一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法
【專利摘要】一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法，屬于混凝土構(gòu)件及其制作方法。構(gòu)件包括：纖維復(fù)合增強材料縱筋、纖維復(fù)合增強材料布、型鋼、混凝土和聚脲彈性體；在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍纏繞纖維復(fù)合增強材料布，構(gòu)成纖維復(fù)合增強材料籠，在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置型鋼；采用混凝土包裹纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼；在混凝土包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體。通過采用纖維復(fù)合增強材料代替鋼筋以及在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面噴涂聚脲彈性體來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，通過混凝土內(nèi)部放置型鋼來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，從而在保證構(gòu)件延性的前提下達到構(gòu)件高耐久性的目的。優(yōu)點：具有高耐久性；高延性和良好的經(jīng)濟性和加工性能；能夠充分發(fā)揮材料的力學性能。
【專利說明】一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混凝土構(gòu)件及其制作方法，特別是一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如何有效地防止鋼筋銹蝕是腐蝕環(huán)境中(如煤炭工業(yè)環(huán)境和海洋環(huán)境中)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面臨的一大難題。鋼筋銹蝕已經(jīng)成為導致全球鋼筋混凝土建筑物耐久性不足、過早破壞的最主要災(zāi)害。多年以來，沿海建筑由于耐久性不良引起的事故時有發(fā)生，由此帶來的經(jīng)濟損失和加固處理費用不斷增加。目前有大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由鋼筋銹蝕引起混凝土開裂，保護層脫落而引起的事件很多，使其服務(wù)壽命遠低于設(shè)計值或預(yù)期值。國內(nèi)外統(tǒng)計資料表明，鋼筋銹蝕造成結(jié)構(gòu)損壞導致的經(jīng)濟損失數(shù)額驚人。我國，近年來由鋼筋銹蝕引起的問題非常嚴重，例如交通部曾在1996年對我國港口工程混凝土結(jié)構(gòu)的破壞狀況作過調(diào)查，結(jié)果表明，80%結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴重或較嚴重的鋼筋銹蝕破壞，而出現(xiàn)銹蝕破壞的時間僅僅有5年；1994年鐵路秋檢統(tǒng)計指出，在鐵路混凝土橋梁中有病害的有2675座，其中發(fā)生鋼筋銹蝕損傷的有722座，占27%。
[0003]纖維復(fù)合增強材料由于具有良好的耐腐蝕性能而逐步成為腐蝕環(huán)境下代替鋼筋的較好選擇，但是纖維復(fù)合增強材料與鋼筋之間的力學性能差異較大，纖維復(fù)合增強材料是一種線彈性材料，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線沒有類似于鋼筋一樣的屈服點，因此配纖維復(fù)合增強材料筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞形態(tài)無論表現(xiàn)為混凝土壓碎還是纖維復(fù)合增強材料筋拉斷都屬于脆性破壞，而脆性破壞是工程結(jié)構(gòu)必須避免的一種破壞形態(tài)。
[0004]存在問題:(1)普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于鋼筋的混凝土保護層厚度有限，鋼筋很容易銹蝕，從而導致結(jié)構(gòu)的耐久性不足。(2)傳統(tǒng)的配纖維復(fù)合增強材料筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性較差，結(jié)構(gòu)極易發(fā)生脆性破壞。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是要提供一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其制作方法，解決腐蝕環(huán)境下現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面臨的鋼筋銹蝕及配纖維復(fù)合增強材料筋的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的脆性破壞的問題。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括:纖維復(fù)合增強材料縱筋、纖維復(fù)合增強材料布、型鋼、混凝土和聚脲彈性體；在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍纏繞纖維復(fù)合增強材料布，構(gòu)成纖維復(fù)合增強材料籠，在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置型鋼；采用混凝土包裹纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼；在混凝土包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體。
[0007]所述的纖維復(fù)合增強材料縱筋為多根，并相互平行。
[0008]所述的纖維復(fù)合增強材料為碳纖維復(fù)合增強材料、耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料、芳綸纖維復(fù)合增強材料或玄武巖纖維復(fù)合增強材料。
[0009]所述的型鋼為實腹式型鋼或格構(gòu)式型鋼。
[0010]所述的纏繞為交叉式纏繞或單向纏繞。
[0011 ] 本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法為:
[0012]a)按設(shè)計要求定位纖維復(fù)合增強材料縱筋，再將纖維復(fù)合增強材料布纏繞在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍以形成纖維復(fù)合增強材料籠；
[0013]b)將型鋼按設(shè)計位置放置在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部；再將纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼放入模板內(nèi)部；
[0014]c)澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度脫模，再在其外表面噴涂聚脲彈性體。
[0015]有益效果，本發(fā)明通過采用纖維復(fù)合增強材料代替鋼筋以及在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面噴涂聚脲彈性體來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性，通過混凝土內(nèi)部放置型鋼來提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性，從而在保證構(gòu)件延性的前提下達到構(gòu)件高耐久性的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢:
[0016]I)高耐久性。采用纖維復(fù)合增強材料代替鋼筋以及在結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面噴涂聚脲彈性體從而保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的高耐久性。
[0017]2)高延性。在構(gòu)件的核心配有型鋼，通過鋼材的良好的變形保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性。同時型鋼因其位于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的核心而具有足夠的混凝土保護層厚度，從而可以免遭銹蝕。
[0018]3)良好的經(jīng)濟性和加工性能。采用整體纖維復(fù)合增強材料布纏繞在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍，其施工快捷方便，節(jié)省了因箍筋接頭過多而浪費材料。同時纖維復(fù)合增強材料布容易彎曲，避免了纖維復(fù)合增強材料箍筋彎曲成型時強度顯著退化的問題，從而可以充分發(fā)揮材料的力學性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
:
[0019]圖1為本實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1的A-A剖面圖。
[0021 ] 圖3為本實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為圖3的A-A剖面圖。
[0023]圖5為本實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6為圖5的A-A剖面圖。
