[发明专利]一种海砂混凝土受弯构件

说明书

技术领域

本发明是一种海砂混凝土受弯构件，特别是一种FRP筋海砂混凝土受弯构件，属于海砂混凝土受弯构件的改造技术。

背景技术

近年来，国外对FRP筋(FRP：Fiber Reinforced Plastics Bar纤维复合增强材料)在土木工程中应用技术的研究工作日趋系统化，并在工程中得到成功应用，而且基于FRP筋在氯离子环境中的耐久性，采用海砂替代河砂、FRP筋替代钢筋的高性能FRP筋海砂混凝土材料及结构体系具有广泛的应用前景，符合国家产业政策，符合国家大力推进节能减排的战略方向，对建筑材料、建筑技术、相关上下游产业都会又明显的带动作用，决定了其产业可持续发展，并能推动相关产业联动发展。FRP筋在具有较强腐蚀性的海砂混凝土中替代钢筋的应用研究受到广泛关注。

另外，随着城市化的发展，全国各地大兴土木，作为混凝土骨料的砂石用量剧增，对河砂过度的开采已对河流、土壤、地下水等生态环境造成了巨大破坏。因此，人们考虑利用海砂代替河砂作为建筑用砂生产混凝土，以缓解河砂短缺问题，同时避免过度开采而带来的生态环境问题。海砂混凝土的发展可以高效利用海洋资源，其应用可推动沿海地区经济的发展。由于海砂中所含的氯离子会严重腐蚀钢筋，使得结构整体承载力下降并导致房屋坍塌等严重工程事故，长期以来国内外的专家学者一直致力于探索消除海砂中氯离子影响的各种方法和途径的研究，但都未达到理想的效果，因此海砂也由于技术原因一直不能得到有效资源化利用。

海砂的利用研究在沿海地区比较活跃，广东省对海砂的研究主要是去除氯离子的方法研究，包括碱性溶液洗涤和自来水冲洗，但存在很多问题，一是不能根除氯离子的存在，二是清除成本也比较高，工业化生产的前景不明显。通过对海砂混凝土材料力学性能、物理性能研究以及FRP筋混凝土构件的力学性能研究发现，通过FRP筋替代钢筋开发FRP筋海砂混凝土材料，可以提高混凝土材料的耐腐蚀性能，特别适用于沿海地区湿热环境下对混凝土材料性能的需求。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种提高抗剪性能,降低筋材脆性影响,且防腐蚀性能优越,施工简便,受力性能良好的海砂混凝土受弯构件。本发明不但轻质高强，还可以显著提高混凝土结构的使用寿命，大幅度地节约维修成本。

本发明的技术方案是：本发明的海砂混凝土受弯构件，包括有海砂混凝土、FRP纵筋，海砂混凝土内设置有沿受弯构件的长度方向设置的FRP纵筋及设置有沿受弯构件的宽度方向设置的FRP横筋，FRP纵筋与FRP横筋通过连接件绑扎成构件筋材骨架，其中海砂混凝土内还偏心设置有FRP管。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1）本发明受剪性能有效提高。本发明的参考混凝土受弯构件主应力迹线的发展趋势，布置垂直于主拉应力迹线FRP之字形筋，以限制斜裂缝的发展，使受弯构件获得更好的受剪承载力。据现有受剪性能理论和梁受剪试验结果预测受剪承载力约提高30%左右。

2）本发明的延性得以改善。本发明在接近受拉的区域设置FRP管，使得构件截面刚度有所加强，有利于改善FRP筋海砂混凝土受弯构件的延性。据现有延性分析理论和试验结果预测构件破坏时将减缓突然性，构件受力变形均匀且充分。

3）本发明的受弯性能优良。本发明的FRP筋和FRP管具有明显优于钢筋的抗拉强度，能够使构件获得更高受弯承载力。据现有受弯性能理论和梁受弯试验结果预测受弯承载力约提高30～40%。

4）本发明耐腐蚀性能好。本发明的FRP材料对于腐蚀环境并不敏感，适合作为受力材料用于桥梁等室外结构或海洋工程。

5）本发明的经济效益能够充分发挥。充分利用高性能材料解决海砂资源难以利用的难题，缓解过度开采河砂带来的生态问题，带来积极的经济效应。

本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的新型FRP筋海砂混凝土受弯构件。

附图说明

图1是本发明设有FRP之字形筋、沿受弯构件的宽度方向的截面为矩形截面且内置圆形FRP管的海砂混凝土受弯构件的示意图；

图2是本发明设有FRP之字形筋、沿受弯构件的宽度方向的截面为矩形截面且内置矩形FRP管的海砂混凝土受弯构件的示意图。

图3是本发明设有FRP之字形筋的海砂混凝土受弯构件的沿长度方向的截面示意图。

图4是本发明设有FRP箍筋、沿受弯构件的宽度方向的截面为矩形截面且内置圆形FRP管的海砂混凝土受弯构件的示意图；

图5是本发明设有FRP箍筋筋、沿受弯构件的宽度方向的截面为矩形截面且内置方形FRP管的海砂混凝土受弯构件的示意图；