[发明专利]无钢波纹组合筋及其制备方法和应用

说明书

本申请属于土木工程技术领域，尤其涉及一种无钢波纹组合筋及其制备方法和应用。其中，无钢波纹组合筋包括芯部FRP筋、外围FRP波纹管和填充于FRP筋和FRP波纹管之间间隙的水泥基中间层，水泥基中间层的抗压强度不低于100MPa。本申请提供的无钢波纹组合筋具有优异的抗压性能、抗拉性能、抗剪性能、抗震性能等特性，而且与混凝土的粘结性能好，可代替钢筋作为增强材料应用于混凝土结构中，尤其适合在沿海及海洋基础设施、海水海砂混凝土等腐蚀环境中使用，解决传统钢筋混凝土结构的钢材锈蚀问题。该无钢组合筋还具有透电磁波、绝缘、隔热、热膨胀系数小等特性，也适用于雷达设施、地磁观测站、医疗核磁共振设备结构等特殊场合。

技术领域

本申请属于土木工程技术领域，尤其涉及一种无钢波纹组合筋及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，因加速推进海洋资源的开发，急需在沿海及海上建造大量基础设施。然而，传统钢筋混凝土中由于钢筋的腐蚀导致的结构劣化已成为沿海及海洋基础设施面临的一个主要挑战。纤维增强复合材料(简称“复材”，英文Fiber Reinforced Polymer，英文简称“FRP”)具有轻质、高强、耐腐蚀等优越性能，已在结构加固及新建结构中得到越来越广泛的应用。FRP筋主体通常由连续单向长纤维浸渍树脂后通过拉挤工艺制造而成。其作为一种增强材料，可替代钢筋应用于混凝土结构中，解决钢筋的腐蚀问题。由于优越的耐腐蚀性能，FRP筋尤其适合于在腐蚀环境中的应用，例如：海洋环境、海水海砂混凝土。同时，FRP拥有透电磁波、绝缘等特性，特别适合于雷达设施、地磁观测站、放置医疗核磁共振设备的建筑等基础设施或结构中的应用。

目前，FRP筋主要用于受弯构件，例如混凝土梁或板中，作为抗拉或抗剪筋。由于FRP筋的受压性能相对较弱，故在混凝土柱中使用FRP筋比较少见。现有研究表明，FRP筋在受压时，内部的纤维会发生微屈曲，FRP筋也较易发生整体屈曲，导致FRP筋过早受压破坏，受压时表现出延性明显不足的特征，其抗压强度远低于抗拉强度，这对于结构而言是很不利的。现有设计一般不考虑FRP筋的抗压贡献，然而其受压引起的损伤也会降低FRP筋的受拉性能，影响FRP筋在结构中发挥功能，尤其会影响结构的抗震性能。

发明内容

本申请的目的在于提供一种无钢波纹组合筋及其制备方法和应用，旨在一定程度上解决现有FRP筋抗压性能差的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种无钢波纹组合筋，包括：芯部FRP筋、外围FRP波纹管和填充于所述FRP筋和所述FRP波纹管之间间隙的水泥基中间层，所述水泥基中间层的抗压强度不低于100MPa。

第二方面，本申请提供一种无钢波纹组合筋的制备方法，包括以下步骤：

分别制备FRP筋和FRP波纹管；

将所述FRP筋固定在芯部位置，将所述FRP波纹管固定在外围位置，在所述FRP筋和所述FRP波纹管之间间隙填充水泥基材，固化所述水泥基材形成水泥基中间层，得到无钢波纹组合筋；所述水泥基中间层的抗压强度不低于100MPa；

或者，

制备FRP筋，在所述FRP筋的外表面制备波纹形的水泥基中间层；所述水泥基中间层的抗压强度不低于100MPa；在波纹形的所述水泥基中间层的外表面制备FRP波纹管，得到无钢波纹组合筋。

第三方面，本申请提供一种上述的无钢波纹组合筋或者上述方法制备的无钢波纹组合筋至少在沿海基础设施、海洋基础设施、雷达设施、地磁观测站、医疗核磁共振设备结构中应用。