专利名称：预应力纤维约束混凝土构件及施工方法
技术领域：
本发明涉及一种预应力纤维约束混凝土构件及施工方法，属于混凝土结构技术领域。
背景技术：
钢材作为传统结构材料应用广泛，但随着建筑市场不断扩大，资源逐渐匮乏，其价格迅 速攀升，造成结构成本大幅度增加。因此需要新的材料来代替。现有技术中，约束混凝土在 实际工程中已经有了广泛的应用，由于约束的作用可以有效提高混凝土的强度、延性及抗震 性能。高强度纤维(如碳纤维等)强度很高，但弹性模量与钢材差不多，用作约束材料，由 于正常情况下构件的横向变形很小，材料强度基本上不发挥，其实际应用效果很不理想。另 外，由于耐久性的要求，钢筋混凝土结构需要有较厚的保护层，这对结构的受力不利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预应力纤维约束混凝土构件及施工方法，充分发挥高强度 纤维的材料抗拉性能，以部分替代现有的钢筋混凝土结构，达到节约钢材的目的。同时，高 强度纤维耐腐蚀，可以提高混凝土结构的耐久性。
本发明的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，在制作混凝土构件时，先将纤维布做 成筒状，然后往纤维布筒中浇注添加膨胀剂的混凝土，利用混凝土自重及振捣过程中产生的 挤压力将该纤维布筒撑开，而纤维布筒反向阻止混凝土的膨胀，从而使纤维布筒对混凝土产 生约束应力，在混凝土凝固过程中由于膨胀剂的作用混凝土继续膨胀，使得纤维布对混凝土 产生二次约束应力，即制得预应力纤维约束混凝土构件。
上述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，在制作混凝土构件时，按下述步骤进行
a、 先将纤维布巻制成筒，在纤维布重叠处刷环氧树脂胶；
b、 制作端部夹箍，夹箍夹紧纤维布筒，并按照构件设计位置将夹箍固定在脚手架及已 完成结构物上，然后在纤维布筒外架设钢模板；
c、 在纤维布筒内浇筑掺有膨胀剂的混凝土，捣实，对纤维布筒产生压力，形成一次预 应力；
d、 待混凝土初凝后撤除钢模板，纤维布筒内的混凝土由于膨胀剂的作用体积继续增加 ，并由于纤维布筒的约束产生二次预应力，进入工作状态。上述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，在步骤c中，在浇筑的混凝土内添加膨 胀剂的重量为混凝土中水泥重量的12 20 % 。
上述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，膨胀剂的重量为混凝土中水泥重量的15%。
上述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，所述的膨胀剂为UEA膨胀剂。 上述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，在步骤b中，在纤维布筒内安装型钢。 预应力纤维约束混凝土构件，其构造包括高强度纤维布巻制的纤维布筒，在纤维布筒的 两端设有用于夹紧纤维布筒的端部夹箍，在纤维布筒内设有掺有膨胀剂的混凝土。 上述的预应力纤维约束混凝土构件，在纤维布筒内设有型钢。
本发明的创造性在于采用预应力约束混凝土的结构，在混凝土外套上纤维布筒，当混凝 土膨胀后，纤维布筒对混凝土产生约束力，成型后的构件充分利用高强度纤维材料的力学性 能，并紧密结合约束混凝土的特点，能大幅度提高构件承载力及延性；采用非金属材料作为 预应力材料将会大幅度降低结构成本。而且由于不用钢筋，节约了钢筋绑扎的工作过程，可 以大幅度提高工效。当混凝土构件承受较大剪力时，还可以考虑在构件中设置型钢，成为劲 性预应力纤维约束混凝土构件。本发明同时省去了钢筋混凝土构件所需的保护层， 一次性解 决了耐久性的问题。因此同现有技术相比，本发明具有节约钢材、提高工效的优点。
附图l为本发明纤维布筒内浇注混凝土之前的结构示意图； 附图2为附图1中A处放大附图3为本发明纤维布筒内浇注混凝土之后的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施例方式在制作混凝土构件时，先采用纤维布做成筒状，得到纤维布筒l，然 后将纤维布筒l放置在混凝土构件所需安装的位置处，再往纤维布筒l中浇注加入膨胀剂的混 凝土3，利用混凝土3自重及振捣过程中产生的挤压力将该纤维布筒1撑开，而纤维布筒l反向 阻止混凝土3的膨胀，从而使纤维布筒1对混凝土3产生约束应力，待混凝土3初凝后拆除钢模 板4，混凝土在膨胀剂的作用下继续膨胀，而纤维布筒1阻止混凝土3的膨胀，进而获得二次 预应力，当混凝土3达到一定强度后进入工作状态，即制得预应力纤维约束混凝土构件。
其具体施工过程包括下述步骤
