本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件及其制備方法，用以解決FRP筋抗剪強度不足、與混凝土的結(jié)合性能較差的問題。包括若干平行設(shè)置的纖維增強復(fù)合材料筋和套設(shè)在其上的若干箍筋，梁構(gòu)件的其余部分填充有混凝土；所述纖維增強復(fù)合材料筋包括增強筋，增強筋外側(cè)包裹有水泥基復(fù)合材料層，水泥基復(fù)合材料層中鑲嵌有纖維織物，纖維織物圍繞在增強筋周圈。本發(fā)明專利技術(shù)還公布了上述梁構(gòu)件的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)梁構(gòu)件采用混凝土與水泥基復(fù)合材料同為水泥基基體，二者間能有效傳遞剪力，保證共同工作。同時，水泥基復(fù)合材料面層可提供抗剪作用，避免纖維增強塑料筋抗剪強度不足導(dǎo)致其被剪壞。其被剪壞。其被剪壞。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件及其制備方法
[0001]本專利技術(shù)屬于土木工程結(jié)構(gòu)的
，尤其涉及一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件及其制備方法。
技術(shù)介紹
[0002]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于其施工簡單、技術(shù)成熟，在土木工程結(jié)構(gòu)中被廣泛的采用。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可靠的耐久性能、承載能力和變形性能是保證結(jié)構(gòu)安全運行的前提。然而混凝土本身抗拉強度較低，澆筑后極易發(fā)生干縮裂縫；如果使用環(huán)境干濕交替、冷熱循環(huán)、氯離子或施工質(zhì)量等原因?qū)е陆Y(jié)構(gòu)被侵蝕嚴(yán)重，將極大危及結(jié)構(gòu)的安全性能，減少結(jié)構(gòu)的使用年限，甚至引起結(jié)構(gòu)整體的坍塌。鋼筋腐蝕產(chǎn)生的鐵銹會產(chǎn)生銹脹作用，將混凝土上的裂縫或保護(hù)層脹開，進(jìn)一步加速銹蝕。既有建筑的病害調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕問題幾乎不可避免，特別是在沿海地區(qū)，海水的常年侵蝕嚴(yán)重危及結(jié)構(gòu)的安全使用。
[0003]目前工程中常用的阻止鋼筋銹蝕的方式主要由采用不銹鋼鋼筋、增大混凝土的保護(hù)層厚度、結(jié)構(gòu)表面噴涂聚合物薄膜、鋼筋表面采用有機涂層阻止銹蝕或采用纖維增強塑料筋（FRP筋）等手段。其中不銹鋼鋼筋造價極高，不具備大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用的條件；增大混凝土的保護(hù)層厚度雖一定程度上增加了耐腐蝕性能，但未從根本上解決鋼筋銹蝕問題，且顯著增大了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面面積，導(dǎo)致建筑使用面積減少；結(jié)構(gòu)表面噴涂聚合物薄膜可以阻止水汽滲入結(jié)構(gòu)內(nèi)部，但構(gòu)件喪失了蒸汽滲透性，混凝土裂縫一旦變寬會導(dǎo)致薄膜破裂；鋼筋表面采用有機涂層在結(jié)構(gòu)施工過程中經(jīng)常由于磕碰導(dǎo)致涂層損壞；FRP筋具有較好的耐腐蝕性能和較高的抗拉強度，但其抗剪強度、與混凝土的結(jié)合性能較差，難以滿足工程需求；例如專利號CN110005129A公開了FRP筋纖維高強輕骨料混凝土梁構(gòu)件及制作方法，將FRP筋和纖維輕骨料混凝土兩種性能優(yōu)越的材料結(jié)合形成的FRP筋纖維高強輕骨料混凝土梁，充分發(fā)揮FRP筋抗拉強度高、抗腐蝕性能優(yōu)越等特點，但仍然存在FRP筋抗剪強度低、與混凝土的結(jié)合性能較差的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0004]針對上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件及其制備方法，有效提高FRP筋的利用率和梁構(gòu)件的承載力。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，包括若干平行設(shè)置的纖維增強復(fù)合材料筋和套設(shè)在其上的若干箍筋，梁構(gòu)件的其余部分填充有混凝土；所述纖維增強復(fù)合材料筋包括增強筋，增強筋外側(cè)包裹有水泥基復(fù)合材料層，水泥基復(fù)合材料層中鑲嵌有纖維織物，纖維織物圍繞在增強筋周圈。
[0006]所述增強筋直徑為8
?
32mm；優(yōu)選的，增強筋的抗拉強度大于550MPa，抗剪切強度大于110MPa，極限應(yīng)變大于1.2%。
[0007]所述水泥基復(fù)合材料層的厚度為10
?
20mm；優(yōu)選的，水泥基復(fù)合材料的抗壓強度大
于100MPa，抗拉強度15
?
20MPa，極限拉伸應(yīng)變3.0
?
8.0%。
[0008]所述纖維織物由緯向纖維束和經(jīng)向纖維束編織而成，緯向纖維束和經(jīng)向纖維束由碳纖維、玻璃纖維、PBO纖維或玄武巖纖維其中任意一種或兩者以上組合編織而成。
[0009]所述纖維織物中網(wǎng)孔間距為5
?
50mm；優(yōu)選的，纖維織物中網(wǎng)孔間距為5
?
