CN105378129A - 通过由形状记忆合金制成的轮廓制造加预应力的混凝土结构的方法以及根据该方法建造的结构 - Google Patents

通过由形状记忆合金制成的轮廓制造加预应力的混凝土结构的方法以及根据该方法建造的结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种方法，该方法涉及：将包含形状记忆合金的轮廓放置在混凝土中，或使加强的混凝土的外侧变得粗糙，然后包含形状记忆合金的轮廓(2)被固定至该结构(6)的粗糙外侧(9)并且将胶结的基质施加至粗糙外侧(9)以覆盖轮廓(2)。在安置好胶结基质后，所述轮廓(2)由于热量输入而产生收缩力并且因此产生张力。由于砂浆覆盖层(16)与结构(6)的粗糙外侧(9)的互锁，具有，因而砂浆覆盖层(16)用作加强层。轮廓(2)在作为结构外侧的加强层(16)的外部砂浆中沿砂浆或加强层(16)里面的结构的外侧延伸。结构还能够通过热量输入为在装备的砂浆或加强层中的预应力做准备，因为电缆(3)从其端部区域布线至砂浆或加强层(16)的外侧或电缆(3)的端部区域可通过移除插入件(5)获得。

Description

通过由形状记忆合金制成的轮廓制造加预应力的混凝土结构的方法以及根据该方法建造的结构
技术领域
本发明涉及以新的构造(在施工现场的原地浇铸)或新的预制造制造加预应力的混凝土结构元件的方法以及通过水泥结合砂浆对现有结构进行随后的加强的方法。其中，在水泥结合砂浆中，轮廓由形状记忆合金制成，专家通常将这种轮廓称为形状记忆合金轮廓，或缩写成SMA轮廓。放置该形状记忆合金是为了预应力。该预应力系统还将随后的附加物在预应力下连接至现有的结构。此外，本发明还涉及一种通过使用该方法被建造或随后被加强的混凝土结构，并且其中根据该方法附加物被分别地停驻至所述混凝土结构。据此一个特别特征就是钢基形状记忆合金以轮廓的形式被使用以产生预应力。
背景技术
在结构内的预应力通常增加了使用的合适度，因为裂缝变得更小或实际上可防止裂缝的形成。目前已经使用这种预应力用于加强抵抗混凝土部件的弯曲或用于例如柱状物的捆扎的目标以分别地增加轴向载荷和加强剪切力。混凝土的预应力的另一个应用分别为输送液体的管、筒仓和贮槽，所述管、筒仓和贮槽被捆绑起来以产生预应力。在现有技术中，出于预应力的目标，将圆钢或线缆放置在混凝土中或之后将其外部地固定在结构性元件的表面上的拉伸侧上。锚固以及从加预应力的元件的动力至混凝土的传输在所有的这些已知方法中是非常昂贵的。锚固元件(锚具)遭受着高成本。直到外部预应力受到关注，加预应力的钢和线缆也分别地必须通过涂层被保护以免受腐蚀。这是必要的，因为传统上使用的钢不是抗腐蚀的。当将加预应力的线缆放置在混凝土中时，必须以高成本通过水泥砂浆(其通过注射被注入管道中)来保护它们免受腐蚀。在现有技术中，通过附接至混凝土表面的纤维加强复合材料也产生外部预应力。在这种情况中，由于黏合剂显示低玻璃转化温度，所以防火通常非常昂贵。防腐蚀是在传统混凝土中钢加强件必须附接最小大约3cm的覆盖物的原因。由于环境影响(即，空气中的CO2和SO2)，混凝土中会发生碳酸化作用。由于该碳酸化作用，混凝土中的基础环境(pH值12)下降到较低值，即，8或9的pH值。如果内部加强件位于这种碳酸化的区域中，则传统钢的防腐蚀不再被保证。因此，钢的3cm厚的覆盖物保证了在大约70年的结构的使用寿命期间内部加强件的抗腐蚀性。当使用新型形状记忆合金时这种碳酸化作用基本上是没那么关键的，因为新型形状记忆合金相比于常见的建筑用钢而言显示出明显较高的抗腐蚀性。由于混凝土部件和砂浆分别地被加预应力，因此裂缝闭合，并且相应地，污染物的渗透急剧地减少。通过此新的开发，混凝土覆盖物能够被极大地减少，并且因此，结构性元件(例如阳台突出物、阳台栏杆、管道等)可具有较薄的尺寸。因此，结构性元件变得更轻并且在使用中更加经济。
发明内容
