[實用新型]具有高韌性水泥基材料-非金屬纖維筋的混凝土復合結構

有效

• 申請號: 201420165821.6
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN203795724U
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 王海龍;孫曉燕;彭光宇;羅月靜
• 申請（專利權）人: 浙江大學;廣西交通科學研究院
• 主分類號: E04C5/07
• 分類號: E04C5/07;E04G23/02;E04C3/20;E04G21/00;C04B28/00;C04B16/06;C04B14/38
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本實用新型涉及建筑加固與高性能工程結構，尤其涉及一種具有高韌性水泥基材料-非金屬纖維筋的混凝土復合結構。

背景技術

混凝土具有良好的抗壓性能，與鋼筋結合，能夠形成很好的承重結構，因此目前絕大部分建筑與橋梁都是鋼筋混凝土結構。但是，由于混凝土的抗拉性能及延性較差，所以在實際工程中，鋼筋混凝土結構很容易在受荷的情況下出現裂縫，隨著有害物質如氯離子、二氧化碳、水分的侵入，造成鋼筋不斷銹蝕膨脹，混凝土開裂，混凝土保護層剝落，導致結構耐久性降低，承載力下降，對建筑、橋梁結構的安全性產生很大的影響。在正常使用狀態下，鋼筋混凝土結構耐久性不足的主要原因是普通混凝土本身沒有很好的阻滯細微裂縫開裂、發展的能力，從而會引發滲漏及其它與耐久性相關問題；其次，開裂結構中的鋼筋容易銹蝕，增大結構的失效風險。根據美國聯邦公路局(FHWA)全國橋梁數據庫公布的統計數據，截止到2006年，美國橋梁建造總數為596808座，病害橋梁總數為153879座，約占25.8％。據調查，我國1980年建成的寧波北倉港10萬噸級碼頭，使用不到10年其上部結構就發現嚴重的銹蝕損壞；天津港客運碼頭1979年建成，使用不到10年前承臺板有50％左右出現銹蝕損壞，導致構件開裂破壞情況十分嚴重。裂縫也是水工混凝土建筑物最常見的問題之一，特別是水壩、水庫，總會有較小的裂縫或滲漏，這是不可避免的，但是如果裂縫過寬或滲漏量過大，則會影響水壩的安全性和耐久性。在地震預測觀測站、飛機場跑道和醫療設施等這類低導電、非磁性特殊領域或設備中，鋼筋混凝土結構必然會對其產生一定的影響。地磁觀測在國家安全、氣象、通訊、遙感等方面具有非常重要的作用，特別是在攻克地震預報難關時更是基礎參量。隨著地磁觀測數字化先進儀器的普遍應用，即對地磁觀測室環境的無磁要求提高了1個數量級。所以鋼筋混凝土結構在實際使用中存在一定的缺陷。

由于鋼筋混凝土自身存在一定的缺陷，其耐久性問題又影響著整個結構的安全性和適用性，隨著老化建筑結構自身承載力不斷出現問題，必然要采取措施對現有結構進行加固，現有的加固方法有：加大截面加固法、粘貼鋼板加固法、粘貼碳纖維增強塑料加固法、體外預應力加固法、增加支承加固法等。然而各種加固法都有其優點和不足之處。加大截面加固法，增大了混凝土構件的體積、自重、且施工周期長、施工空間大；粘貼鋼板加固法，能較好增大了橋梁結構的剛度和強度，但鋼板受環境影響較大，在潮濕和氯鹽環境下容易被侵蝕而強度降低，耐久性較差；粘貼碳纖維，能很好的提高結構強度，但結構剛度卻沒有明顯的改變；體外預應力加固法，對原結構外觀有一定影響，且不易用于混凝土收縮徐變較大的結構；增加支承加固法，易損害建筑物的原貌和使用功能，并可能減小使用空間。因此發展新的加固方式和材料也是建筑結構發展的趨勢。

纖維筋是由多股玄武巖纖維與樹脂基體材料結合，經擠壓、拉拔成型，擠壓成型工藝從原材料開始，經過浸潤、壓模、固化、切割等，最后形成的一種新型復合材料。纖維筋與鋼筋相比，不生銹和耐腐蝕，尤其具有極高的耐酸性和耐鹽性；且是一種電絕緣體，并具有非磁性。在靠近高壓線的建筑，要求非磁性的混凝土建筑物應用纖維筋，具有很大的優越性，對于醫院CT放射室以及對電磁環境有特殊要求的建筑結構，使用纖維筋材料可起到良好的電磁屏蔽效果，并且具有強度高、質量輕（玄武巖纖維復合筋質量僅為鋼筋的五分之一，不僅能提高建筑物的防腐性能，還可以降低建筑物的自重）、抗疲勞、無污染、人體接觸無害、生產工藝簡單、成本低等優點，可以替代或部分替代鋼筋用于混凝土結構中，從根本上解決鋼筋銹蝕問題，逐步受到土木工程界的關注。所以纖維筋可以代替鋼筋，應用于公路、橋梁、機場、車站、水利工程、地下工程以及軍事工程、保密工程、特殊工程等需絕緣脫磁環境等特殊領域，具有良好的社會效益和經濟效益。常見的纖維筋按其所采用原絲材料的不同，可分為碳纖維增強塑料筋、芳綸纖維增強塑料筋、玻璃纖維增強塑料筋以及玄武巖纖維增強塑料筋。

短纖維增強水泥基復合材料板自身具有很好的變形性能，由于短纖維的連橋作用，使板在受到拉力時，能夠多裂縫開裂，并且使裂縫保持在一個很小的開裂寬度范圍內，對提高結構的耐久性起到了很大的促進作用，但是其極限抗拉強度還是很小，在工程中的應用存在一定的局限性。纖維筋與纖維增強水泥基復合材料相結合，組成高韌性水泥基材料-非金屬纖維筋復合薄板，既具有很高的抗拉強度，又具有較理想的變形能力、裂縫控制能力及耐久性；既可以采用現場澆筑的形式對結構進行加固，也可以采用工廠預制的形式，所以是一種新型的便捷的結構加固方式。

實用新型內容