全FRP筋增強ECC?混凝土組合梁構件及其制備方法與流程

本發明屬于建筑、橋梁、港口工程領域，具體涉及一種全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件。

背景技術：

目前，鋼筋混凝土結構構件的耐久性問題是土木工程領域備受關注的世界性問題。其中，鋼筋銹蝕是影響結構構件耐久性問題的最重要因素之一。鋼筋銹蝕容易引起結構構件過早出現損傷和性能劣化，降低結構構件的承載能力，嚴重時會影響結構構件的安全性和使用壽命，給人民的生命財產安全帶來巨大的損失。

frp筋是以纖維或者纖維織物為增強體，以樹脂為基體形成的復合筋材。與鋼筋相比，frp筋具有抗拉強度高、耐久性能好、質量輕、抗疲勞性能好、電磁絕緣性能好等優點。已有研究和工程應用表明，采用frp筋取代鋼筋或預應力鋼筋用于惡劣環境中的混凝土結構，可從根本上解決鋼筋的銹蝕問題，提高結構耐久性能和使用壽命，減少維護費用。然而，frp筋增強混凝土結構仍有一些不足之處，主要表現在：(1)彈脆性的frp筋與脆性的混凝土材料復合使用時，表現出較差的延性性能。(2)frp筋的彈性模量較低，配置frp筋的混凝土構件易出現過大的變形和過大裂紋寬度，嚴重影響其正常使用性能。過大的開裂裂縫又使frp筋暴露于惡劣的環境中，引發新的耐久性問題。(3)frp筋與混凝土間的變形協調能力差，在混凝土開裂后易造成界面粘結失效，引起順筋裂縫的產生，進一步加劇表層混凝土剝落，甚至造成frp筋的斷裂。

ecc材料是一種纖維體積摻量僅為2％左右的新型超高延性纖維增強水泥基復合材料。ecc材料在拉伸荷載作用時，呈現出多裂紋開裂及應變硬化特性，例如它的極限拉應變可達到0.02-0.06，是混凝土的300-500倍；裂紋寬度在60μm左右，裂紋間隙為3-6mm。ecc材料具有優越的延展性和微裂紋控制能力，與frp筋復合使用時，不僅可以與frp筋協調變形，充分利用frp筋的高強度特性，而且還可以控制裂紋寬度，提高結構的承載能力、延性性能和耐久性。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對上述現有技術中普通鋼筋混凝土梁及frp筋增強混凝土梁的不足，提供一種全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件及其制備方法，將性能優越的frp筋與高延性水泥基復合材料ecc和混凝土結合。

本發明的技術方案是這樣實現的：一種全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件，包括下部的ecc層和上部的混凝土層，還包括frp筋骨架，frp筋骨架由縱向受拉frp筋、frp筋箍筋、frp筋腹筋及縱向架立frp筋組成，縱向受拉frp筋放置于梁構件底部且位于frp筋箍筋內側，frp筋架立筋放置于梁構件頂部且位于frp筋箍筋內側，frp筋腹筋放置在梁構件中部且依附于frp筋箍筋的內側；縱向受拉frp筋、frp筋架立筋、frp筋腹筋分別與frp筋箍筋綁扎在一起。

所述混凝土層為強度等級為c30以上的混凝土，ecc層是強度等級為c30以上的ecc。

ecc層和混凝土層結合后為矩形或者t形。

所述ecc層是一種纖維體積摻量在2％的纖維增強水泥基復合材料。

所述纖維是pva纖維、pp纖維、pe纖維中的至少一種。

所述frp筋是bfrp筋、cfrp筋、afrp筋或gfrp筋中的至少一種。

一種全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件的制作方法，是按照下述方式進行的：(1)根據截面尺寸要求制作模板；

(2)綁扎frp筋骨架；

(3)根據尺寸要求澆筑ecc材料；

(4)待ecc材料初凝后，澆筑混凝土，并進行養護。

本發明的全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件，具有延性好、耗能能力強、耐久性能好、自重輕等優點，可應用于建筑、橋梁、港口結構中的梁構件。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為矩形截面組合梁構件橫截面示意圖。

圖2為t形截面組合梁構件橫截面示意圖。

圖中：1、ecc層；2、混凝土層；3、frp筋箍筋；4、縱向受拉frp筋；5、縱向架立frp筋；6、frp筋腹筋。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

如圖1和2所示，一種全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件，包括下部的ecc層1和上部的混凝土層2，還包括frp筋骨架，frp筋骨架由縱向受拉frp筋4、frp筋箍筋3、frp筋腹筋6及縱向架立frp筋5組成，縱向受拉frp筋4放置于梁構件底部且位于frp筋箍筋3內側并與之綁扎在一起，frp筋架立筋5放置于梁構件頂部且位于frp筋箍筋3內側并與之綁扎在一起，frp筋腹筋6放置在梁構件中部且依附于frp筋箍筋3的內側并與之綁扎在一起。

所述混凝土層2為強度等級為c30以上的混凝土，ecc層1是強度等級為c30以上的ecc。

ecc層1和混凝土層2結合后形成的梁構件為矩形或者t形。

所述的ecc層1是一種以水泥、砂、礦物摻合料等材料為基體，以亂向分布短纖維為增韌材料的超高延性纖維增強水泥基復合材料，纖維體積摻量為2％左右，具有應變硬化特性和微裂紋控制功能。所述纖維包括pva纖維、pp纖維、pe纖維中的一種或者幾種。所述的frp筋包括bfrp筋、cfrp筋、afrp筋或gfrp筋。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：(1)frp筋骨架和ecc材料重量輕，用于組合構件時可以有效減輕組合構件的自重，有利于結構構件向大跨度方向發展。(2)ecc材料具有優越的延展性，當其用于組合構件的底部受拉區，并與frp筋骨架復合使用時，可以充分發揮frp筋骨架的高強度特性，有效節約材料。而且ecc材料的纖維橋聯作用及微裂縫開裂的機制，可以避免ecc材料與縱向受拉frp筋之間發生剪滯效應，防止界面發生粘結破壞甚至frp筋的斷裂，提高結構構件的整體性能。(3)ecc材料具有優越的抗裂性能和微裂紋控制能力，當其用于組合構件的底部受拉區，不僅可以提高結構構件的抗彎剛度、抗彎承載力、抗剪承載力和抗震性能，甚至改變結構構件的破壞模式，使其由脆性破壞轉變為延性破壞；而且還能有效控制組合構件裂紋的開裂高度和開裂寬度，提高結構構件的耐久性能，降低劣化速率。(4)frp筋耐腐蝕性能優越，可顯著提高惡劣環境中結構構件的耐久性和使用壽命，減少維護費用。(5)frp筋電磁絕緣性好，可用于一些特種結構中。

本發明所述的全frp筋增強ecc-混凝土組合梁構件的制作方法，是按照下述方式進行的：

(1)根據截面尺寸要求制作模板；

(2)綁扎frp筋骨架；

(3)根據尺寸要求澆筑一定高度的ecc材料；

(4)待ecc材料初凝后，澆筑混凝土，并進行養護。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。