因此，本发明的目标是创造一种方法以对新的混凝土结构和混凝土结构元件或水泥结合砂浆混料加预应力用于现有结构的加强，并且可替代地，用于提高使用的合适度和结构的稳定性以保证用于随后的突出的附加物的建造的更灵活使用，或增加持久性以及结构的防火性。此外，本发明的目标是详细说明一种通过应用所述方法显示有产生的预应力或加强件的混凝土结构。
本目标首先通过一种通过由形状记忆合金制成的轮廓制造加预应力的混凝土结构的方法，用于现有结构的加强的新混凝土结构和混凝土结构元件或水泥结合砂浆混料的特征在于：由多态和多晶结构的钢基形状记忆合金制成的具有肋状表面或具有螺纹形表面的轮廓，通过升高该形状记忆合金的温度，其能够从马氏体的状态到达奥氏体的永久状态，该轮廓可被放置在混凝土中或水泥稳定砂浆混料中，并且可替代地具有额外的端部锚点，使得或者由于随后的通过加热介质的热量的主动和受控制的输入、或者通过发生火情时热的冲击，使得这些产生收缩力并且因此产生张力，并且因此分别在混凝土和砂浆混料上产生预应力，从而动力通过轮廓的表面和/或通过轮廓的端部锚点被传送。
此外，本目标通过一种混凝土结构来解决，该混凝土结构通过使用前述方法中的其中一者被建造，其特征在于：该混凝土结构包括在新的混凝土中或在作为结构外侧的加强层的应用的砂浆混料中的由形状记忆合金制成的轮廓，该轮廓沿砂浆混料和/或加强层内的结构的外侧延伸并且被加预应力或通过热量的输入而对预应力做好准备，其中分别地从砂浆混料和加强层的端部区域延伸的电力线缆或它们的端部区域可通过移除插入件进入。
基于附图描述和解释该方法。分别在新构造和新预制造中的应用以及用于现有混凝土构造的随后加强的应用被描述和阐述。
附图说明
附图示出以下内容：
图1：在建造现场或在预制造工厂中铸造的具有插入的可电力加热的形状记忆合金轮廓的混凝土支撑件或混凝土板坯；
图2：在建造现场或在预制造工厂中铸造的具有插入的形状记忆合金轮廓的混凝土支撑件，其中，形状记忆合金轮廓的两端被填料包围；
图3：具有内部传统钢加强件的混凝土结构的横截面，该混凝土结构准备用于应用包含形状记忆合金轮廓的作为加强层的砂浆混料；
图4：根据图3的该结构的壁在安装了形状记忆合金轮廓之后的横截面；
图5：根据图3和图4的该结构的壁在利用喷射混凝土或水泥砂浆覆盖了安装的形状记忆合金轮廓后的横截面；
图6：根据图3和图4的具有铸造的和覆盖的形状记忆合金轮廓的该结构的壁的横截面，其中用于热量输入以加热轮廓的两个变体为：(a)通过铸造电缆的电阻加热或(b)通过凹口连接电缆。
图7：根据图3至图6的具有在热量输入和填充至轮廓的入口点之后的铸造和覆盖的形状记忆合金轮廓的该结构的壁的横截面。
图8：当通过喷射混凝土/喷射砂浆的方式施加胶结层时通过表面上的形状记忆合金轮廓加强的现有混凝土结构元件(结构的壁)的横截面；
图9：当手动施加胶结层时通过表面上的形状记忆合金轮廓加强的现有混凝土结构元件的横截面；
图10：在底侧上配备有榫钉连接的和加预应力的加强层并包含形状记忆合金轮廓的混凝土板坯的切割图；
图11：根据图10的具有传统装甲以及砂浆混料的现有混凝土板坯的横截面，其中砂浆混料在整个表面上作为加强层通过形状记忆合金轮廓被榫钉连接和加预应力。
图12：具有之后作为里面具有形状记忆合金轮廓的加强层的施加在底部的砂浆混料的现有的混凝土板坯，并且形状记忆合金仅局部地在轮廓的两端上榫钉连接；
图13：具有在内侧的连接至混凝土结构的形状记忆合金轮廓的突出混凝土板坯，该混凝土结构在建造过程中已经准备有之前设置的形状记忆合金轮廓。
具体实施方式
首先，必须理解形状记忆合金的性质。一些合金显示出取决于热量发生改变但是在热量释放后返回其原始状态的特定结构。就像其他的金属或合金，这些形状记忆合金(SMA)包含不仅仅一种晶体结构。它们是多形态的并且因此是多晶金属。形状记忆合金(SMA)的主要的晶体结构一方面取决于它的温度，另一方面取决于外部应力，即拉伸或压缩。当温度较高时该合金被称为奥氏体，当温度较低时该合金被称为马氏体。这些形状记忆合金(SMA)的特殊之处在于，即使是当它们之前在低温阶段已变形，在高温阶段在升高温度之后它们也可呈现它们的初始结构和形状。可利用这种效果在建筑结构中施加预应力。
