CN104718333A - 抗腐蚀的混凝土加强构件 - Google Patents

Abstract

一种抗腐蚀的混凝土加强构件，包括：(i)限定纵向轴线的长形芯构件；(ii)纵向延伸的外壁，该纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；以及(iii)位于长形芯与外壁之间的空隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通，其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件机械结合至所述混凝土。

Description

抗腐蚀的混凝土加强构件

技术领域

本发明总体上涉及一种抗腐蚀的混凝土加强构件。本发明还涉及抗腐蚀的混凝土加强构件用于对混凝土进行加固的用途，并且涉及一种采用抗腐蚀的混凝土加强构件的系统。

背景技术

混凝土和其他砌石或水泥基材料具有高的压缩强度，但具有相对较低的抗拉强度。当采用混凝土作为结构构件时，通常采用加强构件来增强最终结构的抗拉强度。加强构件最普遍地由钢或其他金属加强杆或筋即“钢筋”制成。

尽管钢或其他金属加强件可以增强混凝土结构的抗拉强度，但是它们易于氧化/腐蚀。这种氧化会通过暴露于强酸或者暴露于使混凝土的pH值降低的其它场合而增强。另外，来自盐的氯会渗入到混凝土中并且引起腐蚀。当金属加强件腐蚀时，其会膨胀并在混凝土中产生内应力，这会转而导致混凝土的破裂和崩解。一旦混凝土的结构被损坏，就会进一步使加强材料暴露于腐蚀性化合物。

已经开发出包括涂覆有聚合物的杆/钢筋的抗腐蚀的加强构件，但是其未能向传统的金属加强方案提供简单、便宜且有效的选择。

考虑到以上情况，存在对加强进行改善的需求，改善后的加强没有与现有解决方案相关联的问题中的一个或更多个问题。

发明内容

本发明提供了一种抗腐蚀的混凝土加强构件，该抗腐蚀的混凝土加强构件包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)纵向延伸的外壁，该纵向延伸的外壁连接至所述长形芯至并绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于长形芯与外壁之间的空隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通；

其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件机械结合至所述混凝土。

本发明还提供了一种混凝土加强构件，该混凝土加强构件包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)多个纵向延伸的外壁，所述多个纵向延伸的外壁连接至所述长形芯至并绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于长形芯与每个外壁之间的空该隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通；

