CN208023822U - Frp格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，FRP格栅型材设置有若干空格，空格沿FRP格栅型材高度方向设置；钢筋网的横向、纵向钢筋放置在FRP格栅型材的表面上，或者分别横向、纵向穿设在FRP格栅型材内；在空格内，以及FRP格栅型材上、下表面以及FRP格栅型材的四周，都注入水泥基浆料，干燥后在空格内，以及FRP格栅型材部分侧面或者四个侧面都有混凝土，形成混凝土加强层。本实用新型的水泥复合材料板，利用FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板形成的三维立体空间结构较好的克服FRP筋材存在的力学性能各向异性和绑扎施工复杂等缺陷，具有较好的力学性能和施工性能，尤其是弯曲、拉伸等性能有大幅度提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及建筑围护结构用水泥复合材料板，尤其是FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板。
背景技术
围护结构体系是建筑主要组成部分，主要功能是将建筑内部与外部环境隔离，形成相对独立的内部空间主要有内外墙体、楼/地板、屋/楼顶等。围护结构材料与结构不仅是装配式建筑实现产业化的重要环节，同时也是决定建筑内部舒适度的关键部分。相对于梁、柱等线形结构件而言，围护结构体系具有以下特点：体量大、功能多、加工成型工艺复杂等特点。目前建筑常用围护结构一般都是选用传统钢筋混凝土框架或砖混结构建筑用材料，如加气砌块（板材）、有机类的结构板（OSB板）、夹心泡沫彩钢板、空心砖、加气硅酸钙板等。
高层建筑及工业防火，如化学工厂、炼油厂，钻油台等的防火风管、防火天花间隔、防火门等都有一定的防护要求。工程设施结构防爆板主要是由增强纤维水泥板表面加压镀锌钢材料构成的耐火防爆材料，厚度一般在10mm左右；主要用于防爆隔墙、防爆天花板、防爆排烟风管、电缆管、防爆电缆保护、防爆门和钢结构防爆保护等多种系统。此类结构的工程防爆板主要针对油气爆炸、火灾、撞击、冲刷等对结构基体的附加防护，具有良好的效果。但是由于与炸药爆炸冲击波相比较，油气爆炸冲击波的荷载峰值小，传播速度较慢，对于武器爆炸冲击防护的效果缺乏研究。同时防爆板对于子弹、破片等侵彻的防护研究缺乏。
FRP复合材料是指以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等高强度高模量纤维为增强材料，以树脂或陶瓷为基体的结构材料，已经用于建筑物。与传统的结构材料(钢材、混凝土等)相比，它有如下优点：（1）高的比强度和比刚度即质轻高强。纤维复合材料的密度仅为钢的1/4~1/5，比强度为普通钢的2~4倍，故采用纤维复合材料可减轻结构自重、缩短架设时间、降低工程复杂性，能够明显提高抢修抢建作业效率。（2）良好的抗化学反应和化学腐蚀性。（3）抗疲劳性能好。由于纤维与基体之间的界面对裂纹扩展有抑制作用，使得纤维复合材料几乎没有明显的疲劳极限，在损伤裂纹出现后还可以经历多次循环载荷作用。（4）材料性能的可设计性。可根据需要，选择合理的纤维材料、用量和铺陈方式，得到所需性能和指标的产品。（5）良好的抗震性能。纤维复合材料与传统建材相比较，其自振频率较高，不容易出现共振现象；同时因为复合材料存在很大的相界面，振动阻尼性也很大，一旦激起振动，衰减也很快。（6）过载安全性好。纤维复合材料中存在大量纤维，当过载引起部分纤维断裂时，载荷会迅速分配到未被损坏的纤维上，不至于造成构件瞬间丧失承载能力而断裂。除此之外，还具有良好的绝缘、隔热、透电磁波等性能。目前国内复合材料在军事装备上的应用有作武器装备的结构材料、防护材料和表面功能材料，在军事工程中的应用有机场玻璃钢道面板、软土道面材料和装配式玻璃钢等。
现在工程采用FRP筋材替代钢筋制备的FRP筋混凝土构件，其中FRP筋材起到增强混凝土材料拉伸、弯曲性能的作用。但是FRP筋材是二维线状结构，在其长度方向为连续纤维成型方向，拉伸力学性能突出，但是在垂直长度方向的力学性能急剧下降，表现为抗剪切性能明显降低。同时，FRP筋材和钢筋相似，使用时为了赋予构件整体增强性能，需要多根筋材在三维空间范围内按设计要求绑扎成型，工艺复杂，增加施工工序和施工难度。
