[實用新型]一種非粘結性超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁

有效

• 申請號: 201721486460.5
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN207405875U
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 李帥;袁化強;黃永杰;任亮;王怡凱;吳佳杰;葛智;孫仁娟;管延華
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E04C3/20
• 分類號: E04C3/20;C04B28/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

本實用新型公開了一種非粘結性超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁，它解決了現有技術中對于混凝土梁的裂縫寬度無法有效控制的問題，通過特定的界面處理，將混凝土層與超高韌性水泥基復合材料保護層進行層間分離，消除層間粘結問題，使兩層可相對滑動，避免宏觀裂縫的產生，有效抑制裂縫寬度擴展，其技術方案為：包括上下分層鄰接設置的混凝土層和超高韌性水泥基復合材料保護層，所述混凝土層和超高韌性水泥基復合材料層的交界面處設置薄膜隔離層，所述超高韌性水泥基復合材料層內部設置碳纖維網。

技術領域

本實用新型涉及建筑材料技術領域，特別是涉及一種非粘結性超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁及方法。

背景技術

目前，鋼筋混凝土結構在建筑行業廣泛應用，直接影響著工程安全、經濟和耐久性能。對于鋼筋混凝土結構來講，外界大氣中的二氧化碳、水蒸氣、氧氣和氯離子等一旦進入到混凝土內部，并且到達鋼筋所在的位置，會引起鋼筋銹蝕，進而導致鋼筋混凝土結構的失效。為防止鋼筋銹蝕，通常采取的措施是在鋼筋外側設置30mm—40mm的保護層。但由于混凝土自身的缺陷，如抗拉強度低、抗裂能力差、脆性大等，在荷載作用下，保護層的開裂幾乎是無法避免的。一旦保護層出現較大的裂縫，外界大氣中有害物質進入到混凝土內部，就會造成鋼筋銹蝕。已有大量研究表明，鋼筋的銹蝕率與有害物質滲入到混凝土構件的速率有關。而且在同樣的保護層厚度和環境條件下，裂縫寬度越大，鋼筋越易于銹蝕。因此，為防止鋼筋銹蝕，提高結構的耐久性，如何控制保護層的裂縫寬度是解決問題的關鍵。

將功能梯度這一概念用于水泥基材料來提高其性能無疑是一種有效可行的方法。許多科學工作者為此做了大量的研究工作，比如，Maalej等提出了使用超高韌性水泥基復合材料替換受拉區鋼筋兩側各一倍保護層厚度范圍內的混凝土的這一理念，并開展了相關試驗研究。超高韌性水泥基復合材料最早是由美國密歇根大學Li V C教授率領密歇根大學先進土木工程材料研究實驗室進行研究開發。試驗研究發現，該種復合材料無論是在拉伸還是彎曲荷載作用下都表現出明顯的應變硬化特征，可以將傳統水泥基材料在抗拉荷載下單一裂紋的宏觀開裂模式轉化為多條細密裂紋的微觀開裂模式，具有非常顯著的韌性和優良的耐久性。近年來，超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁在混凝土結構領域的應用也越來越引起我國廣大研究者們的重視，例如，徐世烺團隊率先開展了超高韌性復合材料控裂功能梯度復合梁受彎性能的研究工作，對超高韌性復合材料控裂功能梯度復合梁在整個加載過程中的內力變化及裂縫發展進行了相關探討。揚州大學李志華等人提出了一種特殊界面形式的高強鋼筋功能梯度混凝土梁，用于消除界面不連續性弱區。

但就以上提到的超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁而言，其混凝土層與超高韌性水泥基復合材料保護層均是粘結為一個整體，兩層之間無法相對運動。在荷載作用下，兩層共同受力，仍會出現局部性裂縫集中現象，而在保護層上也會出現較大的宏觀裂縫，從而不能充分利用超高韌性水泥基復合材料優異的延展性，不能有效的控制裂縫寬度，抵抗鋼筋的銹蝕，進而影響結構的耐久性能。

綜上所述，現有技術中對于混凝土梁的裂縫寬度無法有效控制的問題，尚缺乏有效的解決方案。

實用新型內容

為了克服上述現有技術的不足，本實用新型提供了一種非粘結性超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁，通過特定的界面處理，將混凝土層與超高韌性水泥基復合材料保護層進行層間分離，消除層間粘結問題，使兩層可相對滑動，避免宏觀裂縫的產生，有效抑制裂縫寬度擴展；

進一步的，本實用新型采用下述技術方案：

一種非粘結性超高韌性水泥基復合材料功能梯度梁，包括上下分層鄰接設置的混凝土層和超高韌性水泥基復合材料保護層，所述混凝土層和超高韌性水泥基復合材料層的交界面處設置薄膜隔離層，所述超高韌性水泥基復合材料層內部設置碳纖維網。

進一步的，所述超高韌性水泥基復合材料保護層兩端部設置錨固端。

進一步的，所述錨固端的高度高于超高韌性水泥基復合材料保護層的高度。