[發明專利]一種套管-FRP復合筋材及其制作方法

在審

• 申請號: 201811580731.2
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109555270A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 王震宇;董恒磊;王代玉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: E04C5/07
• 分類號: E04C5/07;E01D19/00;E02B1/00;E02B3/06;B28B15/00;B28B23/04;E01D101/24
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

一種套管?FRP復合筋材及其制作方法，它涉及建筑材料及建筑結構技術領域。本發明為解決現有傳統FRP筋抗壓和抗剪強度低，混凝土構件撓度裂縫寬度過大的問題。套管?FRP復合筋材包括套管和N個FRP筋，套管套裝在N個FRP筋的外側，FRP筋與套管之間填充有水泥基高強灌漿料，套管的軸線與N個FRP筋的中心線共線設置。方法包括套裝定位；灌漿；硬化。本發明用于建筑混凝土施工。

技術領域

本發明涉及一種套管-FRP復合筋材及其制作方法。

背景技術

鋼筋混凝土結構是目前應用最廣的土木工程結構，由作為增強材料的鋼筋和混凝土基體組成。在溫度、濕度、二氧化碳氣體、氯離子等環境因素作用下，混凝土內部的堿性降低會引起鋼筋銹蝕，銹蝕產物體積膨脹進而導致混凝土保護層受拉開裂，在侵蝕性介質和應力共同作用下，鋼筋銹蝕加劇且力學性能明顯退化，最終導致鋼筋混凝土結構在未達到設計基準期的情況下提前喪失了使用功能，特別是暴露在侵蝕性環境下的廠房、橋梁及海洋結構。國內外調查表明，鋼筋銹蝕是造成混凝土結構耐久性失效的首要原因，給世界各國帶來巨額經濟損失。2015年我國啟動了“我國腐蝕狀況及控制戰略研究”重大咨詢項目，對全國包括交通、建筑、水利等30多個行業進行調查研究，初步統計結果表明鋼筋銹蝕成本約占當年GDP的3.34％，總額超過21000億元。

為從根本上避免鋼筋銹蝕的問題，材料替換方法被認為是最有效的技術途徑。纖維增強復合材料Fiber-Reinforced Polymer,FRP具有質量輕、抗拉強度高、抗疲勞、耐腐蝕性好以及可設計性強的優點，采用FRP筋替代傳統鋼筋作為混凝土結構的增強材料，避免鋼筋銹蝕引起的耐久性問題，符合未來工程結構的發展方向。FRP筋是由纖維材料與樹脂基體材料按一定比例混合，并經過拉擠成型工藝形成的高性能復合材料，包括玻璃纖維(GFRP)、碳纖維(CFRP)、芳綸纖維(AFRP)和玄武巖纖維(BFRP)等。對于FRP縱筋，由于其彈性模量較低(相對于鋼筋)以及各向異性的特性，在混凝土構件中存在使用效率低下的現象。(1)FRP筋抗壓與抗剪強度較低。已有柱構件軸壓以及抗震性能研究表明，混凝土保護層壓碎剝落后，FRP縱筋容易發生受壓破壞或橫向剪切破壞，導致無法發揮FRP筋抗拉強度高的性能優勢。(2)FRP筋混凝土構件撓度與裂縫寬度過大。FRP筋彈性模量較低，用于混凝土受彎構件中會導致較大的變形與裂縫寬度，如果采用正常使用極限狀態作為構件的設計依據，必然會導致FRP筋用量的顯著增加，過高的成本將使其缺乏市場競爭力。

發明內容

本發明為了解決現有傳統FRP筋抗壓和抗剪強度低，及其混凝土構件撓度裂縫寬度過大的問題，進而提出一種套管-FRP復合筋材及其制作方法。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種套管-FRP復合筋材包括套管和N個FRP筋，套管套裝在N個FRP筋的外側，FRP筋與套管之間填充有水泥基高強灌漿料，套管的軸線與N個FRP筋的中心線共線設置。

一種套管-FRP復合筋材的制作方法包括如下步驟：

步驟一：套裝定位：將套管套裝在N個FRP筋的外側，套管的兩端安裝定位環實現固定密封，通過定位環保證套管的軸線與N個FRP筋的中心線共線并相對固定；

步驟二：灌漿：向套管內注入水泥基高強灌漿料；

步驟三：硬化：待水泥基高強灌漿料完全凝結硬化。

本發明與現有技術相比包含的有益效果是：

1、本發明提供了一種套管-FRP復合筋材，提升FRP縱筋的使用效率，防止其過早地發生受壓破壞和剪切破壞，改善混凝土構件的裂縫開展形態。

2、本發明提出一種套管-FRP復合筋材，目的在于克服鋼筋混凝土結構和FRP筋混凝土結構的缺陷，將性能優良的套管-FRP復合筋材與混凝土結合起來形成高性能的FRP筋混凝土結構。該結構具有承載力高、抗震性能優異和重量輕等優點。