一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，包括纤维增强复合材料筋和包覆在纤维增强复合材料筋外围的混凝土，包覆在复合梁受拉区域的纤维增强复合材料筋周围的混凝土为工程用水泥基复合材料。本发明的纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，钢筋用量省，结构耐久性好。
【专利说明】
一种纤维増强复合材料筋混凝土复合梁
技术领域
[0001]本发明属于建筑构件技术领域，特别是一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁。
【背景技术】
[0002]钢筋混凝土结构的耐久性问题一直是土木工程领域的重要研究课题。钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀问题十分突出，因钢筋锈蚀导致许多建筑物、桥梁提前破坏，造成巨大的经济损失。
[0003]纤维增强复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer Tendon，简称FRP筋)具有良好的抗腐蚀性能及材料力学性能。钢筋混凝土的锈蚀问题促进了对FRP筋及FRP筋混凝土结构的研究，近年来，FRP筋及其应用的研究在国际上非常活跃，国内外对于FRP筋的材料受拉性能及FRP筋混凝土结构的研究开展的很多，并制定了相应的一系列技术规程，且在多个实际工程中得到了应用。
[0004]但是，FRP筋为线弹性材料，不存在类似于钢筋的屈服平台，所以FRP筋混凝土梁的弯曲破坏表现为脆性破坏，延性较差。设计规范和设计指南一般都建议将FRP筋梁设计成超筋梁，利用受压区混凝土的塑性变形来获得构件的延性。更重要的是，由于FRP筋弹性模量较低，与配置相同受拉纵筋面积的钢筋混凝土梁相比，FRP筋梁表现出更大的挠度和更宽的裂缝宽度，故构件在正常使用极限状态下的性能要求常成为设计控制因素，FRP筋的强度不能充分发挥，限制了FRP筋混凝土结构的推广应用。
[0005]对普通的混凝土受弯梁来说，受拉区混凝土的开裂加快了钢筋的锈蚀，继而造成了混凝土保护层的进一步开裂和剥落。
[0006]因此，现有技术存在的问题是:由于纤维增强复合材料筋混凝土挠度变形大、裂缝宽度大，导致纤维增强复合材料筋混凝土梁容易脆性破坏、延性差，结构耐久性弱，钢筋用量大。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，钢筋用量省，结构耐久性好。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案为:
[0009]—种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，包括纤维增强复合材料筋和包覆在纤维增强复合材料筋外围的混凝土，包覆在复合梁受拉区域的纤维增强复合材料筋周围的混凝土为工程用水泥基复合材料。
[0010]本发明与现有技术相比，其显著优点为:
[0011 ] 本发明使用的ECC(Engineered Cementit1us Composite，工程用水泥基复合材料)克服了传统水泥基材料在抗拉荷载下的软化性能，表现出与金属材料类似的伪硬化特征，可实现传统水泥基材料单一裂纹宏观开裂发展模式向多重微细裂纹稳态开裂模式的转变，具有显著的非线性变形、优良的韧性和能量吸收能力。
[0012]本发明在普通FRP筋混凝土结构的基础上，引入具有优良的抗拉能力的工程用水泥基复合材料ECC，以FRP筋作为纵向受拉钢筋，用工程用水泥基复合材料ECC取代受拉区部分混凝土以补偿混凝土开裂后不能继续受拉的特点，控制梁在正常使用状态下的变形和裂缝宽度，受压区混凝土仍采用普通混凝土，界面区无需特殊处理技术，在浇筑ECC后直接浇筑普通混凝土，综合利用FRP筋抗拉强度高和ECC优良的抗拉能力，形成承载能力高和耐久性能好的新型FRP筋混凝土复合梁。既可以充分发挥FRP筋强度高的优点，减小纵向受拉钢筋用量，节约资源，又可以提高混凝土梁的耐久性。
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。
【附图说明】
[0014]图1为本发明纤维增强复合材料筋混凝土复合梁的一种实施例。
[0015]图2为图1的A-A剖面图。
[0016]图3为本发明纤维增强复合材料筋混凝土复合梁的另一种实施例。
[0017]图4为图3的B-B剖面图。
[0018]图5为图3的C-C剖面图。
[0019]图6为工程用水泥基复合材料按的制备工艺流程图。