其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件结合至所述混凝土中。

本发明的抗腐蚀的混凝土加强构件可以设置成使得其各部件被一体地设置，即，设置为一件式的模制单元。

在另一方面中，本发明提供了一种建筑加强系统，该建筑加强系统包括本发明的抗腐蚀的混凝土加强构件。

在又一方面中，本发明提供了抗腐蚀的混凝土加强构件用于对混凝土进行加固的用途。

附图说明

图1和图2分别为本发明的混凝土加强构件的第一实施方式的等距视图和截面图；

图3和图4分别为本发明的混凝土加强构件的第二实施方式的等距视图和截面图；

图5和图6分别为本发明的混凝土加强构件的第三实施方式的等距视图和截面图；

图7和图8分别为本发明的混凝土加强构件的第四实施方式的等距视图和截面图；

图9和图10分别为本发明的混凝土加强构件的第五实施方式的等距视图和截面图；

图11和图12分别为本发明的混凝土加强构件的第六实施方式的等距视图和截面图；

图13和图14分别为本发明的混凝土加强构件的第七实施方式的等距视图和截面图；

图15和图16分别为本发明的混凝土加强构件的第八实施方式的等距视图和截面图；

图17和图18分别为本发明的混凝土加强构件的第九实施方式的等距视图和截面图；

图19和图20分别为本发明的结合有唇形构件的混凝土加强构件的第十实施方式的等距视图和截面图；

图21和图22分别为本发明的结合有唇形构件的混凝土加强构件的第十一实施方式的等距视图和截面图；

图23和图24分别为本发明的结合有唇形构件的混凝土加强构件的第十二实施方式的等距视图和截面图；

图25和图26分别为本发明的结合有唇形构件的混凝土加强构件的第十三实施方式的等距视图和截面图；

图27和图28分别为本发明的混凝土加强构件的第十四实施方式的等距视图和截面图；

图29和图30分别为示出了根据本发明的第三实施方式的混凝土加强构件的在其可以于混凝土壁中就地使用时的侧视截面图和立体图；以及

图31和图32分别为示出了根据本发明的第三实施方式的混凝土加强构件的在其可以于混凝土塔架、混凝土柱或混凝土梁中就地使用时的俯视截面图和立体图。

具体实施方式

根据一个实施方式，本发明提供了一种抗腐蚀的混凝土加强构件，该抗腐蚀的混凝土加强构件包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)纵向延伸的外壁，该纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；

(iii)位于长形芯与外壁之间的空隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通；

其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件机械结合至所述混凝土。

抗腐蚀的混凝土加强构件可以包括抗腐蚀的金属或合金、或者包括非金属材料。抗腐蚀的金属和合金包括：不锈钢、碳化钢、铸铁、青铜、诸如durimet(杜里默特)、monel(蒙乃尔)和hasteloy(哈斯特洛伊)之类的镍合金和/或铬合金、钛和钴。

优选的非金属材料为热塑性聚合物。如在此使用的热塑性聚合物包括在被完全地固化时不可逆地凝固或“变硬”的塑料。优选地，抗腐蚀的混凝土加强构件包括如下的热塑性聚合物，该热塑性聚合物选自由聚氯乙烯、聚乙烯和聚丙烯、不饱和聚酯、酚醛塑料、乙烯酯、聚乙酸乙烯酯、丁苯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、乙酸丁酸纤维素、饱和聚酯、聚氨酯强化饱和聚酯、甲基丙烯酸酯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯以及它们的混合物和共混物构成的组。

抗腐蚀的混凝土加强构件还可以包括选自下述表单中的一个或更多个额外的组成部分，该表单包括：总体上对本领域技术人员而言所公知的加强填充料、微粒填充料、选择性的加强物、增稠剂、引发剂、脱模剂、催化剂、颜料、阻燃剂等。任何引发剂可以为高温聚合引发剂或低温聚合引发剂，或者在某些应用中可以采用高温聚合引发剂和低温聚合引发剂这两者。在用聚氨酯增稠的树脂合成物中通常需要催化剂。催化剂促进NCO基(异氰酸酯基)和OH基(羟基)的聚合。适当的催化剂包括二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡。

优选地，加强构件包括纤维增强聚合物(FRP)。当加强构件包括额外的组成部分时，加强构件可以为选自下述组中的增强纤维材料：该组包括芳香族聚酰酩、玻璃、碳、玄武岩、金属、高模量有机纤维(例如，聚芳酰胺、聚苯并咪唑和芳香聚酰亚胺)、其他有机纤维(例如，聚乙烯、液晶和尼龙)。还可以使用各种纤维的共混物和杂化物。就这点而言，FRP的机械性能和热性能取决于纤维的数量和取向以及聚合物基体的性能。如在此使用的，“混凝土”以砂浆或水泥中的表示诸如碎石、鹅卵石、砂粒、石头、矿渣或煤渣之类的微粒状填料的混合物的通常含义使用。示例性的水泥包括例如Portland(波特兰)水泥、高铝水泥等的水硬性水泥。水泥或混凝土可以包括例如塑料乳胶、水化助剂、固化剂等其他成分。

长形芯构件可以为实心的或中空的。当长形芯为中空的时，其可以沿着其整个长度或仅沿着其整个长度的一部分为中空的。就这点而言，中空的芯构件允许较轻重量的加强构件，该加强构件具有更大的周长与横截面积的比率，这允许表面与混凝土进行更大的化学结合。中空的加强构件还可以被更容易地操纵以允许诸如凹口或凸部之类的表面不规则部用于改善与混凝土的机械互锁。当长形芯构件为中空的时，中空芯可以用作用于诸如接线仪器、监控仪器之类的其他部件、其他导管和/或流体的导管。