当没有热量人工输入形状记忆合金(SMA)或从形状记忆合金(SMA)中释放时，该合金处于环境温度。形状记忆合金(SMA)在特定的温度范围内是稳定的，即，在某些限制的机械应力内它们的结构不会发生改变。在户外建筑行业中的应用易受到从-20℃至60℃的环境温度的波动范围。此处使用的形状记忆合金(SMA)的结构不应该在该温度范围内发生变化。形状记忆合金(SMA)的结构会发生改变的转化温度可基于形状记忆合金(SMA)的组分显著地变化。该转化温度还基于载荷。形状记忆合金(SMA)的增加的机械应力还意味着升高的转化温度。当形状记忆合金(SMA)应当在特定的应力限制内保持稳定时必须慎重考虑这些限制。如果形状记忆合金(SMA)用于建筑加强件，那么除了考虑抗腐蚀性和松弛效应之外，考虑形状记忆合金(SMA)的疲劳特性也是非常重要的，尤其是当载荷随时间变化时。对结构性疲劳和功能性疲劳进行区分。结构性疲劳涉及直到材料最终断裂的微结构缺陷以及表面破裂的形成和扩大的积累。另一方面，功能性疲劳是由于形状记忆合金(SMA)中的微结构性变化而产生的形状记忆作用或吸收能力的逐渐退化的结果。后者与在循环载荷下的应力应变曲线的修正有关。在该过程中转化温度也会发生变化。
以铁(Fe)、锰(Mn)和硅(Si)为基础的形状记忆合金(SMA)适用于在建筑行业中吸收永久载荷，其中多达10％的铬(Cr)和镍(Ni)的添加可使SMA与不锈钢相似地抗腐蚀。文献为我们提供如下信息：碳(C)、钴(Co)、铜(Cu)、氮(N)、铌(Nb)、碳化铌(NbC)、钒氮(VN)和碳化锆(ZrC)的添加能够以不同的方式提高形状记忆特性。由Fe-Ni-Co-Ti制成的形状记忆合金(SMA)显示出尤其优良的特性，因为它能吸收高达1000MPa的载荷，高度抗腐蚀并且它的转变为奥氏体状态的最高温度大约为100℃。
目前的加强系统利用形状记忆合金(SMA)的特性并且优选地利用那些基于与结构钢相比显著地更抗腐蚀的钢的形状记忆合金(SMA)的特性，因为这种形状记忆合金(SMA)比由镍钛(NiTi)制成的SMA显著地更便宜。钢基的形状记忆合金(SMA)以具有未加工表面的圆钢的形式使用，例如具有粗糙的螺纹表面并且被嵌入砂浆混料(即，砂浆层)中，由于具有凹痕(混凝土在凹痕下面)，因此该砂浆层之后起到加强层的作用。在热量消散后合金永久地收缩至它的原始状态。SMA轮廓将呈现其原始形式并且当它们被加热至可使它们改变成奥氏体状态的温度时也将在载荷下保持该原始形式。此处实现的作用实际上是：由于通过嵌入混凝土而被阻止的形状记忆合金(SMA)的反向构造，在被加热之后，已经被分别地铸造进入砂浆混料和砂浆层的形状记忆合金轮廓分别在全部硬化的砂浆混料和砂浆层上产生预应力，其中这种预应力分别平均且线性地延伸至形状记忆合金轮廓的全部长度。
原则上，在新结构中或预制造中，使用优选地由圆钢制成并且具有带肋的表面或具有粗糙的螺纹作为表面的形状记忆合金钢轮廓(缩写为SMA钢轮廓)代替传统加强钢，或除此之外，形状记忆合金钢轮廓根据该方法被放置在混凝土中。电源在混凝土已经硬化后加热SMA钢轮廓。这导致SMA钢轮廓的缩短并且相应地引起在硬化的混凝土部件上的预应力。随后的加强通过如下方式获得：在任意的方向上，但是主要在朝向混凝土结构的粗糙表面的拉伸方向上安装SMA钢轮廓并且通过相同SMA钢轮廓榫钉连接，并且之后在整个表面的上方通过水泥砂浆或喷浆混凝土封闭并覆盖。在胶结的砂浆混料和砂浆层分别地硬化后，SMA钢轮廓通过电气方式被加热，这导致这些SMA钢轮廓的缩短。这种缩短分别引起胶结的砂浆混料和砂浆层的预应力。然后由于混凝土结构的未处理表面和黏附，该力从砂浆层被传递至现有的混凝土中。
装甲的混凝土部件的预制造，例如放置有新型SMA钢轮廓且被加预应力的阳台或门面板或管道可提供进一步的优势。由于这些预制造的混凝土结构性元件的预应力，结构性元件的横截面可减小。因为由于内部预应力而使该结构性元件被设计成无裂纹，因此分别更好地抵抗了氯化物和碳化物的渗透。也就是说，这类结构性元件变得不仅更轻而且更具抵抗力并且因此更具耐久性。