发明内容
本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，用于建筑围护结构。
本实用新型的技术方案：FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：包括FRP格栅型材和钢筋网，FRP格栅型材设置有若干空格，所述空格规则或不规则布置在FRP格栅型材中，空格沿FRP格栅型材高度方向设置；钢筋网的横向、纵向钢筋放置在FRP格栅型材的表面上，或者分别横向、纵向穿设在FRP格栅型材内；在空格内，注入水泥基浆料，干燥后形成混凝土加强层；或者在空格内，以及FRP格栅型材上表面，或者上、下表面以及FRP格栅型材的四周，都注入水泥基浆料，干燥后在空格内，以及FRP格栅型材部分侧面或者四个侧面都有混凝土，形成混凝土加强层。
进一步的特征是；钢筋网的一根或两根横向的钢筋对应一排横向的空格，从FRP格栅型材的一侧端横向排列到另一侧端，或者横向穿过该排横向的空格；一根或两根纵向的钢筋对应一排纵向的空格，从FRP格栅型材的一侧端纵向排列到另一侧端，或者纵向穿过该排纵向的空格。
上下排列的不同层FRP格栅型材的紧固连接采用竖向连接件，从竖向将FRP格栅型材、钢筋网连接。
所述竖向连接件是金属卡扣件。
所述竖向连接件是钢丝线，经缠绕形成紧固连接。
所述空格从FRP格栅型材上表面贯穿到下表面的通孔。
本实用新型FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，相对于现有技术，具有如下特征：
1、利用FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板形成的三维立体空间结构较好的克服FRP筋材存在的力学性能各向异性和绑扎施工复杂等缺陷，具有较好的力学性能和施工性能，尤其是弯曲、拉伸等性能较普通混凝土结构有大幅度提升。
2、FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板结构组合成的类似“蜂窝”结构，能够充分发挥格栅的高抗拉强度的约束效应，进一步提高中间混凝土高抗压抗拉性能，进而获得比单一材料更加优异的防护性能。FRP格栅型材增强水泥基复合板结构比之常规混凝土结构在爆炸冲击、侵彻破坏下具有更好地防护能力，同时比金属蜂窝/混凝土更加轻便、耐腐蚀。
3、用途更加广泛。采用预制构件制备FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板作为建筑围护结构，不仅安装快速方便，比传统的加气硅酸钙板、水泥纤维板等围护结构材料的力学性能更好，而且具有一定的抗爆炸、抗侵彻的防护能力，能够更加满足工业建筑、危化品仓库和军用设施用途。
附图说明
图1是本实用新型复合材料板结构示意图；
图2是图1的剖视结构图；
图3是本实用新型复合材料板第二种实施例结构示意图；
图4是图3的剖视结构图。
具体实施方式
本实用新型FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，如图1、2所示，包括FRP格栅型材1和钢筋网2组成，FRP格栅型材1具有若干空格3，所述空格3规则或不规则布置在FRP格栅型材1中，空格3沿FRP格栅型材1高度方向设置，形成从上表面贯穿到下表面的通孔或者盲孔，图中所示形成规则的方形空格或矩形空格。所述钢筋网2由若干横向、纵向钢筋构成，钢筋网2的横向、纵向钢筋（钢筋条、钢丝或钢绞线）放置在FRP格栅型材1的表面上，或者分别横向、纵向穿设在FRP格栅型材1内，横向、纵向钢筋穿过对应的空格3；通常是一根或两根横向的钢筋对应一排横向的空格3，从FRP格栅型材1的一侧端横向排列到另一侧端，或者横向穿过该排横向的空格3；一根或两根纵向的钢筋对应一排纵向的空格3，从FRP格栅型材1的一侧端纵向排列到另一侧端，或者纵向穿过该排纵向的空格3。图1、2所示的结构，是每个空格3都设置（或穿过）两根横向和纵向钢筋，形成格栅和钢筋网协同增强结构。