长形芯构件的内表面和外表面可以被修改以进一步增强加强构件在混凝土中的结合。就这点而言，试图增大长形芯构件的用于与混凝土接触的表面面积的任何改型极可能增强结合。这些改型包括凹口、凸部、刻痕、通道等。

长形芯构件的内表面和/或外表面还可以通过添加由诸如陶瓷或硅石之类的将进一步改善加强构件与混凝土聚合物之间的结合的另一材料制成的里衬或涂层来进行修改。里衬或涂层还可以由具有与在加强构件的构造中使用的主要材料不同的性能的塑料/聚合物形成，该塑料/聚合物可以根据需要改变加强构件的弹性模量或另一结构性能或性能特性。

使横截面面积增大的任何改型还可以改善与混凝土的机械结合。可以通过包括包覆成型的一系列方法或通过在挤压、拉挤或推挤过程中采用可变直径的模具来实现横截面变化。就这点而言，通过周期性地增大模具的直径，可以形成具有增大直径的面积。长形芯构件的表面上的偏置部分还可以增强与混凝土的机械结合以及提供升高的表面特征(凸部)或凹部(凹口)。

当长形芯为中空的时，其还可以填充有实现特定所需的产品特性的材料，比如热塑性聚合物。就这点而言，中空部分可以仅在其长度的预选的部分处被填充以在不过度地增加重量的情况下提供局部的加固。这种填充材料可以在加强构件的长度的中央处以及经受最大剪切应力的部段中提供增强的剪切强度。

长形芯构件可以具有一系列的横截面形状。优选地，长形芯构件具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。长形芯构件的横截面形状还可以为半圆形(“半月形”)或半椭圆形并且因此包括大致平坦的外表面。当横截面形状为多边形时，其可以为三角形、正方形或矩形。当长形芯构件一体地设置有外壁时，其横截面形状未明确地限定。下面对本发明的实施方式进行更加详细地描述，该实施方式包括“一件”或一体的长形芯构件和外壁、并且可选地包括凸缘构件。

长形芯构件可以具有一系列的横截面尺寸。优选地，长形芯构件具有至少3cm、4cm、5cm、6cm、7.5cm或8cm的内径或宽度，但是取决于最终产品所需的性能，其他尺寸也是可以的。

纵向延伸的外壁可以是与长形芯构件直接或间接地连接的。当外壁间接地连接至长形芯构件时，外壁可以经由从长形芯构件延伸出的并沿着长形芯构件的纵向轴线延伸的凸缘构件被连接。

优选地，存在有多个外壁。因此，本发明还提供了一种混凝土加强构件，该混凝土加强构件包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)多个纵向延伸的外壁，所述多个纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；

(iii)位于长形芯与每个外壁之间的空隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通；

其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件结合至所述混凝土中。

当存在多个外壁时，可以存在有将每个外壁连接至长形芯构件的多个凸缘构件。

凸缘构件可以被改变并且包括肋状构件。凸缘构件可以具有选择成适于特殊使用要求的各种轮廓、形状和尺寸。

凸缘构件的表面中的至少一个表面可以具有非平坦的表面部分以用于改善混凝土与其的附着。另外，凸缘构件的某些部分可以比其他部分更厚。通常，每个凸缘构件具有一致的横截面。另外，凸缘构件的表面可以被修改以进一步增强加强构件在混凝土中的结合。就这点而言，试图增大凸缘构件的用于与混凝土接触的表面面积的任何修改极可能增强结合。这些改型包括凹口、凸部、刻痕、通道等。优选地，每个凸缘构件的横截面尺寸与长形芯构件的横截面尺寸大致相同(或者大于长形芯构件的横截面尺寸)。

当存在多个外壁时，优选地存在有连接至长形芯构件的两个、三个或四个纵向延伸的外壁。甚至更优选地，所述多个外壁绕长形芯构件等距地间隔开。

外壁的内表面和外表面可以被修改以进一步增强加强构件在混凝土中的结合。就这点而言，试图增大外壁的用于与混凝土接触的表面面积的任何修改极可能增强结合。这种修改包括凹口、凸部、刻痕、通道等并且在本文的其他地方被进一步描述。

