CN104499640B - 一种高耐久型混凝土结构构件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种高耐久型混凝土结构构件及其制作方法，属于混凝土构件及其制作方法。构件包括：纤维复合增强材料纵筋、纤维复合增强材料布、型钢、混凝土和聚脲弹性体；在纤维复合增强材料纵筋的外围缠绕纤维复合增强材料布，构成纤维复合增强材料笼，在纤维复合增强材料笼的内部设置型钢；采用混凝土包裹纤维复合增强材料笼和型钢；在混凝土包裹层的外表面设有聚脲弹性体。通过采用纤维复合增强材料代替钢筋以及在结构构件表面喷涂聚脲弹性体来提高结构构件的耐久性，通过混凝土内部放置型钢来提高结构构件的延性，从而在保证构件延性的前提下达到构件高耐久性的目的。优点：具有高耐久性；高延性和良好的经济性和加工性能；能够充分发挥材料的力学性能。

Description

一种高耐久型混凝土结构构件及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种混凝土构件及其制作方法，特别是一种高耐久型混凝土结构构件及其制作方法。

背景技术

如何有效地防止钢筋锈蚀是腐蚀环境中(如煤炭工业环境和海洋环境中)钢筋混凝土结构面临的一大难题。钢筋锈蚀已经成为导致全球钢筋混凝土建筑物耐久性不足、过早破坏的最主要灾害。多年以来，沿海建筑由于耐久性不良引起的事故时有发生，由此带来的经济损失和加固处理费用不断增加。目前有大量钢筋混凝土结构由钢筋锈蚀引起混凝土开裂，保护层脱落而引起的事件很多，使其服务寿命远低于设计值或预期值。国内外统计资料表明，钢筋锈蚀造成结构损坏导致的经济损失数额惊人。我国，近年来由钢筋锈蚀引起的问题非常严重，例如交通部曾在1996年对我国港口工程混凝土结构的破坏状况作过调查，结果表明，80％结构发生严重或较严重的钢筋锈蚀破坏，而出现锈蚀破坏的时间仅仅有5年；1994年铁路秋检统计指出，在铁路混凝土桥梁中有病害的有2675座，其中发生钢筋锈蚀损伤的有722座，占27％。

纤维复合增强材料由于具有良好的耐腐蚀性能而逐步成为腐蚀环境下代替钢筋的较好选择，但是纤维复合增强材料与钢筋之间的力学性能差异较大，纤维复合增强材料是一种线弹性材料，其应力-应变关系曲线没有类似于钢筋一样的屈服点，因此配纤维复合增强材料筋的混凝土结构构件的破坏形态无论表现为混凝土压碎还是纤维复合增强材料筋拉断都属于脆性破坏，而脆性破坏是工程结构必须避免的一种破坏形态。

存在问题：(1)普通钢筋混凝土结构构件由于钢筋的混凝土保护层厚度有限，钢筋很容易锈蚀，从而导致结构的耐久性不足。(2)传统的配纤维复合增强材料筋的混凝土结构构件的延性较差，结构极易发生脆性破坏。

发明内容

本发明的目的是要提供一种高耐久型混凝土结构构件及其制作方法，解决腐蚀环境下现有钢筋混凝土结构面临的钢筋锈蚀及配纤维复合增强材料筋的混凝土结构构件的脆性破坏的问题。

本发明的目的是这样实现的：本发明的高耐久型混凝土结构构件，包括：纤维复合增强材料纵筋、纤维复合增强材料布、型钢、混凝土和聚脲弹性体；在纤维复合增强材料纵筋的外围缠绕纤维复合增强材料布，构成纤维复合增强材料笼，在纤维复合增强材料笼的内部设置型钢；采用混凝土包裹纤维复合增强材料笼和型钢；在混凝土包裹层的外表面设有聚脲弹性体。

