[发明专利]高强度混凝土复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种混凝土材料，尤其涉及一种高强度混凝土复合材料及其制备方法和应用。 

背景技术

钢材做结构材料的弱点有三个方面：首先，锈蚀改变结构材料的化学成分，导致钢材丧失原有力学性能，严重影响结构的耐久性；其二，随着经济和科学的发展，人们对建筑材料的需求更高，钢梁、钢筋(钢丝)难以满足要求；其三，钢材是消耗性资源，不可再生，着眼人类长远发展，建筑用材选用非金属材料替代钢材是大势所趋。 

非金属材料具有不锈蚀、无磁性、电磁绝缘性好、重量轻和强度高等优良特性，与钢材相比有其独特的性能和广泛的开发前景。对于采用非金属材料制作的预应力筋(索)，其锚具与钢质锚具有较大的不同，需要研制开发与FRP(Fiber Reinforced Polymer，纤维增强高分子材料)相适应的预应力锚固方式和锚具。 

国内外针对FRP预应力筋材，研制了一些相应锚具，包括：2004年，重庆大学卓静等研制采用Q235钢材制作的用以锚固FRP片材或FRP布材的波浪形锚具，并登记了实用新型专利(ZL02244587.0)；还有东南大学专利锚具(ZL02242609.4；ZL02242610.8；ZL02242611.6；ZL02242612.4)以及柳州欧威姆公司专利锚具(ZL02252685.4；ZL03243747.6)。 

上述锚具均不同程度使用了金属部件，而由于金属部件本身会锈蚀，不能充分发挥FRP的独特优势。本申请人已经研制了FRP质的锚具(ZL200910273443.7)，能够适应工程需要，但是成本较高，因此需进一步研究高强度混凝土锚具，该混凝土锚具不含钢铁材料。 

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种高强度混凝土复合材料及其制备方法和应用。 

本发明的目的是这样实现的： 

一、高强度混凝土复合材料(简称复合材料) 

本复合材料的组分及重量百分比是： 

水：4.9-5.3％； 

水泥：17-19％； 

砂：15-25％； 

硅灰：2.0-2.4％； 

石英粉：2.0-3.0％； 

高效减水剂：0.18-0.20％； 

煅烧铝矾土骨料：45-55％； 

短切芳纶纤维：0.1-0.85％； 

碳纤维布0.5-4.0％。 

重量百分比验证： 

各组分的下限之和小于100％，各组分的上限之和大于100％； 

每一组分的下限与其它组分的上限之和大于或等于100％； 

每一组分的上限与其它组分的下限之和小于或等于100％。 

由此可见，上述组分的重量百分比符合要求。 

二、高强度混凝土复合材料的制备方法(简称方法) 

本方法包括下列步骤： 

①搅拌 

采用强力搅拌机进行搅拌： 

A、首先将砂、石英粉和煅烧铝矾土骨料混合，干搅三分钟； 

B、加入水泥、硅灰和短切芳纶纤维，再加入一半量的水，搅拌三分钟； 

C、加入剩下的水，添加高效减水剂，搅拌六分钟，得浆液； 

②成型 

将所得浆液注入钢模中并包埋缠绕碳纤维布成型，得试样； 

③养护 

试样于24小时后脱模，再在50℃的热水中养护5天，又在220℃的高温下恒温养护2天。 

三、应用 

用于制作一种圆柱体夹片式锚具。 

本复合材料是一种非金属材料，具有下列优点和积极效果： 

①不会锈蚀； 

②电磁绝缘性好，在结构要求没有磁性干扰的情况下，能充分发挥其优势； 

③弹性模量与普通混凝土相近，制成的锚具等配件与其他构件匹配良好； 

④重量轻，能降低结构自重和造价。 

附图说明

图1是本发明的纵向剖视图； 

图2是高强混凝土制锚垫板的主视图； 

图3.1、图3.2分别是高强混凝土制夹片(半边)的主、侧视图。 

图4.1、图4.2分别是FRP筋材的主、侧视图。 

图中： 

10-高强混凝土制锚环； 

20-高强混凝土制锚垫板 

30-高强混凝土制夹片； 

40-FRP(Fiber Reinforced Polymer，纤维增强高分子材料)筋材。 

具体实施方式