外壁可以具有一系列的横截面形状。外壁可以为有角的或弯曲的。优选地，外壁具有V形、L形、三角形或凸状的横截面。将领会的是，外壁还决定混凝土加强构件的外横截面形状。优选地，外横截面形状为大致圆形、椭圆形或诸如三角形、正方形或矩形之类的多边形。混凝土加强构件的外横截面形状可以变化，但优选的是，混凝土加强构件的外横截面形状沿着其长度具有一致横截面形状。

取决于使用要求以及采用多少个外壁，外壁可以具有多种尺寸。

空隙限定了用于接纳混凝土的空间并且因此用作辅助加强构件与所述混凝土的机械结合。就这点而言，空隙增大了用于对每单位横截面面积和/或每单位加强构件体积进行结合的表面面积。优选地，空隙的内含物相对于具有大致相同的横截面轮廓但不具有空隙的加强构件使得用于对每1cm长度的加强构件进行结合的表面面积增大了至少1.25x(1.25倍)、1.5x(1.5倍)、1.75x(1.75倍)或2x(2倍)。

当存在长形芯与外壁之间的与加固构件的外部处于流体连通的空隙时，取决于长形芯构件、外壁和凸缘构件的形状和构型，该空隙可以具有多种形状和尺寸。优选地，外壁的与通向空隙的开口相邻的边缘包括凸部或唇部，该凸部或唇部进一步增强加强构件与混凝土之间的机械结合。通向空隙的开口的尺寸可以取决于混凝土中的集料的尺寸而改变。优选地，开口大到足以允许具有至少2.5cm或3.5cm的宽度的集料通过。

优选地，抗腐蚀的混凝土加强构件被模制为一件式单元并且因此可以包括一体地设置的以上描述的特征中的任何一个或更多个特征。因此，本发明还提供了一种抗腐蚀的混凝土加强构件，其包括一体地设置的下述部件：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)纵向延伸的外壁，该纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于长形芯与外壁之间的空隙，该空隙与加强构件的外部处于流体连通；

其中，由长形芯和外壁的限定了空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使加强构件结合至所述混凝土中。

当抗腐蚀的混凝土加强构件模制为一件化单元时，其可以具有多种外横截面形状和内横截面形状。外横截面形状包括上述的那些外横截面形状。关于内横截面形状，其包括大致“交叉”形状或“X”形状，其中，X的中央表示长形芯构件并且“X”的臂部或腿部表示将长形芯构件与外壁连接的凸缘构件。

制造

本发明的加强构件可以是利用包括挤压、拉挤、推挤的多种技术来生产的。可以使用不同的技术来制造加强构件的不同部件并且随后可以通过使用适当的结合剂来组装这些部件。例如，长形芯可以是用长丝缠绕技术来制造的并且纵向延伸的外壁可以是通过挤压、拉挤或推挤来形成的。替代性地，加强构件可以通过诸如挤压、拉挤或推挤之类的单个制造过程制造为单件。

其他部件

本发明的加强构件以与使用常规的加强构件/杆的方式几乎相同的方式使用。加强构件可以组装就位从而形成在其上形成混凝土结构的骨架或框架。单个的加强构件可以以包括系带、夹具、焊接、支架、卡扣式桥接件、条带、钩或其他连接件、胶合物等多种方式连接在一起，以将加强构件保持就位直到混凝土浇注并硬化为止。在优选实施方式中，混凝土被浇注在骨架或框架上并允许硬化。

因此，在另一实施方式中，本发明提供了如下的一种系统，该系统包括本发明的加强构件以及选自下述表单中的至少一个其他部件，所述表单包括：诸如座板(chair)之类的支承构件、支柱、端盖、系扎构件以及基座构件。