20mm。
[0010]所述箍筋和增強筋均為纖維增強塑料筋，箍筋能夠提高梁構(gòu)件抗剪承載力和耐久性能。
[0011]所述水泥基復(fù)合材料層主要由以下重量份原料制得：水泥300
?
400份、石灰石粉40
?
60份、硅灰90
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110份、礦粉350
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400份、石英砂200
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300份、水115
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149份、減水劑10
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15份；水泥基復(fù)合材料層中還摻雜有PE纖維，PE纖維的體積摻量為1.5
?
2.0%。
[0012]優(yōu)選的，所述水泥為P.O52.5R硅酸鹽水泥；優(yōu)選的，石灰石粉為重鈣型，其粒徑為1
?
10μm；優(yōu)選的，礦粉粒徑為5
?
100μm，其活性鈣、硅、鋁等無機物的含量大于30%；優(yōu)選的，石英砂由粒徑為70
?
120μm和325μm石英砂混合組成；優(yōu)選的，粒徑為70
?
120μm和325μm石英砂兩者的質(zhì)量混合比為3:7
?
4:6；優(yōu)選的，減水劑為液態(tài)減水劑；更優(yōu)選的，減水劑為聚羧酸減水劑。
[0013]PE纖維的長度為10
?
20mm、直徑為20
?
24
μ
m。
[0014]一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件的制備方法，包括以下步驟：S1在模具中通過張拉固定增強筋和纖維織物，然后拌制水泥基復(fù)合材料，并在模具內(nèi)進(jìn)行澆筑，凝固后脫模保養(yǎng)制得纖維增強復(fù)合材料筋；S2制作梁構(gòu)件模具，將纖維增強復(fù)合材料筋與箍筋綁扎成筋籠后放入梁構(gòu)件模具內(nèi)；S3拌制混凝土，并對梁構(gòu)件模具進(jìn)行澆筑，澆筑完成后振搗密實，并將梁構(gòu)件模具頂部收光抹平、養(yǎng)護(hù)、拆除模具，制得纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件。
[0015]本專利技術(shù)的有益效果：（1）該梁構(gòu)件完全不使用鋼材，全部由耐腐蝕的FPR材料作為增強，梁構(gòu)件具有極強的耐腐蝕性能，可用于沿海、工廠等腐蝕環(huán)境中；（2）該梁構(gòu)件具有極好的電磁絕緣性，可用于醫(yī)院、科研、軍事等對電磁絕緣性要求較高的結(jié)構(gòu)。
[0016]（3）采用水泥基復(fù)合材料和纖維織物約束FRP筋，解決了FRP與混凝土界面粘結(jié)性能差的缺點。
[0017]（4）水泥基復(fù)合材料具有較好的抗剪性能，解決FRP筋抗剪強度不足的缺點。梁構(gòu)件采用混凝土與水泥基復(fù)合材料同為水泥基基體，二者間能有效傳遞剪力，保證共同工作。同時，水泥基復(fù)合材料面層可提供抗剪作用，避免纖維增強塑料筋抗剪強度不足導(dǎo)致其被剪壞。
[0018]（5）水泥基復(fù)合材料層內(nèi)鑲嵌纖維織物，對水泥基復(fù)合材料形成約束，提高纖維增強復(fù)合材料筋在梁受壓區(qū)使用時的抗壓強度。纖維增強復(fù)合材料筋既可用于梁的受拉區(qū)域，也可用于受壓區(qū)；受壓區(qū)使用時，水泥基復(fù)合材料面層和纖維織物能提供側(cè)向約束。
附圖說明
[0019]為了更清楚地說明本專利技術(shù)實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)
有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)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。
[0020]圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為實施例1制備梁構(gòu)件壓力試驗后的形貌圖。
[0022]圖3為對比樣品壓力試驗后的形貌圖。
[0023]圖4為實施例1制備梁構(gòu)件與對比樣品的荷載
?
撓度曲線。
[0024]圖中：1、混凝土；2、水泥本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，包括若干平行設(shè)置的纖維增強復(fù)合材料筋和套設(shè)在纖維增強復(fù)合材料筋上的若干箍筋，梁構(gòu)件的其余部分填充有混凝土(1)；其特征在于，所述纖維增強復(fù)合材料筋包括纖維增強塑料筋(3)，增強筋(3)外側(cè)包裹有水泥基復(fù)合材料層(2)，水泥基復(fù)合材料層(2)中鑲嵌有纖維織物，纖維織物圍繞在增強筋(3)周圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述增強筋(3)直徑為8
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32mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述水泥基復(fù)合材料層(2)的厚度為10
?
20mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述纖維織物由緯向纖維束(4)和經(jīng)向纖維束(5)編織而成，緯向纖維束(4)和經(jīng)向纖維束(5)由碳纖維、玻璃纖維、PBO纖維或玄武巖纖維其中任意一種或兩種以上組合編織而成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述纖維織物中由緯向纖維束(4)和經(jīng)向纖維束(5)編織形成的網(wǎng)孔間距為5
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50mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述箍筋和增強筋(3)均為纖維增強塑料筋。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述纖維增強復(fù)合材料筋混凝土梁構(gòu)件，其特征在于：所述水泥基復(fù)合材料層(2)主要由以下重量份原料制得：水泥300
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400份、石灰石粉40
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60份、硅灰90
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董志芳，王波，高永輝，
申請(專利權(quán))人：商丘師范學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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