所述的纤维复合增强材料纵筋为多根，并相互平行。

所述的纤维复合增强材料为碳纤维复合增强材料、耐碱型玻璃纤维复合增强材料、芳纶纤维复合增强材料或玄武岩纤维复合增强材料。

所述的型钢为实腹式型钢或格构式型钢。

所述的缠绕为交叉式缠绕或单向缠绕。

本发明的高耐久型混凝土结构构件的制作方法为：

a)按设计要求定位纤维复合增强材料纵筋，再将纤维复合增强材料布缠绕在纤维复合增强材料纵筋的外围以形成纤维复合增强材料笼；

b)将型钢按设计位置放置在纤维复合增强材料笼的内部；再将纤维复合增强材料笼和型钢放入模板内部；

c)浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度脱模，再在其外表面喷涂聚脲弹性体。

有益效果，本发明通过采用纤维复合增强材料代替钢筋以及在结构构件表面喷涂聚脲弹性体来提高结构构件的耐久性，通过混凝土内部放置型钢来提高结构构件的延性，从而在保证构件延性的前提下达到构件高耐久性的目的。与现有技术相比具有如下优势：

1)高耐久性。采用纤维复合增强材料代替钢筋以及在结构构件表面喷涂聚脲弹性体从而保证结构构件的高耐久性。

2)高延性。在构件的核心配有型钢，通过钢材的良好的变形保证结构构件的延性。同时型钢因其位于结构构件的核心而具有足够的混凝土保护层厚度，从而可以免遭锈蚀。

3)良好的经济性和加工性能。采用整体纤维复合增强材料布缠绕在纤维复合增强材料纵筋的外围，其施工快捷方便，节省了因箍筋接头过多而浪费材料。同时纤维复合增强材料布容易弯曲，避免了纤维复合增强材料箍筋弯曲成型时强度显著退化的问题，从而可以充分发挥材料的力学性能。

附图说明：

图1为本实施例1的结构示意图。

图2为图1的A-A剖面图。

图3为本实施例2的结构示意图。

图4为图3的A-A剖面图。

图5为本实施例3的结构示意图。

图6为图5的A-A剖面图。

图中：1-纤维复合增强材料纵筋；2-纤维复合增强材料布；3-型钢；4-混凝土；5-聚脲弹性体；6-孔洞。

具体实施方式

本发明的高耐久型混凝土结构构件，包括：纤维复合增强材料纵筋、纤维复合增强材料布、型钢、混凝土和聚脲弹性体；在纤维复合增强材料纵筋的外围缠绕纤维复合增强材料布，构成纤维复合增强材料笼，在纤维复合增强材料笼的内部设置型钢；采用混凝土包裹纤维复合增强材料笼和型钢；在混凝土包裹层的外表面设有聚脲弹性体。

所述的纤维复合增强材料纵筋为多根，并相互平行；所述的纤维复合增强材料为碳纤维复合增强材料、耐碱型玻璃纤维复合增强材料、芳纶纤维复合增强材料或玄武岩纤维复合增强材料。

所述的型钢为实腹式型钢或格构式型钢。所述的缠绕为交叉式缠绕或单向缠绕。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述：

实施例1：图1为高耐久型混凝土结构构件的一种形式，该结构构件包含由碳纤维复合增强材料纵筋1和交叉螺旋式缠绕在碳纤维复合增强材料纵筋1外围的碳纤维复合增强材料布2组成的碳纤维复合增强材料笼；在碳纤维复合增强材料笼的内部设置格构式型钢3，格构式型钢的腹板设有孔洞6；再采用混凝土4包裹碳纤维复合增强材料笼和型钢3；在混凝土4包裹层的外表面设有聚脲弹性体5。