一般性

本领域的技术人员将领会的是，除了这些具体描述的之外，在此描述的本发明很容易进行变型和改型。本发明包括所有这些变型和改型。本发明还包括在说明书中单独地或共同地提及或指出的步骤和特征中的所有步骤和特征、以及这些步骤或特征的任一及所有组合或这些步骤或特征中的任何两者或更多者。

本文中引用的每篇文献、参考资料、专利申请或专利以其全部内容通过参引明确地并入本文中，这意味着其应该作为本文的一部分被读者阅读和考虑。仅出于简明的原因，文中引用的文献、参考资料、专利申请或专利在本文中不再重复。然而，所引用的材料或材料中所含的信息不被理解为公知常识。

本发明不局限于在此描述的具体实施方式中的任何实施方式的范围中。这些实施方式意在用于仅举例的目的。功能上等同的产品和方法明显地落在如在此描述的本发明的范围内。

在此描述的本发明可以包括一个或更多个范围值(例如，尺寸等)。范围值将被理解成包括在包括限定范围的值的范围内的所有值、以及与导致与限定范围边界的值紧邻的值相同或大致相同的结果的范围相邻的值。

贯穿该说明书，除非本文另有要求，否则措辞“包括”或诸如“包含”或“包括有”之类的变体将被理解成暗示包括所述的整数或整数组而不是排除任何其他的整数或整数组。

在此使用的选定术语的其他定义可以在贯穿本发明和应用的详细描述内发现。除非另外定义，否则在此使用的所有技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

优选实施方式的描述

现在将参照附图在下文中对本发明进行更全面地描述，本发明的优选实施方式在附图中示出。然而，本发明可以以许多不同的形式实施并且不应该被解释为受限于在此陈述的实施方式；而是，这些实施方式被提供为使得本公开将是充分和完整的，并且将本发明的范围全面地传达给本领域的技术人员。相同的附图标记始终指示相同的元件。

图1和图2示出了本发明的第一实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面并且包括具有大致正方形横截面的中空的长形芯12。四个纵向延伸的外壁14具有大致三角形的横截面并且因此各自限定外壁面14a和14b。每个外壁14均连接至长形芯12、绕长形芯12等距地间隔开并绕长形芯12延伸。外壁面14a和14b限定有角的外表面并且经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12延伸出并沿着长形芯12的纵向表面延伸并且具有比所述纵向表面的宽度更小的宽度。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。在使用中，由外壁14、肋状构件16和长形芯12限定的表面区域有助于使混凝土加强构件“结合”到混凝土中。

图3和图4示出了本发明的第二实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面并且包括具有大致正方形横截面的中空的长形芯12，该大致正方形的横截面就横截面面积而言比第一实施方式的更小。四个纵向延伸的外壁14具有大致三角形的横截面并且因此各自限定外壁面14a和14b。与在第一实施方式中相同，外壁面14a和14b限定有角的外表面并且经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12延伸出并沿着长形芯12的纵向表面延伸并且具有比所述纵向表面的宽度更小的宽度。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图5和图6示出了本发明的第三实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致圆形的外横截面并且包括中空的长形芯12和四个纵向延伸的外壁14，其中，该中空的长形芯12具有大致圆形的横截面，所述四个纵向延伸的外壁14连接至长形芯12、绕长形芯12等距地间隔开并绕长形芯12延伸。外壁14具有限定凸状外表面的弧形横截面并且经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

根据第三实施方式的由玻璃纤维增强聚合物(并且以4×1m的长度)形成的混凝土加强构件被支承在两端部处并且进行负载测试，并被证明在4mm的最小平均移位的情况下具有6.25kN至11.6kN之间的负载能力。