在空格3内，注入水泥基浆料，干燥后形成混凝土加强层；或者在空格3内，以及FRP格栅型材1部分侧面至四个侧面，都注入水泥基浆料，干燥后形成混凝土加强层；或者在空格3内，以及FRP格栅型材1的上、下表面，和FRP格栅型材1的四周，都注入水泥基浆料，干燥后在空格3内，以及FRP格栅型材1部分侧面或者四个侧面都有混凝土，形成混凝土加强层；采用普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥或土聚水泥等胶凝材料和砂、石或轻质陶粒等作为集料，可以掺加硅灰、矿粉、粉煤灰和纤维材料以及其他外加剂，加水等制备，具有较高的强度和韧性；如果其中加入轻质陶粒等作为集料则具作为轻质保温板材使用。
钢筋网2采用钢筋或钢丝或钢绞线等纵横交叉形成，钢筋之间可以采用绑扎、点焊等方式连接形成整体。
钢筋网2与FRP格栅型材1的复合可以采用两种方式：方式一：钢筋网1嵌入FRP格栅型材内部或上下表面，如图1、图2所示。钢筋网分布密度根据设计，每个型材孔内分布单个或多个钢筋网格，也可以间隔分布。其制备方法可以是在FRP格栅型材缠绕制备成型过程中，通过改进模具后将钢筋按设计要求预埋后与FRP格栅型材形成整体；或者在FRP格栅型材各板上按设计要求钻孔后将钢筋插入形成钢筋网；如果位于上下表面则FRP格栅型材板表面开槽并放置钢筋/丝等形成钢筋网片。
方式二：钢筋网1位于上下排列的FRP格栅型材1之间，如图3、图4所示，根据设计确定钢筋网分布密度，其制备方法是在两层FRP格栅型材1平面之间放置钢筋网2，形成“FRP格栅型材-钢筋网-FRP格栅型材-钢筋网…”结构的多层复合结构，由若干横向、纵向钢筋构成的钢筋网2与FRP格栅型材1的空格3对应；而后上下排列的不同层FRP格栅型材的紧固连接采用竖向连接件5，从竖向将FRP格栅型材1、钢筋网2连接；竖向连接件5可以是金属卡扣件，也可以是钢丝线等，经过多次缠绕按设计的位置和间距形成紧固连接。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：包括FRP格栅型材（1）和钢筋网（2），FRP格栅型材（1）设置有若干空格（3），所述空格（3）规则或不规则布置在FRP格栅型材（1）中，空格（3）沿FRP格栅型材（1）高度方向设置；钢筋网（2）的横向、纵向钢筋放置在FRP格栅型材（1）的表面上，或者分别横向、纵向穿设在FRP格栅型材（1）内；在空格（3）内，注入水泥基浆料，干燥后形成混凝土加强层；或者在空格（3）内，以及FRP格栅型材（1）的部分侧面至四个侧面，或者FRP格栅型材（1）的四周，都注入水泥基浆料，干燥后在空格（3）内，以及FRP格栅型材（1）部分侧面或者四个侧面都有混凝土，形成混凝土加强层。
2.根据权利要求1所述FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：钢筋网（2）的一根或两根横向的钢筋对应一排横向的空格（3），从FRP格栅型材（1）的一侧端横向排列到另一侧端，或者横向穿过该排横向的空格（3）；一根或两根纵向的钢筋对应一排纵向的空格（3），从FRP格栅型材（1）的一侧端纵向排列到另一侧端，或者纵向穿过该排纵向的空格（3）。
3.根据权利要求1所述FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：上下排列的不同层FRP格栅型材的紧固连接采用竖向连接件（5），从竖向将FRP格栅型材（1）、钢筋网（2）连接。
4.根据权利要求3所述FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：所述竖向连接件（5）是金属卡扣件。
5.根据权利要求3所述FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：所述竖向连接件（5）是钢丝线，经缠绕形成紧固连接。
6.根据权利要求1—3任一所述FRP格栅和钢筋网协同增强水泥复合材料板，其特征在于：所述空格（3）从FRP格栅型材（1）上表面贯穿到下表面的通孔。
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