本发明还能用于更好地保护结构以防火，这就是为什么由于热输入而产生的SMA钢轮廓的直接收缩被首先有意识地省略。然而，内置的SMA钢轮廓会由于来自火的热量的影响而收缩。因此，通过SMA钢轮廓加强的混凝土建筑表面自动地产生预应力以防火并且导致抗火性的提高。
此后基于附图描述和解释该方法。出于此目的，图1示出了混凝土板坯或混凝土支撑件1的横截面。一个或多个SMA钢轮廓2嵌入在其中。每次都使用具有多态或多晶结构、具有带肋或其他的结构表面或具有螺纹作为表面的钢基的SMA轮廓2。当这些SMA钢轮廓的温度升高时它们能够从马氏体状态变成奥氏体的永久状态。这种结构性元件能够在建造现场处或在预制造中现场建造。圆钢形式的内置的SMA轮廓2显示出粗糙表面结构4，使得它们能够吸收在混凝土里面的相同的载荷。SMA钢轮廓2在混凝土(SMA钢轮廓V被铸造其中)已经被硬化后通过热量输入被加热。这可通过电力有利地实现：当向铸造加热电缆3施加电压时通过包含电阻加热使得SMA钢轮廓2作为导体变热。当SMA轮廓杆很长时，由于通过热电阻加热的方式的发暖作用将要求过多的时间并且过多的热量然后将进入混凝土，因此多个电气连接件被设置在SMA轮廓杆的长度上。当电压施加至两个相邻的加热电缆并且之后施加至邻近这两个加热电缆的下一个电缆时，SMA钢轮廓可被分阶段地加热直到全部的SMA轮廓杆都呈现奥氏体状态。这暂时要求高电压和高安培值，以使220V/110V的普通线电压和500V的电压源(通常在建筑场地处供应)是足够的。事实上，电压由用于建造场地的移动能量单元供应，其可利用多个通过足够厚的电缆串联的锂电池产生电压，使得具有高安培值的电流能够被发送通过SMA钢轮廓。加热过程应当仅持续较短时间使得SMA轮廓钢2在2至5秒的时间内达到大约150℃至300℃的必要温度并且因此产生收缩力。随后混凝土遭受损坏的事实由此被避免。为此必须满足两个条件：第一，每平方毫米的横截面需要大约10-20A；以及第二，每1米的轮廓杆长度需要大约10-20V，以便轮廓杆可在几秒内达到奥氏体状态。电池必须串联。必须相应地选择电池的质量、尺寸和类型，以便可使用需要的电流(安培)和需要的电压(伏特)。必须通过控制系统来调节能量消耗使得按动按钮(适用于某些轮廓钢长度和轮廓钢厚度)电力就会在正确的时间期间且以必要的电流准确地供应至轮廓杆。当轮廓杆多米长时，加热过程能够通过在某些区段后(即从该区段，来自结构性元件的加热电缆引线被建造至可施加电压的露天处)提供电气连接件而阶段性地发生。因此必要的热量能够在整个长度达到奥氏体状态之前被逐步地引导至轮廓杆的整个长度。
图2示出了这种混凝土结构元件的一个可替代设计的横截面。SMA钢轮廓的端部区域包覆有插入件5，该插入件5延伸至混凝土元件1的表面以在混凝土已经硬化后引进热量。这些插入件5能够为例如放置在SMA圆钢2的端部区域上方的若干块木头或若干块泡沫聚苯乙烯等。在混凝土已经硬化后可将这些插入件5移除并且然后通向SMA钢轮廓2的端部区域的通道不被覆盖。当能量单元的电缆使用大尺寸端子连接至这些端部区域时这些端部区域随后被加热。可替代地，不需要热量的中间输入。这种混凝土元件1被预处理至一定程度。如果稍后发生来自火的热量撞击，则SMA轮廓2将产生收缩力并且因此拉紧并且产生混凝土的预应力，这导致建筑的抗火性的显著提高。出于所有的意图和目的，这在周围都被夹在一起以防火情并且如果发生火情的话将更晚的塌陷。
图3至图9展现了进一步的应用，也就是加强层在建筑中的塑造。图3示出了结构壁6的横截面，结构壁6继而通过常见的加强件7、8被传统地加强。结构壁6的外侧9为未加工设计或之后变粗糙。这能够例如通过湿砂喷射的方式实现。利用高压水喷射的流体力学适应是一个更好的选择。实践中使用了具有各种水质量和具有从至少500bar至3000bar的水压的各种系统。最小3mm的混凝土表面的期望粗糙度通过这种系统保证。此外，流体力学的应用保证基底混凝土在毛细压力下充满水。这是对于在现有的混凝土与新型混凝土基础的砂浆层之间应用合适黏附的条件。