[0025]圖中:1_纖維復(fù)合增強材料縱筋；2_纖維復(fù)合增強材料布；3_型鋼；4_混凝土 ；5-聚脲彈性體；6-孔洞。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括:纖維復(fù)合增強材料縱筋、纖維復(fù)合增強材料布、型鋼、混凝土和聚脲彈性體；在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍纏繞纖維復(fù)合增強材料布，構(gòu)成纖維復(fù)合增強材料籠，在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置型鋼；采用混凝土包裹纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼；在混凝土包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體。
[0027]所述的纖維復(fù)合增強材料縱筋為多根，并相互平行；所述的纖維復(fù)合增強材料為碳纖維復(fù)合增強材料、耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料、芳綸纖維復(fù)合增強材料或玄武巖纖維復(fù)合增強材料。
[0028]所述的型鋼為實腹式型鋼或格構(gòu)式型鋼。所述的纏繞為交叉式纏繞或單向纏繞。
[0029]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作進一步的描述:
[0030]實施例1:圖1為高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一種形式，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件包含由碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)和交叉螺旋式纏繞在碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)外圍的碳纖維復(fù)合增強材料布2組成的碳纖維復(fù)合增強材料籠；在碳纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置格構(gòu)式型鋼3，格構(gòu)式型鋼的腹板設(shè)有孔洞6 ;再采用混凝土 4包裹碳纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼3 ;在混凝土 4包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體5。
[0031 ] 本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法為:
[0032]a)按設(shè)計要求定位碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)，再將碳纖維復(fù)合增強材料布2交叉纏繞在碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)的外圍以形成碳纖維復(fù)合增強材料籠；
[0033]b)將格構(gòu)式型鋼3按設(shè)計位置放置在碳纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部；再將碳纖維復(fù)合增強材料籠和格構(gòu)式型鋼3放入模板內(nèi)部；
[0034]c)澆筑混凝土 4，待混凝土4達到一定強度脫模，再在其外表面噴涂聚脲彈性體5。
[0035]實施例2:圖3為高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一種形式，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件包含由耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)和交叉螺旋式纏繞在耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)外圍的耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料布2組成的耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠；在耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置箱型型鋼3，再采用混凝土 4包裹耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠和箱型型鋼3 ;在混凝土 4包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體5。
[0036]本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法為:
[0037]a)按設(shè)計要求定位耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)，再將耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料布2交叉纏繞在耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)的外圍以形成耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠；
[0038]b)將箱型型鋼3按設(shè)計位置放置在耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部；再將耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料籠和箱型型鋼3放入模板內(nèi)部；
[0039]c)澆筑混凝土 4，待混凝土4達到一定強度脫模，再在其外表面噴涂聚脲彈性體5。
[0040]實施例3:圖5為高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一種形式，該結(jié)構(gòu)構(gòu)件包含由碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)和單向螺旋式纏繞在碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)外圍的玄武巖纖維復(fù)合增強材料布2組成的纖維復(fù)合增強材料籠；在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置圓鋼管3，再采用混凝土 4包裹纖維復(fù)合增強材料籠和圓鋼管3 ;在混凝土 4包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體5。
[0041 ] 本發(fā)明的高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法為:
[0042]a)按設(shè)計要求定位碳纖維復(fù)合增強材料縱筋1，再將玄武巖纖維復(fù)合增強材料布2交叉纏繞在碳纖維復(fù)合增強材料縱筋I(lǐng)的外圍以形成纖維復(fù)合增強材料籠；
[0043]b)將圓鋼管3按設(shè)計位置放置在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部；再將纖維復(fù)合增強材料籠和圓鋼管3放入模板內(nèi)部；
[0044]c)澆筑混凝土 4，待混凝土4達到一定強度脫模，再在其外表面噴涂聚脲彈性體5。
【權(quán)利要求】
1.一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是:該混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，包括:纖維復(fù)合增強材料縱筋、纖維復(fù)合增強材料布、型鋼、混凝土和聚脲彈性體；在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍纏繞纖維復(fù)合增強材料布，構(gòu)成纖維復(fù)合增強材料籠，在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部設(shè)置型鋼；采用混凝土包裹纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼；在混凝土包裹層的外表面設(shè)有聚脲彈性體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是:所述的纖維復(fù)合增強材料縱筋為多根，并相互平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是:所述的纖維復(fù)合增強材料為碳纖維復(fù)合增強材料、耐堿型玻璃纖維復(fù)合增強材料、芳綸纖維復(fù)合增強材料或玄武巖纖維復(fù)合增強材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是:所述的型鋼為實腹式型鋼或格構(gòu)式型鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是:所述的纏繞為交叉式纏繞或單向纏繞。
6.權(quán)利要求1所述的一種高耐久型混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的制作方法，其特征是:該制作方法為: 幻按設(shè)計要求定位纖維復(fù)合增強材料縱筋，再將纖維復(fù)合增強材料布纏繞在纖維復(fù)合增強材料縱筋的外圍以形成纖維復(fù)合增強材料籠； 幻將型鋼按設(shè)計位置放置在纖維復(fù)合增強材料籠的內(nèi)部；再將纖維復(fù)合增強材料籠和型鋼放入模板內(nèi)部； 0)澆筑混凝土，待混凝土達到一定強度脫模，再在其外表面噴涂聚脲彈性體。
【文檔編號】E01D19/00GK104499640SQ201410848531
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】李賢 , 匡小波, 張云霞, 張鵬, 李新章 申請人:中國礦業(yè)大學