碳纤维-FRP-钢筋复层网格海水海砂混凝土柱

碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱
技术领域
1.本实用新型涉及装配式结构工程技术领域，具体涉及一种碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱。


背景技术：

2.滨海地区的海水海砂资源丰富，在混凝土结构中，采用海水海砂，可以有效解决河砂淡水资源日益枯竭的问题，充分利用当地资源。目前但采用海水海砂的钢筋混凝土结构会产生比较严重的腐蚀问题，降低海水海沙混凝土结构的力学性能和耐久性。
3.外加电流阴极保护(impressed current cathodic protection，简称iccp)是采用辅助阳极材料对混凝土结构内部钢筋施加阴极保护电流，使电位负移至免蚀区域，从而保护钢筋的技术，被公认为是一种可有效预防和延缓钢筋腐蚀的调控方法；结构加固(structural strengthening，简称ss)是采用结构钢或纤维增强聚合物(fibre reinforced polymer，简称frp)等结构加固材料与混凝土结构共同受力变形，从而提高或修复结构力学性能的技术。
4.iccp技术虽然可以抑制滨海环境下的混凝土结构中的钢筋腐蚀，但无法恢复由于钢筋腐蚀导致的结构力学性能劣化；ss技术虽然可提高或恢复结构承载力，但无法从根本上上解决滨海环境下，混凝土结构外部环境和内部有害元素对钢筋的持续侵蚀作用。
5.纤维增强复合材料(fibre reinforced polymer，简称frp)是一种以高分子环氧树脂为机体，以高强纤维为增强体，经过复合工艺制成的复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳、性能可设计等优点，是ss技术中广泛应用的材料。
6.在本领域，提供一种具有外加电流阴极保护和结构加固功能的钢筋海水海砂柱是亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，本实用新型的目的在于针对目前滨海地区河砂淡水资源的不足，提供碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱，充分利用海水海砂资源；通过基于碳纤维网格
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frp网格筋的iccp
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ss系统来预防和延缓钢筋腐蚀，提高或恢复由海水海砂导致的钢筋腐蚀而损失的结构承载力。
8.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
9.一种碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱，包括由碳纤维网格
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frp网格筋构成的外加电流阴极保护和结构加固复合系统(iccp
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ss)以及钢筋海水海砂混凝土柱；
10.所述钢筋海水海砂混凝土柱包括海水海砂混凝土和固设于所述海水海砂混凝土内部的钢筋笼；所述钢筋笼外接用于连接直流电源负极的导线；
11.所述外加电流阴极保护和结构加固复合系统由frp网格筋和碳纤维网格组成，位于所述钢筋笼四周外侧的保护层内；所述碳纤维网格外接用于连接直流电源正极的导线。
12.本实用新型通过碳纤维网格
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frp网格筋和钢筋海水海砂混凝土的复合，有效的利
用沿海地区的海水海砂资源，在柱使用阶段，通过外加电流以碳纤维网格为阳极对钢筋进行阴极保护，可预防和延缓海水海砂混凝土对钢筋的腐蚀，frp网格筋的使用可以提高或弥补由于钢筋腐蚀而损失的结构承载力，保证了所述预制柱的耐久性和结构性能。
13.本实用新型利用碳纤维具有的优异导电性和稳定化学特性，将其作为iccp技术的辅助阳极使用，将frp和碳纤维材料开发成一种具有iccp功能和ss功能的组合系统。
14.本实用新型中，海水海砂混凝土结构可充分利用滨海地区海水海砂资源。本实用新型将frp和碳纤维材料开发成一种提供外加电流阴极保护和结构加固功能的复合系统(iccp
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ss)来预防、延缓钢筋腐蚀，提高、恢复由于钢筋腐蚀而损失的结构承载力。
15.所述frp网格筋可选自现有各类frp网格筋，包括gfrp(玻璃纤维增强聚合物)、cfrp(碳纤维增强聚合物)、afrp(芳纶纤维增强聚合物)和bfrp(玄武岩纤维增强聚合物)。
16.在一优选例中，所述frp网格筋为正交网格，厚度为3
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15mm，孔径为50mm
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150mm。
17.在一优选例中，所述碳纤维网格为正交网格，孔径为30mm
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50mm，碳纤维含量可根据实际需求调整。
18.在一优选例中，所述碳纤维网格
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frp网格筋与钢筋笼通过塑料绑带绑扎连接，防止碳纤维网格与钢筋接触，导致外加阴极电流后产生短路。
19.在一优选例中，所述海水海砂混凝土的粗骨料直径为10mm
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20mm，在浇筑过程中粗骨料充分穿过所述碳纤维网格
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frp网格筋。