图7和图8示出了本发明的第四实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面，并且包括具有大致正方形横截面的中空的长形芯12、以及四个纵向延伸的外壁14，其中，所述四个纵向延伸的外壁14连接至长形芯12、绕长形芯12等距地间隔开并绕长形芯12延伸。每个外壁14均具有“L”形横截面，该“L”形横截面限定成角度的两个外壁面14a和14b，并且每个外壁14经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯的角部延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图9和图10示出了本发明的第五实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面，并且包括具有大致圆形横截面的中空的长形芯12、以及四个纵向延伸的外壁14，其中，所述四个纵向延伸的外壁14连接至长形芯12、绕长形芯12等距地间隔开并绕长形芯12延伸。每个外壁14均具有“L”形横截面，该“L”形横截面限定成角度的两个外壁面14a和14b，并且每个外壁14经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12的角部延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁14一起限定间隙18，间隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图11和图12示出了本发明的第六实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致圆形的横截面，并且包括具有大致正方形横截面的中空的长形芯12、以及四个纵向延伸的外壁14，其中，所述四个纵向延伸的外壁14连接至长形芯12、绕长形芯12等距地间隔开并绕长形芯12延伸。外壁14具有限定凸状外表面的弧形横截面并且经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12的角部延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图13和图14示出了本发明的第七实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面并且包括实心的长形芯12，其中，实心的长形芯12是通过使呈肋状构件16的形式的凸缘构件交叉来限定的，肋状构件16形成大致X形的横截面并且延伸出而将长形芯12间接地连接至四个纵向延伸的外壁14。外壁14具有“L”形横截面，该“L”形横截面限定成角度的两个外壁面14a和14b，并且外壁14经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12的角部延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图15和图16示出了本发明的第八实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致正方形的外横截面，并且包括具有大致正方形横截面的中空的长形芯12、以及绕长形芯等距地间隔开并绕长形芯延伸的四个纵向延伸的外壁14。外壁14在长形芯的角边缘处直接附接至长形芯并且限定平坦的外表面。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图17和图18示出了本发明的第九实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致圆形的外横截面并且包括实心的长形芯12，其中，实心的长形芯12是通过使呈肋状构件16的形式的凸缘构件交叉来限定的，肋状构件16形成大致X形的横截面并且延伸出而将长形芯12间接地连接至四个纵向延伸的外壁14。外壁14具有限定凸状外表面的弧形横截面。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图19和图20示出了本发明的第十实施方式，第十实施方式与第三实施方式类似并且使用了相应的附图标记。第十实施方式包括外壁14，外壁14还包括设置在外壁14的与通向空隙18的开口20相邻的边缘处的唇状构件22。唇状构件22提供了额外的接触表面并且还用作将混凝土进一步容置在空隙18中，以进一步增强加强构件与混凝土之间的机械结合。

图21和图22示出了本发明的第十一实施方式，第十一实施方式与第六实施方式类似并且使用了相应的附图标记。第十一实施方式包括外壁14，外壁14还包括设置在外壁14的与通向空隙18的开口20相邻的边缘处的唇状构件22。唇状构件22提供了额外的接触表面并且还用作将混凝土进一步容置在空隙18中，以进一步增强加强构件与混凝土之间的机械结合。

图23和图24示出了本发明的第十二实施方式，第十二实施方式与第九实施方式类似并且使用了相应的附图标记。第十二实施方式包括外壁14，外壁14还包括设置在外壁14的与通向空隙18的开口20相邻的边缘处的唇状构件22。唇状构件22提供了额外的接触表面并且还用作将混凝土进一步容置在空隙18中，以进一步增强加强构件与混凝土之间的机械结合。

图25和图26示出了本发明的第十三实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有大致圆形的外横截面并且包括实心的长形芯12，其中，实心的长形芯12一体地设置有限定凸状外壁表面的四个纵向延伸的外壁14。长形芯12和外壁14是经由凸缘构件16连接的。长形芯12、外壁14和凸缘构件16一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。外壁14还包括设置在外壁14的与通向空隙18的开口20相邻的边缘处的唇状构件22。唇状构件22提供了额外的接触表面并且还用作将混凝土进一步容置在空隙18中，以进一步增强加强构件与混凝土之间的机械结合。对第十三实施方式进行的变型除了没有唇状构件22之外与图25和图26中描绘的实施方式相同。

