本发明专利技术公开了一种高韧性水泥基复合材料-非金属纤维筋复合结构，以高韧性水泥基材料为基材，以非金属纤维筋为定向加强筋，按重量百分比计，高韧性水泥基材料包括以下组分：水泥35%，粉煤灰45%-55%，硅灰5%-10%，偏高岭土5%-10%；所述的高强短纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；所述的非金属纤维筋为碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋或玄武岩纤维增强塑料筋。本发明专利技术还公开了上述高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构的应用及应用方法。本发明专利技术利用高韧性水泥基材料-非金属纤维筋来加固钢筋混凝土结构，以提高结构的承载能力和耐久性，降低结构的老化速度。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高韧性水泥基复合材料-非金属纤维筋复合结构，以高韧性水泥基材料为基材，以非金属纤维筋为定向加强筋，按重量百分比计，高韧性水泥基材料包括以下组分：水泥35%，粉煤灰45%-55%，硅灰5%-10%，偏高岭土5%-10%；所述的高强短纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；所述的非金属纤维筋为碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋或玄武岩纤维增强塑料筋。本专利技术还公开了上述高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构的应用及应用方法。本专利技术利用高韧性水泥基材料-非金属纤维筋来加固钢筋混凝土结构，以提高结构的承载能力和耐久性，降低结构的老化速度。【专利说明】
本专利技术涉及建筑加固与高性能工程结构，尤其涉及一种高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构及应用、方法。
技术介绍
混凝土具有良好的抗压性能，与钢筋结合，能够形成很好的承重结构，因此目前绝大部分建筑与桥梁都是钢筋混凝土结构。但是，由于混凝土的抗拉性能及延性较差，所以在实际工程中，钢筋混凝土结构很容易在受荷的情况下出现裂缝，随着有害物质如氯离子、二氧化碳、水分的侵入，造成钢筋不断锈蚀膨胀，混凝土开裂，混凝土保护层剥落，导致结构耐久性降低，承载力下降，对建筑、桥梁结构的安全性产生很大的影响。在正常使用状态下，钢筋混凝土结构耐久性不足的主要原因是普通混凝土本身没有很好的阻滞细微裂缝开裂、发展的能力，从而会引发渗漏及其它与耐久性相关问题；其次，开裂结构中的钢筋容易锈蚀，增大结构的失效风险。根据美国联邦公路局(FHWA)全国桥梁数据库公布的统计数据，截止到2006年，美国桥梁建造总数为596808座，病害桥梁总数为153879座，约占25.8%。据调查，我国1980年建成的宁波北仓港10万吨级矿石码头，使用不到10年其上部结构就发现严重的锈蚀损坏；天津港客运码头1979年建成，使用不到10年前承台板有50%左右出现锈蚀损坏，导致构件开裂破坏情况十分严重。裂缝也是水工混凝土建筑物最常见的问题之一，特别是水坝、水库，总会有较小的裂缝或渗漏，这是不可避免的，但是如果裂缝过宽或渗漏量过大，则会影响水坝的安全性和耐久性。在地震预测观测站、飞机场跑道和医疗设施等这类低导电、非磁性特殊领域或设备中，钢筋混凝土结构必然会对其产生一定的影响。地磁观测在国家安全、气象、通讯、遥感等方面具有非常重要的作用，特别是在攻克地震预报难关时更是基础参量。随着地磁观测数字化先进仪器的普遍应用，即对地磁观测室环境的无磁要求提高了 I个数量级。所以钢筋混凝土结构在实际使用中存在一定的缺陷。由于钢筋混凝土自身存在一定的缺陷，其耐久性问题又影响着整个结构的安全性和适用性，随着老化建筑结构自身承载力不断出现问题，必然要采取措施对现有结构进行加固，现有的加固方法有:加大截面加固法、粘贴钢板加固法、粘贴碳纤维增强塑料加固法、体外预应力加固法、增加支承加固法等。然而各种加固法都有其优点和不足之处。加大截面加固法，增大了混凝土构件的体积、自重、且施工周期长、施工空间大；粘贴钢板加固法，能较好增大了桥梁结构的刚度和强度，但钢板受环境影响较大，在潮湿和氯盐环境下容易被侵蚀而强度降低，耐久性较差；粘贴碳纤维，能很好的提高结构强度，但结构刚度却没有明显的改变；体外预应力加固法，对原结构外观有一定影响，且不易用于混凝土收缩徐变较大的结构；增加支承加固法，易损害建筑物的原貌和使用功能，并可能减小使用空间。因此发展新的加固方式和材料也是建筑结构发展的趋势。纤维筋是由多股玄武岩纤维与树脂基体材料结合，经挤压、拉拔成型，挤压成型工艺从原材料开始，经过浸润、压模、固化、切割等，最后形成的一种新型复合材料。