具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构，混凝土复合结构的受拉区设有基于高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构的承拉层；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；针对新建工程结构，所述的承拉层代替普通混凝土结构的受拉钢筋与部分受拉区混凝土；针对既有混凝土结构，所述的具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构的薄板，通过粘贴或者现浇的方式对既有钢筋混凝土结构进行加固；以控制结构的各类裂缝，提高结构的承载能力和耐久性，降低老化速度，并且具有很好的电磁屏蔽效果，为军事及医疗设施提供有益帮助。

【技术实现步骤摘要】
具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构
本技术涉及建筑加固与高性能工程结构，尤其涉及一种具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构。
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-非金属纤维筋复合薄板，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，本技术提供了一种具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构，以提高结构的抗裂性、承载能力和耐久性。—种具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合梁，所述混凝土复合梁的受拉区设有基于高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合而成的承拉层；所述的高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合承拉层中，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。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。在所述的承拉层内，高韧性水泥基材料-纤维筋组合而成的复合结构，既能充分利用水泥基材料的自身性能来解决混凝土结构的裂缝和耐久性问题，又能利用纤维筋的高强度来提高结构的承载力和刚度。组合后的结构既具有较好的裂缝控制能力，又具有较高的承载力。与普通的纤维筋-混凝土结构相比，纤维筋与高韧性水泥基材料之间粘结性能更好，而且能够很好的协调变形，是一种理想的受力构件。所述的承拉层与混凝土结构为浇注成型的一体结构。针对新建工程结构，优选采用现浇方式与混凝土结构相叠合，利用高韧性水泥基复合材料替代受拉区混凝土，以非金属纤维筋替代受拉区钢筋；为起到最佳的协调变形效果，所述承拉层的厚度应大于50_，进一步可控制承拉层的厚度为整个混凝土复合梁厚度的 1/3。所述的承拉层位于混凝土复合结构的受拉区，混凝土复合结构内的箍筋绕置在架立筋和非金属纤维筋外。并列优选的，所述的承拉层之一为具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构的加固薄板，所述的加固薄板采用粘贴并锚固的方式加固既有混凝土结构。针对既有混凝土结构，可通过粘贴并锚固的方式加固，将非金属纤维筋-高韧性水泥基复合材料制成薄板，采用粘贴或者现浇的方式加固到既有结构的受拉部位，来提高结构的承载力和耐久性。优选的，所述加固薄板与既有混凝土结构的交界面上通过界面剂加强二者之间的粘结，所述界面剂的喷涂厚度应不超过2mm。本技术利用高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合结构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，并且具有很好的电磁屏蔽效果，为军事及医疗提供的帮助；为建筑桥梁等工程结构提供了新的加固材料和方式，使选择更具多样性。【附图说明】图1为高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合薄板截面示意图；图2为纤维筋、高韧性水泥基材料分别替代混凝土梁受拉区钢筋和混凝土的截面示意图；图3为高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合薄板加固混凝土梁的截面示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高韧性水泥基材料‑非金属纤维筋的混凝土复合结构，其特征在于，所述混凝土复合结构的受拉区设有基于高韧性水泥基材料‑非金属纤维筋复合而成的承拉层；所述的高韧性水泥基材料‑非金属纤维筋复合而成的承拉层中，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。

【技术特征摘要】
1.一种具有高韧性水泥基材料-非金属纤维筋的混凝土复合结构，其特征在于，所述混凝土复合结构的受拉区设有基于高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合而成的承拉层； 所述的高韧性水泥基材料-非金属纤维筋复合而成的承拉层中，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。2.如权利要求1所述的混凝土复合结构，其特征在于，所述的承拉层与混凝土结构为浇注成型的一体结构。3.如权利要求2所述的混凝土复合结构，其特征在于，所述的承拉层位于混凝土复合结构的受拉区，混凝土复合结构内的箍筋绕置在架...

【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：新型
国别省市：浙江;33