图27和图28示出了本发明的第十四实施方式，其中，总体上由附图标记10指示的混凝土加强构件具有半圆形(“半月形”)横截面形状的长形芯12，其中，长形芯12限定大致平坦的外表面13。混凝土加强构件10实质上为图5和图6中示出的混凝土加强构件的一半并且包括外壁14，其中，外壁14具有限定凸状外表面的弧形横截面并且经由呈肋状构件16的形式的凸缘构件间接地连接至长形芯12，肋状构件16从长形芯12延伸出并沿着长形芯12的纵向轴线延伸。长形芯12和外壁14一起限定空隙18，空隙18经由开口20与加强构件的外部处于流体连通。

图29和图30示出了总体上由附图标记100指示的混凝土壁元件，该混凝土壁元件包括五个在图5和图6中描绘的混凝土加强构件10A至10E。壁元件100还包括呈四段钢筋80A至80D的形式的另外的加强件。钢筋80A至80D可以利用系带(未示出)或如在文中描述的任何其他适当的固定装置附接至加强构件10A至10E。

图31和图32示出了总体上由附图标记200指示的混凝土柱元件，该混凝土柱元件包括四个在图5和图6中描绘的混凝土加强构件10A至10D。柱元件200还包括呈钢筋80A和80B的形式的另外的加强件，钢筋80A和80B定位在混凝土加强构件10至10D之间并围绕混凝土加强构件10(应该为10A)至10D。钢筋80A至80B可以利用系带(未示出)或如在文中描述的任何其他适当的固定装置附接至加强构件10A至10D。

前面是对本发明的说明并且不被解释为对本发明的限制。尽管已经描述了本发明的一些示例性实施方式，但本领域的技术人员将容易领会的是，在不实质上背离本发明的新颖教示和优势的情况下可以在示例性实施方式中进行许多改型。因此，所有这些改型意在包括在如权利要求中限定的本发明的范围内。在权利要求中，装置加功能的句式意在覆盖在此作为执行列举的功能所描述的结构，并且不仅覆盖结构上的等同物而且覆盖等同的结构。因此，应该理解的是，前面是对本发明的说明并且不被解释为限于所公开的特定实施方式，并且应该理解的是，对所公开的实施方式的改型、以及其他实施方式意在包括在所附权利要求的范围内。

应用

本发明适于在包括工业建筑、农业建筑、商业建筑、海洋建筑和居住建筑的一系列应用和混凝土结构中使用。本发明的加强构件的中空芯类型通常更轻，但在其被结合至混凝土结构中时提供对于利用现有加强方案的结构的强度而言等同或优良的强度。需要抵抗腐蚀(例如，海洋应用)和/或频繁且严重的温度波动的加强件的应用和最终用途特别地适于本发明的应用。

还应该领会的是，根据需求，本发明可以与诸如传统钢筋之类的其他加强材料结合使用。

本发明的加强构件可以用于预浇注的结构中或者结合至现场浇注的结构中。当前，中空芯混凝土结构是在场地外制造的，这需要利用重型承载卡车将预浇注的物品运送到地点并使用重型提升机和/或起重机现场组装预浇注的物品。当前的系统还需要用于重型车辆停放和起重机的大量空间以围绕建筑和附近区域操纵。出于物流和安全的原因，因此难以将当前的方法应用到下述建筑工地：存在有限空间的建筑工地，地面条件不稳定的建筑工地——例如地震活动区域，或者该区域处于对破坏敏感或者以其他方式受到保护的环境中。

本发明适于在其中混凝土结构将暴露于腐蚀或恶劣的环境的应用中使用。示例包括诸如海堤、挡墙、破浪堤、滨水建筑结构和浮动船坞之类的混凝土结构。其他腐蚀性环境为高度碱性的环境和/或其中混凝土结构暴露于除冰盐的环境以及其他恶劣的有雪环境。

本发明的加强构件的一个具体的应用为本发明用于加强诸如仓库或棚式建筑物之类的钢框架结构的混凝土部分。在该应用中，结构的上部部分由金属板覆盖层、以及具有包括本发明的加强构件的预浇注的混凝土壁的下半部构成。