纤维筋与钢筋相比，不生锈和耐腐蚀，尤其具有极高的耐酸性和耐盐性；且是一种电绝缘体，并具有非磁性。在靠近高压线的建筑，要求非磁性的混凝土建筑物应用纤维筋，具有很大的优越性，对于医院CT放射室以及对电磁环境有特殊要求的建筑结构，使用纤维筋材料可起到良好的电磁屏蔽效果，并且具有强度高、质量轻(玄武岩纤维复合筋质量仅为钢筋的五分之一，不仅能提高建筑物的防腐性能，还可以降低建筑物的自重)、抗疲劳、无污染、人体接触无害、生产工艺简单、成本低等优点，可以替代或部分替代钢筋用于混凝土结构中，从根本上解决钢筋锈蚀问题，逐步受到土木工程界的关注。所以纤维筋可以代替钢筋，应用于公路、桥梁、机场、车站、水利工程、地下工程以及军事工程、保密工程、特殊工程等需绝缘脱磁环境等特殊领域，具有良好的社会效益和经济效益。常见的纤维筋按其所采用原丝材料的不同，可分为碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋以及玄武岩纤维增强塑料筋。短纤维增强水泥基复合材料板自身具有很好的变形性能，由于短纤维的连桥作用，使板在受到拉力时，能够多裂缝开裂，并且使裂缝保持在一个很小的开裂宽度范围内，对提高结构的耐久性起到了很大的促进作用，但是其极限抗拉强度还是很小，在工程中的应用存在一定的局限性。纤维筋与纤维增强水泥基复合材料相结合，组成高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构，既具有很高的抗拉强度，又具有较理想的变形能力、裂缝控制能力及耐久性；既可以采用现场浇筑的形式对结构进行加固，也可以采用工厂预制的形式，所以是一种新型的便捷的结构加固方式。
技术实现思路
为了解决现有钢筋混凝土结构自身混凝土开裂、钢筋锈蚀、耐久性降低、承载力下降的问题，本专利技术提供了一种高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构及应用方法；不仅能提高结构的承载能力，而且还能很好的控制裂缝的发展，提高结构的耐久性，使结构的老化速度降低；并且具有很好的电磁屏蔽效果，为军事及医疗提供的帮助；为工程结构提供了新的加固材料和方式，使选择更具多样性。一种高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构，以高韧性水泥基材料为基材，以非金属纤维筋为定向加强筋，按重量百分比计，高韧性水泥基材料包括以下组分:水泥35%，粉煤灰45%_55%，硅灰 5%-10%，偏高岭土 5%-10% ；所述的高韧性水泥基材料中还含有体积掺量为2%_3%的高强短纤维；所述的高强短纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；所述的非金属纤维筋为碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋或玄武岩纤维增强塑料筋。在本专利技术中，粉煤灰能够很好地“稀释”基体的不均匀性，降低局部缺陷出现的机率，使基体更加均匀，高掺量粉煤灰使各断裂面之间的结构差异相对缩小；粉煤灰能够降低基体强度，当外部荷载达到基体开裂强度时，基体中掺入粉煤灰使得裂缝更容易产生，有利于多裂缝产生；最后，大量紧密堆积粉煤灰球形颗粒进一步增加了纤维与基体的摩擦力，改善了纤维-基体界面黏结性能，但由于基体强度相对降低，基体在各个受力截面易于开裂，有利于纤维承担开裂基体两侧的荷载，因而使更多的纤维在较早阶段受力，使得纤维更容易从基体中拔出而非断裂，因此纤维的增强效应得到改善。偏高岭土和硅灰的这两种火山灰质材料的加入均明显缩短了水泥体系水化诱导期，使水化放热高峰以及钙矾石大量形成提前，并且使得水泥体系水化放热速率趋于缓和。偏高岭土和硅灰的加入均使得水泥浆体更加致密，孔洞减少。制备形成的水泥基复合材料具有很本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高韧性水泥基材料‑非金属纤维筋复合结构，以高韧性水泥基材料为基材，以非金属纤维筋为定向加强筋，其特征在于，按重量百分比计，高韧性水泥基材料包括以下组分：水泥35%，粉煤灰45%‑55%，硅灰5%‑10%，偏高岭土5%‑10%；所述的高韧性水泥基材料中还含有体积掺量为2%‑3%的高强短纤维；所述的高强短纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；所述的非金属纤维筋为碳纤维增强塑料筋、芳纶纤维增强塑料筋、玻璃纤维增强塑料筋或玄武岩纤维增强塑料筋。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王海龙，孙晓燕，彭光宇，罗月静，
申请(专利权)人：浙江大学，广西交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。