砂混凝土受彎構(gòu)件的制作步驟如下:
[0032]I)根據(jù)工程實際需要，F(xiàn)RP之字形筋5選擇合適的彎曲角度，F(xiàn)RP管選擇合理的的壁厚及其截面尺寸；
[0033]2)選擇合適的纖維材料制作FRP管，F(xiàn)RP管預(yù)制為圓形或矩形；
[0034]3)對FRP縱筋4進(jìn)行帶肋和粘砂表面處理，增強(qiáng)FRP縱筋和海砂混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度；
[0035]4)對FRP之字形筋5的彎折處適當(dāng)做加固處理，防止構(gòu)件受力時成為薄弱部位。
[0036]5)海砂混凝土強(qiáng)度等級宜選為C30?C60，建議選擇合適的水泥等級及級配良好的海砂和聞效減水劑制作海砂混凝土；
[0037]6)將FRP縱筋4與FRP之字形筋5綁扎成構(gòu)件筋材骨架，待海砂混凝土制作完成后，將上述綁扎好的構(gòu)件筋材骨架及上述預(yù)制為圓形或矩形的FRP管放入海砂混凝土內(nèi)，最終完成新型FRP筋海砂混凝土受彎構(gòu)件的制作。
[0038]實施例2:
[0039]本實施例與實施例1的區(qū)別是:上述FRP橫筋為FRP箍筋6，F(xiàn)RP縱筋4通過連接件與FRP箍筋6綁扎成構(gòu)件筋材骨架。上述FRP箍筋6是彎折為方形或圓形的FRP筋材。上述海砂混凝土受彎構(gòu)件沿寬度方向的截面形狀是矩形或圓形，圖4、圖5所示是矩形截面，圖6所示為圓形截面。且圖4所示為海砂混凝土 I內(nèi)偏心設(shè)置的FRP管為FRP圓管2，圖5所示為海砂混凝土 I內(nèi)偏心設(shè)置的FRP管為FRP方管3。如圖6所示為海砂混凝土 I內(nèi)偏心設(shè)置的FRP管為FRP圓管2。圖7所示是沿寬度方向的截面形狀是矩形截面的受彎構(gòu)件的海砂混凝土 I內(nèi)FRP箍筋6與FRP縱筋4綁扎成構(gòu)件筋材骨架的示意圖。
[0040]另外，上述FRP箍筋6是玄武巖纖維或碳纖維或玻璃纖維或芳綸纖維的纖維復(fù)合增強(qiáng)材料筋，具體選用那種纖維根據(jù)實際工程所在環(huán)境、承載力以及成本要求等條件選取。
[0041]本實用新型的海砂混凝土受彎構(gòu)件的制作步驟如下:
[0042]I)根據(jù)工程實際需要，F(xiàn)RP管選擇合理的的壁厚及其截面尺寸；
[0043]2)選擇合適的纖維材料制作FRP管，F(xiàn)RP管預(yù)制為圓形或矩形；
[0044]3)對FRP縱筋4進(jìn)行帶肋和粘砂表面處理，增強(qiáng)FRP縱筋和海砂混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度；
[0045]4)對FRP箍筋6的彎折處適當(dāng)做加固處理，防止構(gòu)件受力時成為薄弱部位。
[0046]5)海砂混凝土強(qiáng)度等級宜選為C30?C60，建議選擇合適的水泥等級及級配良好的海砂和聞效減水劑制作海砂混凝土；
[0047]6 )將FRP縱筋4與FRP箍筋6綁扎成構(gòu)件筋材骨架，待海砂混凝土制作完成后，將上述綁扎好的構(gòu)件筋材骨架及上述預(yù)制為圓形或矩形的FRP管放入海砂混凝土內(nèi)，最終完成新型FRP筋海砂混凝土受彎構(gòu)件的制作。
【權(quán)利要求】
1.一種海砂混凝土受彎構(gòu)件，包括有海砂混凝土(1)、FRP縱筋(4)，海砂混凝土(I)內(nèi)設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的長度方向設(shè)置的FRP縱筋(4)及設(shè)置有沿受彎構(gòu)件的寬度方向設(shè)置的FRP橫筋，F(xiàn)RP縱筋(4)與FRP橫筋通過連接件綁扎成構(gòu)件筋材骨架，其特征在于海砂混凝土(I)內(nèi)還偏心設(shè)置有FRP管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP管為FRP圓管(2)或FRP方管(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP橫筋為FRP之字形筋(5)，F(xiàn)RP縱筋(4)通過連接件與FRP之字形筋(5)綁扎成構(gòu)件筋材骨架。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP橫筋為FRP箍筋(6)，F(xiàn)RP縱筋(4)通過連接件與FRP箍筋(6)綁扎成構(gòu)件筋材骨架。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述連接件為鐵絲或纖維繩索。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP箍筋(6)是彎折為方形或圓形的FRP筋材。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP之字形筋(5)是彎折為之字形或S形的FRP筋材。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP圓管(2)或FRP方管(3)內(nèi)填充有海砂混凝土，即FRP圓管(2)或FRP方管(3)的管外被海砂混凝土包圍，F(xiàn)RP圓管(2)或FRP方管(3)的管內(nèi)又填充有海砂混凝土。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述海砂混凝土受彎構(gòu)件的橫截面形狀是矩形或圓形。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的海砂混凝土受彎構(gòu)件，其特征在于上述FRP縱筋(4)、FRP之字形筋(5)及FRP箍筋(6)是玄武巖纖維或碳纖維或玻璃纖維或芳綸纖維的纖維復(fù)合增強(qiáng)材料筋。
【文檔編號】E04C5/07GK203939180SQ201420222814
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】盧俊坤, 李麗娟, 李樹旺, 劉鋒 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)