[發(fā)明專利]全FRP筋增強ECC?混凝土組合梁構件及其制備方法

在審

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• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107217788A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設計）人: 周甲佳;趙軍;潘金龍;許荔;景川
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: E04C3/29
• 分類號: E04C3/29;E04C5/07
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發(fā)明屬于建筑、橋梁、港口工程領域，具體涉及一種全FRP筋增強ECC-混凝土組合梁構件。

背景技術

目前，鋼筋混凝土結構構件的耐久性問題是土木工程領域備受關注的世界性問題。其中，鋼筋銹蝕是影響結構構件耐久性問題的最重要因素之一。鋼筋銹蝕容易引起結構構件過早出現(xiàn)損傷和性能劣化，降低結構構件的承載能力，嚴重時會影響結構構件的安全性和使用壽命，給人民的生命財產安全帶來巨大的損失。

FRP筋是以纖維或者纖維織物為增強體，以樹脂為基體形成的復合筋材。與鋼筋相比，F(xiàn)RP筋具有抗拉強度高、耐久性能好、質量輕、抗疲勞性能好、電磁絕緣性能好等優(yōu)點。已有研究和工程應用表明，采用FRP筋取代鋼筋或預應力鋼筋用于惡劣環(huán)境中的混凝土結構，可從根本上解決鋼筋的銹蝕問題，提高結構耐久性能和使用壽命，減少維護費用。然而，F(xiàn)RP筋增強混凝土結構仍有一些不足之處，主要表現(xiàn)在：(1)彈脆性的FRP筋與脆性的混凝土材料復合使用時，表現(xiàn)出較差的延性性能。(2)FRP筋的彈性模量較低，配置FRP筋的混凝土構件易出現(xiàn)過大的變形和過大裂紋寬度，嚴重影響其正常使用性能。過大的開裂裂縫又使FRP筋暴露于惡劣的環(huán)境中，引發(fā)新的耐久性問題。(3)FRP筋與混凝土間的變形協(xié)調能力差，在混凝土開裂后易造成界面粘結失效，引起順筋裂縫的產生，進一步加劇表層混凝土剝落，甚至造成FRP筋的斷裂。

ECC材料是一種纖維體積摻量僅為2％左右的新型超高延性纖維增強水泥基復合材料。ECC材料在拉伸荷載作用時，呈現(xiàn)出多裂紋開裂及應變硬化特性，例如它的極限拉應變可達到0.02-0.06，是混凝土的300-500倍；裂紋寬度在60μm左右，裂紋間隙為3-6mm。ECC材料具有優(yōu)越的延展性和微裂紋控制能力，與FRP筋復合使用時，不僅可以與FRP筋協(xié)調變形，充分利用FRP筋的高強度特性，而且還可以控制裂紋寬度，提高結構的承載能力、延性性能和耐久性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術中普通鋼筋混凝土梁及FRP筋增強混凝土梁的不足，提供一種全FRP筋增強ECC-混凝土組合梁構件及其制備方法，將性能優(yōu)越的FRP筋與高延性水泥基復合材料ECC和混凝土結合。

本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種全FRP筋增強ECC-混凝土組合梁構件，包括下部的ECC層和上部的混凝土層，還包括FRP筋骨架，F(xiàn)RP筋骨架由縱向受拉FRP筋、FRP筋箍筋、FRP筋腹筋及縱向架立FRP筋組成，縱向受拉FRP筋放置于梁構件底部且位于FRP筋箍筋內側，F(xiàn)RP筋架立筋放置于梁構件頂部且位于FRP筋箍筋內側，F(xiàn)RP筋腹筋放置在梁構件中部且依附于FRP筋箍筋的內側；縱向受拉FRP筋、FRP筋架立筋、FRP筋腹筋分別與FRP筋箍筋綁扎在一起。

所述混凝土層為強度等級為C30以上的混凝土，ECC層是強度等級為C30以上的ECC。

ECC層和混凝土層結合后為矩形或者T形。

所述ECC層是一種纖維體積摻量在2％的纖維增強水泥基復合材料。

所述纖維是PVA纖維、PP纖維、PE纖維中的至少一種。

所述FRP筋是BFRP筋、CFRP筋、AFRP筋或GFRP筋中的至少一種。

一種全FRP筋增強ECC-混凝土組合梁構件的制作方法，是按照下述方式進行的：(1)根據(jù)截面尺寸要求制作模板；

(2)綁扎FRP筋骨架；

(3)根據(jù)尺寸要求澆筑ECC材料；

(4)待ECC材料初凝后，澆筑混凝土，并進行養(yǎng)護。

本發(fā)明的全FRP筋增強ECC-混凝土組合梁構件，具有延性好、耗能能力強、耐久性能好、自重輕等優(yōu)點，可應用于建筑、橋梁、港口結構中的梁構件。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為矩形截面組合梁構件橫截面示意圖。

圖2為T形截面組合梁構件橫截面示意圖。

圖中：1、ECC層；2、混凝土層；3、FRP筋箍筋；4、縱向受拉FRP筋；5、縱向架立FRP筋；6、FRP筋腹筋。

具體實施方式