图4示出了圆钢形式的SMA轮廓2如何通过合适的合金连接至未加工表面9。这些SMA轮廓2可通过榫钉10被固定在混凝土壁中。榫钉10还能够如所需要地延伸至第一加强件7、8的后面。各个SMA轮廓2的两个端部区域均与电缆3连接。尽管此处仅竖直延伸的单一的SMA轮廓2是可见的，但是显而易见的是水平延伸或甚至任意方向上延伸的SMA轮廓2能够被遮住(obstructed)，如在混凝土壁6中水平延伸的钢筋8和竖直延伸的交叉钢筋7的加强件所示。
接下来，如在图5中所示，SMA轮廓通过经由喷施、浇铸或涂覆来施加喷射混凝土或水泥砂浆而被完全地包覆。水泥砂浆还能够手动施加。
如在图6中所示，凹口11显然处在SMA轮廓2的一处，其中插入件5已经插入凹口11中。在混凝土或砂浆已经硬化后SMA轮廓2在插入件已经被移除的位置处露出。然后通过加热电缆(通过端子的方式被连接)与另一加热线缆(在相似的凹口处通过端子连接至SMA轮廓)组合产生热量输入。在此，SMA轮廓2通过显示的加热电缆3被供应电压以产生电阻加热。该加热过程导致SMA轮廓2的收缩力，从而产生张力并且因此分别产生整个砂浆混料和加强层16的预应力，并且它们的预应力通过与混凝土壁6的粗糙表面9的互锁被传递至混凝土壁6。总体而言，该结构被显著地加强。
图7示出了在产生分别在砂浆混料和加强层16内的SMA轮廓2的收缩力和张力之后的该结构的壁的横截面。用于热量输入的凹口11现在填满水泥砂浆。直到加热电缆3被关注，它们被切割成与该表面平齐。
图8示出了钢加强的结构壁6的横截面，其在竖直外侧通过喷射层被加强，并且继而通过SMA轮廓2的方式被加预应力。鉴于此，由SMA轮廓2制成的晶格通过合适的榫钉10被连接至混凝土6的粗糙表面。之后，该晶格通过从喷枪21释放的喷射混凝土的方式被涂覆和覆盖，如在此处所示。在该喷射混凝土已经硬化后，该晶格的SMA轮廓2由于热量的输入而收缩使得喷射混凝土的整个层如加强层21地被加预应力。产生的应力通过与结构6的粗糙表面的互锁被传递至该结构并且本质上提高了它的稳定性和抗火性。
图9示出了在水平混凝土板坯上的应用。在将SMA轮廓2放置在混凝土板坯的粗糙表面上之后这些SMA轮廓2能够通过手动地填充流动砂浆被铸造。当使用胶结倾注的砂浆时，仍然必须要通过泥刀压实或震动。可替代地，可使用自压实和自流平胶结砂浆。之后，铸造的SMA轮廓2通过热量输入被加热并且产生传递至混凝土板坯的砂浆层的大面积的预应力。
图10示出了混凝土板坯12的切断图，也就是从底部看的混凝土板坯12的一角的立体图，其中该混凝土板坯在其包含有SMA轮廓的底部侧面上被提供有榫钉连接并加预应力的加强层19。如所描述的包含SMA轮廓的加强层19具有通过多个榫钉13的方式与混凝土板坯12的力锁定连接。SMA轮廓仅被制造用于在混凝土板坯12与硬化砂浆或混凝土层之间建立完成的榫钉和力锁定连接之后通过热量输入产生收缩力并且因此产生张力，其中硬化砂浆或混凝土层应当作为加强层19，并且SMA轮廓位于加强层19中，使得加强层19被加预应力并且该预应力通过榫钉和连接被传递至混凝土板坯12。
图11通过根据图10的混凝土板坯12的横截面示出了该加强件的内部构成，其中该传统的加强件由加强钢7、8制成，图11还示出了通过SMA轮廓2榫钉连接并且在其上加预应力的加强层19。混凝土板坯12的底侧是粗糙的并且SMA轮廓2被嵌入到喷射的加强层19中。混凝土硬化后，它将通过延伸至混凝土板坯12中的第一加强件7、8的长混凝土榫钉13的方式被榫钉连接。SMA轮廓12然后被加预应力，并且通过与混凝土板坯12的粗糙表面的互锁并使用榫钉连接，该预应力被传递至加强层19并且从加强层19传递出。类似这样被加预应力的混凝土板坯12显示出相当高的载荷承载能力并且因此现有的混凝土板坯能够从底部有效地加强。
图12示出了具有随后在两端用榫钉连接施加的加强层19的混凝土梁。在该应用中预应力仅在一个方向上作用，，也就是说在混凝土梁的两个支撑点之间。
