[發明專利]一種超材料混凝土構件及其制備方法

有效

• 申請號: 202111085171.5
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113843890B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 劉洋;周健南;孔新立;陳海龍;范華林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: B28B23/04
• 分類號: B28B23/04;B28B1/04;B28B1/29;B28B11/08;B28B23/00;C04B28/04
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

1.一種制備超材料混凝土構件的方法，其特征在于，包括如下步驟：

對削波振子進行界面處理；

在模具中涂刷脫模劑，布放下層鋼筋；澆筑第一層混凝土，澆筑厚度為削波區域體在高度方向上距離構件邊緣的距離；將混凝土振搗抹平后，做拉毛處理，等待第一層混凝土初凝；

待第一層混凝土具有了一定強度后，制備削波區域體部分的混凝土；

澆筑最后一層混凝土至構件高度，并將上層鋼筋在澆筑過程中放置在特定的高度；

對構件進行拆模、養護后，完成制備;

所述削波振子為單振子、雙振子或金屬殼包裹單振子中的一種或多種；

對削波振子進行界面處理的方法包括：

對單振子、雙振子采用水洗的方式進行界面處理，對金屬殼包裹單振子采用泥漿浸泡的方式進行界面處理；

所述超材料混凝土構件的削波振子的分布形式為沿構件長寬高三個方向周期性分布；

制備削波區域體部分的混凝土的方法包括以下步驟：

步驟A：在已澆筑的混凝土上利用定位板布放一層的削波振子；隨后，澆筑該層混凝土，澆筑厚度為削波振子在高度方向上的周期單元尺寸；采用平板振搗的方式進行振搗，隨后進行抹平、拉毛處理、等待初凝；

步驟B：待已澆筑的上一層混凝土具備一定強度后，重復步驟A直到削波區域體部分的混凝土的厚度達到削波區域體的厚度；

所述超材料混凝土構件包括：鋼筋混凝土基體和包裹在所述鋼筋混凝土基體中的削波區域體；

所述削波區域體為以構件體心為中心點、內部布置削波振子的局部立方體區域；

所述削波振子為單振子、雙振子或金屬殼包裹單振子中的任意一種或多種;

所述雙振子為球形削波振子，包括從外到內兩兩粘結依次設置的第一層軟材料包裹層、第二層金屬殼、第三層軟材料包裹層和第四層金屬球；

所述雙振子的直徑不大于所述削波區域體的最小尺寸，所述第一層軟材料包裹層、第二層金屬殼和第三層軟材料包裹層的厚度均為所述第四層金屬球半徑的1/3～1/6；

所述金屬殼包裹單振子為球形削波振子，包括從外到內兩兩粘結依次設置的第一層金屬殼、第二層軟材料包裹層和第三層金屬球。

2.根據權利要求1所述的制備超材料混凝土構件的方法，其特征在于，所述超材料混凝土構件的削波振子的分布形式為隨機分布；

制備削波區域體部分的混凝土的方法包括以下步驟：

在已澆筑的混凝土上放置削波區域體模具，在削波區域體以外的空間內澆筑第二層混凝土，澆筑厚度為削波區域體的高度；對第二層混凝土進行振搗和抹平；

將混凝土中的粗骨料替換為削波振子，制成超混凝土；

采用塑料材質工具對所述超混凝土進行攪拌、澆筑，保證澆筑完成后削波區域體與第二層混凝土的高度相同；

拆除削波區域體模具，對第二層混凝土和削波區域體的混凝土一起進行平板振搗、抹平、拉毛。

3.根據權利要求1所述的制備超材料混凝土構件的方法，其特征在于，所述金屬殼包裹單振子的直徑不大于所述削波區域體的最小尺寸，所述第一層金屬殼的厚度為第三層金屬球半徑的1/6～1/9，所述第二層軟材料包裹層的厚度為第三層金屬球半徑的1/8～2/5；所述削波區域體至構件邊緣的距離不小于鋼筋保護層厚度、受力鋼筋直徑以及分布鋼筋或箍筋直徑三者之和；所述削波振子的分布形式為隨機分布或者沿構件長寬高三個方向周期性分布。

4.根據權利要求1所述的制備超材料混凝土構件的方法，其特征在于，所述單振子為球形削波振子，包括軟材料包裹層與粘結包裹在所述軟材料包裹層中的金屬球；所述單振子的直徑不大于所述削波區域體的最小尺寸，所述軟材料包裹層厚度為金屬球半徑的1/8～2/5。