20.在一优选例中，所述用于连接直流电源正极的导线外侧设有防止浇筑过程中导线损坏的塑料保护套管。
21.在一优选例中，所述外加电流阴极保护和结构加固复合系统中，所述碳纤维网格粘接于所述frp网格筋外侧。
22.本实用新型与现有技术相比，主要优点包括：
23.1、本实用新型利用海水海砂代替淡水河砂等日益枯竭的资源，充分利用滨海地区丰富的海水海砂资源用于钢筋混凝土结构柱的浇筑，降低了材料运输成本，极大的提高了海水海砂资源的利用效率，对保护生态环境起到了积极作用，具有较大的社会经济效益。
24.2、本实用新型采用基于碳纤维网格
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frp网格筋的iccp
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ss系统，以碳纤维网格为阳极，以钢筋为阴极，通过外加电流对海水海砂混凝土柱内的钢筋进行保护，可以预防和延缓钢筋的腐蚀。
25.3、本实用新型采用的碳纤维网格
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frp网格筋可以提供结构加固的作用，用于弥补和提高由于钢筋腐蚀导致的柱力学性能损失，较传统的海水海砂混凝土结构具有更好的力学性能和耐久性。
附图说明
26.图1为实施例柱侧视示意图；
27.图2为图1中a
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a截面示意图；
28.图中：
[0029]1‑
柱钢纵筋；
[0030]2‑
柱钢箍筋；
[0031]3‑
海水海砂混凝土；
[0032]4‑
钢筋套筒；
[0033]5‑
frp网格筋；
[0034]6‑
碳纤维网格。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
[0036]
本实施例的碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱如图1、2所示，包括由碳纤维网格
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frp网格筋构成的外加电流阴极保护和结构加固复合系统(iccp
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ss)以及钢筋海水海砂混凝土柱。所述钢筋海水海砂混凝土柱包括海水海砂混凝土3和固设于海水海砂混凝土3内部的钢筋笼；所述钢筋笼包括钢纵筋1和钢箍筋2，外接用于连接直流电源负极的导线。所述钢筋笼的钢纵筋1端部设有钢筋套筒4，构成可供施工现场进行装配式施工的预制柱接头。所述外加电流阴极保护和结构加固复合系统由frp网格筋5和碳纤维网格6组成，位于所述钢筋笼四周外侧的保护层内；所述碳纤维网格外接用于连接直流电源正极的导线。所述外加电流阴极保护和结构加固复合系统中，碳纤维网格6粘接于frp网格筋5外侧。
[0037]
上述碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土柱包括步骤：
[0038]
(1)根据碳纤维
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frp
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钢筋复层网格海水海砂混凝土预制柱的截面尺寸，减去混凝土保护层厚度后，四整片frp网格筋对应柱的四个侧面；表面固定有与以上四块frp网格筋长度和宽度相同的碳纤维正交网格。
[0039]
frp网格筋可采用现有各类frp网格筋，包括gfrp、cfrp、afrp和bfrp，网格筋厚度为3
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15mm，网格筋为正交网格，孔径为50mm
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150mm，网格筋厚度为3
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15mm；碳纤维网格采用正交网格，孔径为30mm
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50mm，碳纤维含量可根据实际需求调整。
[0040]
(2)碳纤维网格经向和纬向的纤维束连接通电导线，导线外侧设有防止浇筑过程中损坏的塑料保护套管。
[0041]
(3)碳纤维网格
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frp网格筋分别绑扎在钢筋笼的四个侧面，其中粘贴碳纤维网格的一面置于钢筋笼外侧。
[0042]
碳纤维网格
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frp网格筋与钢筋笼进行绑扎时应使用塑料绑带，防止碳纤维网格与钢筋接触，导致外加阴极电流后产生短路。
[0043]
(4)柱模具内侧混凝土保护层内设置垫块，支撑碳纤维网格
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frp网格筋的钢筋笼于柱模具内所定位置，柱保护层留有必要的混凝土浇筑空间。
[0044]
海水海砂混凝土粗骨料直径为10mm
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20mm，在浇筑过程中粗骨料应充分穿过碳纤维网格
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frp网格筋。
[0045]
(5)在混凝土结硬状态下，钢纵筋露出端与通电导线焊接，导线与直流电源的负极连接；碳纤维网格连接的通电导线接入到直流电源正极，接通直流电源，形成防腐保护电路。
[0046]
此外应理解，在阅读了本实用新型的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。