图13示出了另一个受关注的应用。具有被嵌入到混凝土或者通用加强钢中的SMA轮廓2的结构在此处被加预应力。指向建筑的外侧的加强件的外部端装备有连接主体22。当使用SMA轮廓2时，电缆3通向嵌入在混凝土中的SMA轮廓2的后部端。这些连接主体22可为例如双螺母。它们被嵌入到混凝土中并且仅被小部分的混凝土覆盖。如果突出的混凝土板坯需要与结构14对接，则连接主体22将被暴露并且铸造有SMA轮廓2的混凝土板坯15被连接至混凝土结构14。为了这个目的，从该结构突出并且提供有在端部区域中的粗螺纹的SMA轮廓2通过连接主体22与SMA或通用钢筋轮廓紧密地连接或栓接。在机械连接后，结构14与突出混凝土板坯15之间的空间将被填充。当填充物硬化后，热量通过电缆3被引入SMA轮廓2中以产生收缩力和张力。这对整个系统加预应力，即，突出混凝土板坯15在内部被加预应力并且通过预应力的方式紧固至结构14，并且当进入该结构里面的加强件也是SMA轮廓2时，它们也将在结构14内部产生预应力，总体而言，将导致建筑物(projection)更高的稳定性和承载能力。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，不论是新结构和结构元件还是用于现有混凝土结构的加强件的水泥结合砂浆混料，其特征在于，
a.要被加强的现有结构的外侧或凹口(图9)是粗糙的，
b.由钢基的形状记忆合金制造的轮廓(2)具有带肋表面或具有螺纹形的表面的多态或多晶体结构、并且能够通过升高其温度从马氏体状态改变成奥氏体的永久状态，所述轮廓(2)连接至结构(6，12)的粗糙外侧(9)，
c.结构(6、12)的外侧的水的毛细管饱和产生并且然后将胶结基质施加至所述外侧作为砂浆混料以覆盖由形状记忆合金制成的轮廓(2)；
d.在胶结基质已经硬化后，由形状记忆合金支撑的轮廓(2)通过热量输入产生收缩力并且因此产生张力，因此，通过所述结构(6、12)的所述粗糙外侧(9)的压痕，产生的砂浆混料引起砂浆混料作为加强层(16、19)加预应力，力通过轮廓(2)的表面结构传递至混凝土或砂浆混料(1)。
2.根据权利要求1所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，
a.所述轮廓(2)利用额外的端部锚固件连接至所述结构(6,12)的粗糙外侧(9)，
d.力还通过所述端部锚固件传递至所述混凝土或砂浆混料(1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，
a.现有结构的要被加强的外侧(6、12)或其中的凹口通过至少500bar的压力或通过吹沙子被流体力学地变粗糙至最小3mm的表面粗糙度以使地下充满水；
b.由形状记忆合金制造的轮廓(2)通过锚固件或钢轮廓被连接至所述结构(6、12)的所述粗糙外侧(9)或所述凹口中；
c.结构(6、12)的外侧或其中的凹口的水的毛细管饱和产生并且然后作为砂浆混料的胶结基质手动地作为加强层(16、19)被施加或在水平的外侧的情况中作为干喷射混凝土被喷射，砂浆混料作为加强层(16、19)被建造，其通过自流平砂浆的涂层并且覆盖由形状记忆合金制成的轮廓(2)，并且可替代地，通过应用榫钉(13)来榫钉连接砂浆混料和/或加强层(16、19)，其中所述榫钉(13)在施加的砂浆混料和/或加强层(16、19)后面的结构(12)的前部混凝土加强件(7,8)的后边延伸；
d.在施加的砂浆混料和/或加强层硬化之后，由形状记忆合金制成的轮廓(2)通过热量输入产生收缩力并且因此产生张力，因此，施加的砂浆混料和/或加强层(16、19)通过与所述结构的所述粗糙外侧(9)的压痕或其凹口而引起相同的预应力。
