[發明專利]一種高阻尼混凝土復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810112848.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108249833B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 王信剛;吳鏈;黃昱清
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;B32B13/04;B32B13/02;B32B9/04;B32B7/12;B32B37/12;B32B38/18;B32B38/00
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 劉愛芳

本發明公開了一種高阻尼混凝土復合材料及其制備方法，所述高阻尼混凝土復合材料包括結構層、阻尼層和約束層，所述結構層是強度等級為C50～C60的混凝土，所述阻尼層是阻尼比為4.5%～5.5%、強度等級為C50～C60的混凝土，所述約束層是抗裂等級為Ⅰ級、Cl^－擴散系數為D_NEL≤0.8×10^－13m²/s、強度等級為C70～C80的混凝土。采用本發明的高阻尼混凝土復合材料及其制備方法制備的混凝土材料兼顧阻尼性能與力學性能，顯著降低工程技術經濟方面的造價。

技術領域

本發明涉及混凝土材料的技術領域，具體涉及一種高阻尼混凝土復合材料及其制備方法。

背景技術

伴隨著現代建筑技術的快速進步，各種大跨、復雜結構建筑不斷涌現，建筑結構要同時滿足安全性、適用性、耐久性以及舒適性，尤其需要混凝土材料具有滿足頻繁遭受沖擊荷載或地震作用相關功能要求，這就對混凝土材料的強度與阻尼一體性提出了更高的要求。傳統混凝土材料本身阻尼功能低，其阻尼來自于混凝土的初始缺陷(如微孔、裂紋)以及動力變形過程中微裂紋的擴展和界面的內摩擦。由于普通混凝土屬脆性材料，變形能力小，阻尼性能差，在沖擊荷載作用下，吸收能量很少，不可避免地以結構損傷和發生塑性變形而喪失部分結構功能為代價。

針對以上問題，現國內外主要采用兩個方案提高混凝土材料與結構的阻尼減振性能：一個方案是改變混凝土材料改良阻尼功能，主要是向混凝土中引入新組分來提高混凝土材料的阻尼功能，或向混凝土中引入有機聚合物類高阻尼材料，甚至同時引入纖維、硅粉、石墨對水泥石改性；在混凝土中直接摻入橡膠粉、固體聚合物等粘彈性材料，提高混凝土的阻尼來實現。但是，由于加入的高分子材料的力學性能與變形性能與混凝土不匹配，添加量很小時就可顯著降低混凝土材料的抗壓強度，所得混凝土材料存在阻尼與剛度和強度不可兼得的矛盾。另一方案是改變混凝土結構改良阻尼減振研究，目前主要是通過附加阻尼裝置的方式來提高混凝土結構阻尼從而達到減振目的。雖然取得了一些效果，但是大大提高了施工難度和工程技術經濟方面的造價，也加大了后期建筑維修、維護的難度，此方案沒有從根本上解決阻尼性能和力學性能的不可兼得的矛盾問題。

為了解決這些問題，本發明高阻尼混凝土引入梯度功能設計思路，并在結構設計中借鑒約束阻尼結構。本發明的一種混凝土不但實現了混凝土材料與結構阻尼抗震一體化，而且在兼顧阻尼和強度、剛度的同時，也能顯著降低了工程技術經濟方面的造價，適宜工業推廣和應用。具有阻尼增強的梯度結構混凝土的應用領域涵蓋了混凝土材料、結構抗震等技術領域。

發明內容

本發明的目的是提供一種高阻尼混凝土及其制備方法，解決現有的混凝土材料功能層單一，阻尼功能低，并且與強度、剛度等力學性能存在不可兼得的矛盾。達到兼顧阻尼和強度、剛度的目的，也能顯著降低工程技術經濟方面的造價。

一種高阻尼混凝土復合材料,包括結構層、阻尼層和約束層，所述結構層是強度等級為C50～C60的混凝土；所述阻尼層是阻尼比為4.5％～5.5％、強度等級為C50～C60的混凝土；所述約束層是抗裂等級為Ⅰ級、Cl^－擴散系數為D_NEL≤0.8×10^－13m²/s、強度等級為C70～C80的混凝土。

根據本發明的高阻尼混凝土復合材料，按質量分數計，所述結構層優選的由強度等級≥42.5MPa的水泥20％～30％、粒徑0.35-5mm且細度模數為2.5-3.0的河砂20％～30％、粒徑5-25mm的石子40％～50％、水5％～10％、減水率20％-40％的聚羧酸減水劑0.17％～0.25％制備而成，優選的水膠比為0.3～0.4(指水與水泥的比例)。優選的，所述結構層由強度等級≥42.5MPa的水泥25％～27％、粒徑0.35-5mm且細度模數為2.5-3.0的河砂20％～24％、粒徑5-25mm的石子40％～45％、水8％～10％、減水率20％-40％的聚羧酸減水劑0.17％～0.25％制備而成。