关于居住建筑应用，本发明的加强构件将以满足可应用建筑指南和标准的方式设计并使用。然而，预期的是，本发明的应用至少通过使用包括较少的混凝土和传统钢筋的混凝土构件实现的成本节约而将更加经济。就这点而言，本发明的加强构件设计成使得能够实现在强度等方面具有同等性能但使用了较少混凝土和钢筋的结构。从本发明获得效益的一个示例为本发明的加强构件在预浇注面板中的应用，该应用将使得面板更轻但仍坚固到足以用于内壁和外壁。

诸如车库、棚式建筑物以及其他附属建筑物之类的其他建筑物也可以利用用本发明的加强构件加强的混凝土来经济地构建。

Claims (23)

1.一种抗腐蚀的混凝土加强构件，包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)纵向延伸的外壁，所述纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并且围绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于所述长形芯与所述外壁之间的空隙，所述空隙与所述加强构件的外部处于流体连通；

其中，由所述长形芯和所述外壁的限定了所述空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使所述加强构件机械结合至所述混凝土。

2.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，抗腐蚀的材料包括非金属材料。

3.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，抗腐蚀的材料包括热塑性聚合物。

4.根据权利要求3所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述热塑性聚合物被纤维加强。

5.根据权利要求3或4所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述热塑性聚合物包括PVC。

6.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述长形芯构件为中空的。

7.根据权利要求6所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述长形芯沿着所述长形芯的整个长度为中空的。

8.根据权利要求6所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述长形芯沿着所述长形芯的长度的一部分为中空的。

9.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述长形芯构件为实心的。

10.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述长形芯构件具有圆形、椭圆形或多边形的横截面。

11.根据权利要求1所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述纵向延伸的外壁是与所述长形芯构件间接地连接的。

12.根据权利要求11所述的抗腐蚀的混凝土加强构件，其中，所述外壁经由凸缘构件间接地连接至所述长形芯构件，所述凸缘构件从所述长形芯构件延伸出并沿着所述长形芯构件的所述纵向轴线延伸。

13.一种混凝土加强构件，包括：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)多个纵向延伸的外壁，所述多个纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于所述长形芯与每个外壁之间的空隙，所述空隙与所述加强构件的外部处于流体连通；

其中，由所述长形芯和所述外壁的限定了所述空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使所述加强构件结合至所述混凝土中。

14.根据权利要求13所述的混凝土加强构件，其中，存在有四个外壁。

15.根据权利要求13或14所述的混凝土加强构件，其中，所述多个外壁围绕所述长形芯构件等距地间隔开。

16.根据权利要求1或13所述的混凝土加强构件，其中，所述外壁为有角的。

17.根据权利要求1或13所述的混凝土加强构件，其中，所述外壁为凸状的。

18.根据权利要求1或13所述的混凝土加强构件，其中，所述外壁的与通向所述空隙的开口相邻的边缘包括凸部或唇部。

19.一种抗腐蚀的混凝土加强构件，包括一体地设置的下述部件：

(i)限定纵向轴线的长形芯构件；

(ii)纵向延伸的外壁，所述纵向延伸的外壁连接至所述长形芯并围绕所述长形芯延伸；以及

(iii)位于所述长形芯与所述外壁之间的空隙，所述空隙与所述加强构件的外部处于流体连通；

其中，由所述长形芯和所述外壁的限定了所述空隙的部分所限定的表面区域适于接触混凝土并且有助于使所述加强构件结合至所述混凝土中。

20.一种建筑加强系统，包括根据权利要求1或13所述的抗腐蚀的混凝土加强构件。

21.根据权利要求20所述的建筑加强系统，还包括选自下述表单中的至少一个其他部件，所述表单包括：诸如座板之类的支承构件、支柱、端盖、系扎构件以及基座构件。

22.根据权利要求1或13所述的加强构件或根据权利要求20所述的系统用于对混凝土进行加固的用途。

23.一种混凝土建筑构件，包括根据权利要求1或13所述的混凝土加强构件。