[發明專利]采用水泥漿基體纖維布無膠約束混凝土柱及其制造方法

有效

• 申請號: 201410233219.6
• 申請日: 2014-05-29
• 公開（公告）號: CN104018671A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 曾嵐;李麗娟;劉鋒
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: E04G21/00
• 分類號: E04G21/00;E04C3/34;E04B1/94
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明屬于結構工程的技術領域，涉及一種采用水泥漿基體纖維布無膠約束混凝土柱及其制造方法。

背景技術

纖維增強塑料（Fiber?reinforced?polymer，簡稱FRP）是由連續纖維及樹脂基體按一定的比例復合而成，不同類型的纖維、樹脂，及它們之間的比例，影響著FRP材料的外觀形狀和力學性能，這使得FRP材料適合于多種不同功能的建筑結構和構件的需要。FRP除了在航空、機械、化工等領域，近十幾年來在工程結構中作為建筑材料的應用越來越多，這得益于FRP材料具有很多優良的性能，其中輕質高強、耐腐蝕是其最主要的方面。而隨著這種材料的廣泛推廣，價格持續走低，應用于建筑工程上的經濟效益也逐漸凸顯。而相對于其他類型的FRP，如玻璃纖維增強塑料（GFRP）、芳綸纖維增強塑料（AFRP）及玄武巖纖維增強塑料（BFRP），碳纖維增強塑料（CFRP）因其更優的力學性能，目前工程加固上應用最多。

FRP材料特性決定了其在工程中有很好的應用。鑒于受載荷的混凝土柱環向約束后處于三向受力狀態下力學及其他性能大大增強的經驗，采用FRP作為柔性外包材料，可環向約束各種形狀和類型的結構柱，限制其橫向變形，提高構件抗震等各項力學性能；同時保護內部鋼筋和混凝土材料，提高結構的耐久性；且可作為永久模板，干作業施工，節省勞動成本，具有高效的技術經濟效益。因此，采用FRP約束的組合結構柱應運而生。同時，由于使用年限、火災地震等問題的破壞影響，目前國內外存在大量需要修復和加固的既有建筑，在現有結構中，盡管通過增大柱截面積、外貼鋼板等方法亦能取得一定的加固效果，但存在占用原有使用空間及不耐腐蝕等缺點，而通過在混凝土表面粘結FRP板、FRP布，能快速達到結構補強的目的，延長結構使用壽命周期，避免大量建筑的拆除重建，符合可持續發展要求。

在FRP材料的理論研究方面也快速發展，不同形態的FRP材料不斷開發，應用于多種類型的結構，相應的法規相繼出臺，為規范FRP的應用起到了推動作用。然而，FRP材料存在著一個嚴重的不足：FRP的強度和剛度受溫度影響敏感度大，在火災中受熱易軟化、易燃，伴隨有毒煙氣釋放。這主要是由于FRP中樹脂基體性能劣化引起的，環氧樹脂屬于環氧類有機物，如果溫度超過其玻璃化溫度時，膠黏劑分解或軟化，抗剪強度急劇下降，喪失傳遞纖維間剪力和防止纖維屈曲的作用。而且，目前，FRP材料和混凝土柱之間通常是通過建筑結構膠進行粘貼，這些膠大多也不具有耐火性，在高溫影響下，抗拉強度明顯下降，難以保證碳纖維與混凝土的共同工作，影響整體約束效果，甚至部分膠粘劑本身就是可燃物，這就為加劇了火災對建筑結構的破壞。因而，除非對使用FRP材料約束的混凝土構件同時做復雜而高成本的表面防火處理，否則FRP材料的應用大多只能局限在橋梁或外部結構等對防火要求不高的結構和構件，這就制約了其在更大范圍的民用商用房屋、廠房、停車場等建筑中的發展，也不利于其自身優點的發揮。

限制FRP在結構中的使用顯然不符合新材料新技術的發展要求，利用各種類型的防火涂料又提高工程建筑成本，不適合施工大面積大范圍使用，因此，在將FRP材料大量推廣到建筑結構中時，提高其高溫作用下的耐火性能困難很大。然而，由于FRP約束混凝土的防火性能差主要問題出現在選用的樹脂基體及膠粘材料上，而不是纖維本身，實際上，纖維的耐火性能是非常好的，與混凝土材料相當。因而，避免使用樹脂基體和膠粘材料，也許是解決纖維布約束混凝土柱耐火問題的捷徑之一。

上述論述內容目的在于介紹可能與下面將被描述和/或主張的本發明的相關技術問題，有助于更好地理解本發明的各個方面。

發明內容

為克服現有FRP組合結構中，粘結FRP與混凝土柱的膠黏劑在火災等高溫作用下失效，造成結構承載力的急劇下降，影響結構耐久性及其他性能的問題，本發明提供一種采用水泥漿基體纖維布無膠約束混凝土柱的制造方法。其利用水泥漿作為纖維布基體，并通過涂抹水泥漿，而避免使用各類易燃易軟化的膠黏劑作為連接FRP布與結構柱的粘結材料，使纖維布粘結在混凝土柱表面，既達到有效約束混凝土柱的目的，又解決FRP約束結構柱因之間的膠黏劑在高溫作用下失效而引起的各項性能劣化的問題。本發明還提供了一種水泥漿基體纖維布無膠約束混凝土柱。

本發明提供的一種采用水泥漿基體纖維布無膠約束混凝土柱的制造方法，其有如下步驟：

（1）將纖維布兩端部裁剪，其中一端裁剪成等間距等長度流蘇狀，另一端裁剪成對應寬度間距和長度的馬牙槎狀；

（2）將混凝土柱表面打磨處理，除去表面松散浮層；

（3）調配水泥漿，攪拌均勻；