[实用新型]一种非粘结性超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁

说明书

本实用新型公开了一种非粘结性超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁，它解决了现有技术中对于混凝土梁的裂缝宽度无法有效控制的问题，通过特定的界面处理，将混凝土层与超高韧性水泥基复合材料保护层进行层间分离，消除层间粘结问题，使两层可相对滑动，避免宏观裂缝的产生，有效抑制裂缝宽度扩展，其技术方案为：包括上下分层邻接设置的混凝土层和超高韧性水泥基复合材料保护层，所述混凝土层和超高韧性水泥基复合材料层的交界面处设置薄膜隔离层，所述超高韧性水泥基复合材料层内部设置碳纤维网。

技术领域

本实用新型涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种非粘结性超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁及方法。

背景技术

目前，钢筋混凝土结构在建筑行业广泛应用，直接影响着工程安全、经济和耐久性能。对于钢筋混凝土结构来讲，外界大气中的二氧化碳、水蒸气、氧气和氯离子等一旦进入到混凝土内部，并且到达钢筋所在的位置，会引起钢筋锈蚀，进而导致钢筋混凝土结构的失效。为防止钢筋锈蚀，通常采取的措施是在钢筋外侧设置30mm—40mm的保护层。但由于混凝土自身的缺陷，如抗拉强度低、抗裂能力差、脆性大等，在荷载作用下，保护层的开裂几乎是无法避免的。一旦保护层出现较大的裂缝，外界大气中有害物质进入到混凝土内部，就会造成钢筋锈蚀。已有大量研究表明，钢筋的锈蚀率与有害物质渗入到混凝土构件的速率有关。而且在同样的保护层厚度和环境条件下，裂缝宽度越大，钢筋越易于锈蚀。因此，为防止钢筋锈蚀，提高结构的耐久性，如何控制保护层的裂缝宽度是解决问题的关键。

将功能梯度这一概念用于水泥基材料来提高其性能无疑是一种有效可行的方法。许多科学工作者为此做了大量的研究工作，比如，Maalej等提出了使用超高韧性水泥基复合材料替换受拉区钢筋两侧各一倍保护层厚度范围内的混凝土的这一理念，并开展了相关试验研究。超高韧性水泥基复合材料最早是由美国密歇根大学Li V C教授率领密歇根大学先进土木工程材料研究实验室进行研究开发。试验研究发现，该种复合材料无论是在拉伸还是弯曲荷载作用下都表现出明显的应变硬化特征，可以将传统水泥基材料在抗拉荷载下单一裂纹的宏观开裂模式转化为多条细密裂纹的微观开裂模式，具有非常显著的韧性和优良的耐久性。近年来，超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁在混凝土结构领域的应用也越来越引起我国广大研究者们的重视，例如，徐世烺团队率先开展了超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁受弯性能的研究工作，对超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁在整个加载过程中的内力变化及裂缝发展进行了相关探讨。扬州大学李志华等人提出了一种特殊界面形式的高强钢筋功能梯度混凝土梁，用于消除界面不连续性弱区。

但就以上提到的超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁而言，其混凝土层与超高韧性水泥基复合材料保护层均是粘结为一个整体，两层之间无法相对运动。在荷载作用下，两层共同受力，仍会出现局部性裂缝集中现象，而在保护层上也会出现较大的宏观裂缝，从而不能充分利用超高韧性水泥基复合材料优异的延展性，不能有效的控制裂缝宽度，抵抗钢筋的锈蚀，进而影响结构的耐久性能。

综上所述，现有技术中对于混凝土梁的裂缝宽度无法有效控制的问题，尚缺乏有效的解决方案。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种非粘结性超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁，通过特定的界面处理，将混凝土层与超高韧性水泥基复合材料保护层进行层间分离，消除层间粘结问题，使两层可相对滑动，避免宏观裂缝的产生，有效抑制裂缝宽度扩展；

进一步的，本实用新型采用下述技术方案：

一种非粘结性超高韧性水泥基复合材料功能梯度梁，包括上下分层邻接设置的混凝土层和超高韧性水泥基复合材料保护层，所述混凝土层和超高韧性水泥基复合材料层的交界面处设置薄膜隔离层，所述超高韧性水泥基复合材料层内部设置碳纤维网。

进一步的，所述超高韧性水泥基复合材料保护层两端部设置锚固端。

进一步的，所述锚固端的高度高于超高韧性水泥基复合材料保护层的高度。