4.通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，由钢基形状记忆合金制成的具有带肋表面的轮廓(2)被插入当前结构(14)的混凝土中，所述当前结构(14)将被建造用于在新混凝土结构元件(15)延伸至将被建造的当前的结构(14)之后的可能的准备，使得这些轮廓垂直于所述结构(18)的外侧延伸并且在端部以及在所述结构(18)的外侧的表面下方的端部处装备有粗糙螺纹(20)，因而所述端部区域包围有可移除的插入件(5)并且随后被砂浆覆盖，使得突出的混凝土结构元件(15)能够凝固并且在如需要的晚些时间对之前建造的混凝土结构(14)加预应力，因为将被增加的混凝土结构元件(15)配备有由形状记忆合金制成的具有带肋表面的轮廓(2)和在端部区域中的粗糙螺纹(20)并且能够通过连接元件(22)被连接，其中连接元件(22)具有从外侧朝向之前建造的混凝土结构(14)的结构18的外侧的转移张力，其中所述之前建造的混凝土结构(14)，露出的由形状记忆合金制成的轮廓(2)的端部区域在现有混凝土结构(14)中，并且之后能够凝固，使得在通过输入热量的方式硬化之后，它的有形状记忆合金制成的具有带肋表面的轮廓(2)产生收缩力并且连接的混凝土结构元件(15)以这种方式经历它自己的预应力并且在预应力下被固定至所述现有的混凝土结构(14)。
5.根据前述的权利要求中任一项所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，出于来自以能量单元的形式的电压源的热量输入的目的，其中所述能量单元来自通过固定的或暂时性的连接电缆串联的电池，由形状记忆合金制成的轮廓(2)在每米的轮廓长度上被供应10-20V的电子张力以产生每平方毫米的横截面面积的10-20A的电流，使得这些形式的电阻加热并且在2-10秒内从它们为马氏体时的条件改变成它们为奥氏体时的条件。
6.根据权利要求5所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，具有向外引导加热电缆的多个电气连接件被沿着所述轮廓的长度设置，并且在任意一次通过在两个相邻的电气连接件处施加电压的而逐步地产生热量的输入。
7.一种使用根据权利要求1至6中任一项所述的方法建造的混凝土结构。

Claims (10)

1.通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，不论是新结构和结构元件还是用于现有结构的加强件的水泥结合砂浆混料，其特征在于，具有带肋表面或具有螺纹形的表面的多态或多晶体结构、并且能够通过升高其温度从马氏体状态改变成奥氏体的永久状态的钢基的形状记忆合金(2)被放置在所述混凝土或所述水泥结合砂浆混料(1)中，并且可替代地，具有额外的端部锚固件，使得或者由于通过热介质的随后对热量的活跃和受控的输入或者通过在着火情况中的热量撞击而产生收缩力并且因此产生张力，并且相应地，分别在所述混凝土和所述水泥结合砂浆混料(1)上产生预应力，其中电力通过所述轮廓(2)的表面结构和/或通过所述轮廓(2)的端部锚固件被分别地传输至所述混凝土和所述水泥结合砂浆混料(1)。
2.根据权利要求1所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，在这种情况下发生对所述形状记忆合金轮廓(2)的热量的受控制的输入：所述轮廓(2)在其端部区域处或中间位置处设置有插入件(5)，使得在所述混凝土或所述砂浆混料(1)已经硬化后，这些插入件从这些区域和位置伸出，并且这些插入件(5)根据需要被机械地移除或通过烧尽来移除，电缆(3)之后被连接至所述轮廓(2)的露出区域用于热量的活跃的和受控制的输入，并且被供应电压以产生所述轮廓(2)的电阻加热，此后由形状记忆合金制成的所述轮廓(2)的露出的端部区域(11)被填充有胶结的砂浆。
3.根据权利要求1所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，
a.现有结构的可加强外侧是粗糙的；
b.形状记忆合金轮廓(2)连接至结构(6、12)的粗糙外侧(9)；
c.结构(6、12)的外侧的水的毛细管饱和产生并且然后将胶结基质施加至所述外侧作为砂浆混料以覆盖由形状记忆合金制成的轮廓(2)；