[0020]图中，I为普通混凝土，2为工程用水泥基复合材料ECC，3为FRP筋。
【具体实施方式】
[0021]如图1至5所示，本发明纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，包括纤维增强复合材料筋和包覆在纤维增强复合材料筋外围的混凝土，包覆在复合梁受拉区域的纤维增强复合材料筋周围的混凝土为工程用水泥基复合材料。
[0022 ]如图1、2所示，所述复合梁受拉区域为沿复合梁纵向全长。
[0023]如图3、4、5所示，所述复合梁受拉区域为以梁的弯矩控制截面为对称中心且其长度为梁长的1/4?1/2的梁段。
[0024]优选地，所述工程用水泥基复合材料的组成及重量含量为:
[0025]水泥10% ?50%，
[0026]石英砂20% ?30%，
[0027]硅灰12.0% ?12.5%，
[0028]粉煤灰0% ?35.0%，
[0029]PVA纤维1.5%?2.5%，
[0030]水15% ?20%，
[0031]减水剂0.2%?1.2%。
[0032]优选地，所述PVA纤维的长度为10?20mm，直径为0.03?0.05mm，弹性模量为30?50GPa，抗拉强度为1000?2500MPa，极限伸长率为5 %?15 %。
[0033]优选地，所述石英砂的最大粒径不超过0.3_。
[0034]如图6所示，所述工程用水泥基复合材料按下列工艺制备:根据配比，将水泥、石英砂、娃灰、粉煤灰用搅拌机低速搅拌I m i η，使混合料均勾分布；加水和减水剂先低速搅拌Imin，再高速搅拌2min;最后加入PVA纤维高速搅拌6min至纤维分散均勾，得到所述工程用水泥基复合材料。
[0035]优选地，所述包覆在受拉区域的纤维增强复合材料筋外的工程用水泥基复合材料的厚度为该纵向受拉筋包覆普通混凝土保护层厚度的2倍。
[0036]本发明是在普通FRP筋混凝土结构的基础上，引入具有优良的抗拉能力的工程用水泥基复合材料ECC，对混凝土梁进行分层设计，将受拉FRP筋周围的普通混凝土用ECC代替形成FRP筋ECC-混凝土复合梁，受压区混凝土仍采用普通混凝土，界面区无需特殊处理技术，在浇筑ECC后直接浇筑普通混凝土，并以FRP筋作为纵向受拉钢筋，综合利用FRP筋抗拉强度高和ECC优良的抗拉能力，形成承载能力高和耐久性能好的新型FRP筋ECC-混凝土复合
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【主权项】
1.一种纤维增强复合材料筋混凝土复合梁，包括纤维增强复合材料筋和包覆在纤维增强复合材料筋外围的混凝土，其特征在于:包覆在复合梁受拉区域的纤维增强复合材料筋周围的混凝土为工程用水泥基复合材料。2.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于:所述复合梁受拉区域为沿复合梁纵向全长。3.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于:所述复合梁受拉区域为以梁的弯矩控制截面为对称中心且其长度为梁长的1/4?1/2的梁段。4.根据权利要求1至3之一所述的复合梁，其特征在于，所述工程用水泥基复合材料的组成及重量含量为: 水泥10%?50%，石英砂20%?30%，硅灰12.0%?12.5%，粉煤灰0%?35.0% ,PVA纤维1.5%?2.5%，水15%?20%，减水剂0.2%?1.2%。5.根据权利要求4所述的复合梁，其特征在于:所述PVA纤维的长度为10?20mm，直径为0.03?0.05111111，弹性模量为30?506?3，抗拉强度为1000?250010^，极限伸长率为5%?15%。6.根据权利要求4所述的复合梁，其特征在于:所述石英砂的最大粒径不超过0.3mm。7.根据权利要求4所述的复合梁，其特征在于，所述工程用水泥基复合材料按下列工艺制备:根据配比，将水泥、石英砂、硅灰、粉煤灰用搅拌机低速搅拌lmin，使混合料均匀分布；加水和减水剂先低速搅拌Imin，再高速搅拌2min;最后加入PVA纤维高速搅拌6min至纤维分散均匀，得到所述工程用水泥基复合材料。8.根据权利要求1所述的复合梁，其特征在于:所述包覆在受拉区域的纤维增强复合材料筋外的工程用水泥基复合材料的厚度为该纵向受拉筋包覆普通混凝土保护层厚度的2倍。
【文档编号】C04B18/08GK105888132SQ201610203533
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】葛文杰, 曹大富, 李琮琦
【申请人】扬州大学