本发明的高耐久型混凝土结构构件的制作方法为：

a)按设计要求定位碳纤维复合增强材料纵筋1，再将碳纤维复合增强材料布2交叉缠绕在碳纤维复合增强材料纵筋1的外围以形成碳纤维复合增强材料笼；

b)将格构式型钢3按设计位置放置在碳纤维复合增强材料笼的内部；再将碳纤维复合增强材料笼和格构式型钢3放入模板内部；

c)浇筑混凝土4，待混凝土4达到一定强度脱模，再在其外表面喷涂聚脲弹性体5。

实施例2：图3为高耐久型混凝土结构构件的一种形式，该结构构件包含由耐碱型玻璃纤维复合增强材料纵筋1和交叉螺旋式缠绕在耐碱型玻璃纤维复合增强材料纵筋1外围的耐碱型玻璃纤维复合增强材料布2组成的耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼；在耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼的内部设置箱型型钢3，再采用混凝土4包裹耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼和箱型型钢3；在混凝土4包裹层的外表面设有聚脲弹性体5。

本发明的高耐久型混凝土结构构件的制作方法为：

a)按设计要求定位耐碱型玻璃纤维复合增强材料纵筋1，再将耐碱型玻璃纤维复合增强材料布2交叉缠绕在耐碱型玻璃纤维复合增强材料纵筋1的外围以形成耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼；

b)将箱型型钢3按设计位置放置在耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼的内部；再将耐碱型玻璃纤维复合增强材料笼和箱型型钢3放入模板内部；

c)浇筑混凝土4，待混凝土4达到一定强度脱模，再在其外表面喷涂聚脲弹性体5。

实施例3：图5为高耐久型混凝土结构构件的一种形式，该结构构件包含由碳纤维复合增强材料纵筋1和单向螺旋式缠绕在碳纤维复合增强材料纵筋1外围的玄武岩纤维复合增强材料布2组成的纤维复合增强材料笼；在纤维复合增强材料笼的内部设置圆钢管3，再采用混凝土4包裹纤维复合增强材料笼和圆钢管3；在混凝土4包裹层的外表面设有聚脲弹性体5。

本发明的高耐久型混凝土结构构件的制作方法为：

a)按设计要求定位碳纤维复合增强材料纵筋1，再将玄武岩纤维复合增强材料布2交叉缠绕在碳纤维复合增强材料纵筋1的外围以形成纤维复合增强材料笼；

b)将圆钢管3按设计位置放置在纤维复合增强材料笼的内部；再将纤维复合增强材料笼和圆钢管3放入模板内部；

c)浇筑混凝土4，待混凝土4达到一定强度脱模，再在其外表面喷涂聚脲弹性体5。

Claims (6)

1.一种高耐久型混凝土结构构件，其特征是：该混凝土结构构件，包括：纤维复合增强材料纵筋、纤维复合增强材料布、型钢、混凝土和聚脲弹性体；在纤维复合增强材料纵筋的外围缠绕纤维复合增强材料布，构成纤维复合增强材料笼，在纤维复合增强材料笼的内部设置型钢；采用混凝土包裹纤维复合增强材料笼和型钢；在混凝土包裹层的外表面设有聚脲弹性体。

2.根据权利要求1所述的一种高耐久型混凝土结构构件，其特征是：所述的纤维复合增强材料纵筋为多根，并相互平行。

3.根据权利要求1所述的一种高耐久型混凝土结构构件，其特征是：所述的纤维复合增强材料为碳纤维复合增强材料、耐碱型玻璃纤维复合增强材料、芳纶纤维复合增强材料或玄武岩纤维复合增强材料。

4.根据权利要求1所述的一种高耐久型混凝土结构构件，其特征是：所述的型钢为实腹式型钢或格构式型钢。

5.根据权利要求1所述的一种高耐久型混凝土结构构件，其特征是：所述的缠绕为交叉式缠绕或单向缠绕。

6.权利要求1所述的一种高耐久型混凝土结构构件的制作方法，其特征是：该制作方法为：

a)按设计要求定位纤维复合增强材料纵筋，再将纤维复合增强材料布缠绕在纤维复合增强材料纵筋的外围以形成纤维复合增强材料笼；

b)将型钢按设计位置放置在纤维复合增强材料笼的内部；再将纤维复合增强材料笼和型钢放入模板内部；

c)浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度脱模，再在其外表面喷涂聚脲弹性体。