a、先将高强度纤维布巻制成筒，在纤维布重叠处刷环氧树脂胶，得到纤维布筒l，其直 径大小及重叠层数由设计确定。b、 制作端部夹箍2，夹箍夹紧纤维布筒l，在纤维布筒1外架设钢模板4。浇筑混凝土前 纤维布筒l中间部分处于松弛状态，如图l虚线所示。c、 制备混凝土，在混凝土3中加入膨胀剂，膨胀剂选用UEA膨胀剂，其重量为混凝土中 水泥重量的15%，在纤维布筒1内浇筑混凝土3，捣实，利用混凝土3自重及振捣过程中产生 的挤压力将该纤维布筒l撑开，而纤维布筒1反向阻止混凝土3的膨胀，从而使纤维布筒l对混 凝土3产生约束应力，形成一次预应力。d、 待混凝土3达到强度后撤除钢模板4，纤维布筒1内的混凝土3体积继续增加，并由于 纤维布筒l的约束产生二次预应力，进入工作状态，结构如图3所示。本发明的实施例2: a、先将高强度纤维布巻制成筒，在纤维布重叠处刷环氧树脂胶，得 到纤维布筒l，其直径大小及重叠层数由设计确定。b、 制作端部夹箍2，夹箍夹紧纤维布筒l，在纤维布筒1外架设钢模板4，在纤维布筒内 安装型钢5，形成劲性预应力纤维约束混凝土构件，以提高混凝土构件承受的剪力。c、 制备混凝土，在混凝土3中加入膨胀剂，膨胀剂选用UEA膨胀剂，其重量为混凝土中 水泥重量的20%，然后在纤维布筒1内浇筑混凝土3，捣实，对纤维布筒l产生压力，形成一 次预应力。d、 待混凝土3达到强度后撤除钢模板4，纤维布筒1内的混凝土3体积继续增加，并由于 纤维布筒l的约束产生二次预应力，进入工作状态。
权利要求
1.一种预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其特征在于在制作混凝土构件时，先将纤维布做成筒状，然后往纤维布筒中浇注添加膨胀剂的混凝土，利用混凝土自重及振捣过程中产生的挤压力将该纤维布筒撑开，而纤维布筒反向阻止混凝土的膨胀，从而使纤维布筒对混凝土产生约束应力，在混凝土凝固过程中由于膨胀剂的作用混凝土继续膨胀，使得纤维布对混凝土产生二次约束应力，即制得预应力纤维约束混凝土构件。
2.根据权利要求l所述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其 特征在于在制作混凝土构件时，按下述步骤进行a、 先将纤维布巻制成筒，在纤维布重叠处刷环氧树脂胶；b、 制作端部夹箍，夹箍夹紧纤维布筒，并按照构件设计位置将夹箍固定在脚手架及已 完成结构物上，然后在纤维布筒外架设钢模板；c、 在纤维布筒内浇筑掺有膨胀剂的混凝土，捣实，对纤维布筒产生压力，形成一次预 应力；d、 待混凝土初凝后撤除钢模板，纤维布筒内的混凝土由于膨胀剂的作用体积继续增加 ，并由于纤维布筒的约束产生二次预应力，进入工作状态。
3.根据权利要求2所述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其 特征在于在步骤c中，在浇筑的混凝土内添加膨胀剂的重量为混凝土中水泥重量的12 20%。
4.根据权利要求3所述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其 特征在于膨胀剂的重量为混凝土中水泥重量的15 % 。
5.根据权利要求4所述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其 特征在于所述的膨胀剂为UEA膨胀剂。
6.根据权利要求2所述的预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，其 特征在于在步骤b中，在纤维布筒内安装型钢。
7. 一种预应力纤维约束混凝土构件，其特征在于其构造包括高强度纤维布巻制的纤维布筒(1)，在纤维布筒(1)的两端设有用于夹紧纤维布筒(1)的端 部夹箍(2)，在纤维布筒(1)内设有掺有膨胀剂的混凝土 (3)。
8. 根据权利要求7所述的预应力纤维约束混凝土构件，其特征在于 在纤维布筒(1)内设有型钢(5)。
全文摘要
本发明公开了一种预应力纤维约束混凝土构件的施工方法，在制作混凝土构件时，先将纤维布做成筒状，然后往纤维布筒中浇注添加膨胀剂的混凝土，利用混凝土自重及振捣过程中产生的挤压力将该纤维布筒撑开，而纤维布筒反向阻止混凝土的膨胀，从而使纤维布筒对混凝土产生约束应力，在混凝土凝固过程中由于膨胀剂的作用混凝土继续膨胀，使得纤维布对混凝土产生二次约束应力，即制得预应力纤维约束混凝土构件。本发明的创造性在于采用预应力约束混凝土的结构，能大幅度提高构件承载力及延性；采用非金属材料作为预应力材料将会大幅度降低结构成本。同时省去了钢筋混凝土构件所需的保护层，一次性解决了耐久性的问题。
文档编号B28B23/00GK101318352SQ200810302300
公开日2008年12月10日 申请日期2008年6月24日 优先权日2008年6月24日
发明者曹新明 申请人:贵州大学