d.在施加了胶结基质和/或所述加强层已经硬化后，形状记忆合金轮廓(2)通过热量输入产生收缩力并且因此产生张力，因此，施加的水泥结合砂浆混料和/或加强层(16、19)通过与所述结构(6、12)的所述粗糙外侧(9)的互锁而引起层的加预应力。
4.根据权利要求1所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，
a.现有结构的要被加强的外侧(6、12)通过至少500bar的压力或通过吹沙子被流体力学地变粗糙至最小3mm的表面粗糙度以使地下充满水；
b.形状记忆合金轮廓(2)通过锚固件或钢轮廓被连接至所述结构(6、12)的所述粗糙外侧(9)；
c.结构(6、12)的外侧的水的毛细管饱和产生并且然后作为砂浆混料的胶结基质手动地作为加强层(16、19)被施加或在水平的外侧的情况中作为干喷射混凝土被喷射，砂浆混料作为加强层(16、19)被建造，其通过自流平砂浆的涂层并且覆盖由形状记忆合金制成的轮廓(2)，并且可替代地，通过应用榫钉(13)来榫钉连接砂浆混料和/或加强层(16、19)，其中所述榫钉(13)在施加的砂浆混料和/或加强层(16、19)后面的结构(12)的前部混凝土加强件(7,8)的后边延伸；
d.在施加的砂浆混料和/或加强层硬化之后，由形状记忆合金制成的轮廓(2)通过热量输入产生收缩力并且因此产生张力，因此，施加的砂浆混料和/或加强层(16、19)通过与所述结构的所述粗糙外侧(9)的压痕而引起相同的预应力。
5.根据权利要求1所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，由钢基形状记忆合金制成的具有带肋表面的轮廓(2)被插入当前结构(14)的混凝土中，所述当前结构(14)将被建造用于在新混凝土结构元件(15)附加至将被建造的当前的结构(14)之后的可能的准备，使得这些轮廓垂直于所述结构(18)的外侧延伸并且在端部以及在所述结构(18)的外侧的表面下方的端部处装备有粗糙螺纹(20)，因而所述端部区域包围有可移除的插入件(5)并且随后被砂浆覆盖，使得突出的混凝土结构元件(15)能够凝固并且在如需要的晚些时间对之前建造的混凝土结构(14)加预应力，因为将被增加的混凝土结构元件(15)配备有形状记忆合金轮廓(2)和在端部区域中的粗糙螺纹(20)并且能够通过连接元件(22)被连接，其中连接元件(22)具有从外侧朝向之前建造的混凝土结构(14)的结构18的外侧的张力锁，其中所述之前建造的混凝土结构(14)，露出的形状记忆合金轮廓(2)的端部区域在现有混凝土结构(14)中，并且之后能够凝固，使得在通过输入热量的方式硬化之后，它的形状记忆合金轮廓(2)产生收缩力并且连接的混凝土结构元件(15)以这种方式经历它自己的预应力并且在预应力下被固定至所述现有的混凝土结构(14)。
6.根据前述的权利要求中任一项所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，出于来自以能量单元的形式的电压源的热量输入的目的，其中所述能量单元来自通过固定的或暂时性的连接电缆串联的电池，由形状记忆合金制成的轮廓(2)在每米的轮廓长度上被供应10-20V的电压以产生每平方毫米的横截面面积的10-20A的电流，使得这些形式的电阻加热并且在2-10秒内从它们为马氏体时的条件改变成它们为奥氏体时的条件。
7.根据权利要求6所述的通过由形状记忆合金制成的轮廓而建造加预应力的混凝土结构的方法，其特征在于，具有向外引导加热电缆的多个电气连接件被沿着所述轮廓的长度设置，并且在任意一次通过在两个相邻的电气连接件处施加电压的而逐步地产生热量的输入。
8.一种使用根据权利要求1所述的方法建造的混凝土结构。
9.一种使用根据权利要求5所述的方法建造的混凝土结构。
10.一种使用根据权利要求6所述的方法建造的混凝土结构。
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