[发明专利]一种FRP型材-UHPC-再生混凝土组合梁

说明书

本发明属于建筑材料及结构工程相关技术领域，并公开了一种FRP型材‑UHPC‑再生混凝土组合梁，该组合梁包括模板以及先后浇筑在其内部的下部浇筑区和上部浇筑区，其中模板由FRP型材制成，并且成型为两端封闭的槽形；下部浇筑区由再生混凝土填充浇筑而成并且构成组合梁的受拉区域；上部浇筑区由UHPC填充浇筑而成并且构成组合梁的受压区域。通过本发明，能够充分融合UHPC的卓越受压性能和FRP的卓越受拉性能，显著减轻了结构的自重，承载力高，材料利用率高；此外由于不考虑混凝土的受拉强度，组合梁的受拉区采用再生混凝土填充，经济效益高，环保性好，具有可持续发展价值，同时可获得外部FRP型材的充分保护，其抗氯离子侵蚀、抗碳化、抗渗透性能大幅度提升。

技术领域

本发明属于建筑材料及结构工程相关技术领域，更具体地，涉及一种FRP型材-UHPC-再生混凝土组合梁。

背景技术

在各类建筑工程施工中，经常需要使用混凝土作为主要材质的组合梁。混凝土是世界上用量最大的人工建筑材料，我国每年用量已超40亿立方米，占世界约50％，总产值超万亿元。但混凝土产业年碳排放量约占人类活动产生总量的8％，约占建筑垃圾总量的60％，造成了严重的环境影响。

目前已开始采用再生混凝土循环利用废弃混凝土，这样不仅可以解决建筑垃圾的处理问题，还能有效减少对天然骨料的开采，是一种绿色可持续发展建筑材料。但是，再生混凝土强度差异性比较明显，且较之普通混凝土材料的各项性能均有所下降，致使其在重要工程中的应用受到极大限制。

此外，建筑领域中广泛存在的问题还在于，普通钢筋混凝土结构易开裂，钢筋易锈蚀，导致耐久性和设计寿命较低(一般为50年)。为此，现有技术中提出了超高性能混凝土(UHPC)的解决方案。UHPC是一种新型高性能水泥基复合材料，其强度、韧性、耐久性均显著优于普通混凝土。

然而，进一步的研究表明，由于UHPC的拉压强度比较高，使得UHPC梁底部发生受拉破坏时，受压区应力往往远未达到UHPC的受压极限承载力；此外，UHPC材料成本一般是普通混凝土的5-10倍，导致其难于广泛应用于工程中。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或需求，本发明的目的在于提供一种FRP型材-UHPC-再生混凝土组合梁，其中通过对整个组合梁的构造组成及布置方式重新进行设计，同时围绕一些关键材质及结构参数进行针对性改进，相应能够充分结合UHPC的卓越受压性能和纤维增强复合材料(FRP)的卓越受拉性能，显著减轻整个结构的自重，承载力高，材料利用率高；由于不考虑混凝土的受拉强度，组合梁的受拉区采用再生混凝土填充，经济效益高，环保性好，具有可持续发展价值。此外，该新型组合梁耐久性好，其中再生混凝土由于有外部FRP型材的保护，其抗氯离子侵蚀、抗碳化、抗渗透性能大幅度提升，而UHPC材料的初始缺陷较少，耐久性较普通混凝土也有多倍的提高。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种FRP型材-UHPC-再生混凝土组合梁，其特征在于，该组合梁包括模板以及先后浇筑在该模板内部的下部浇筑区和上部浇筑区，其中：

所述模板由FRP型材制成永久模板，并且成型为两端封闭的槽形；

所述下部浇筑区由再生混凝土填充浇筑而成且通过第一连接件与所述模板连接成一体；此外，所述再生混凝土内部含有再生混凝土块体或再生混凝土骨料，并且该下部浇筑区构成组合梁的受拉区域；

所述上部浇筑区由UHPC填充浇筑而成且通过第二连接件与所述模板连接成一体，并且该上部浇筑区构成组合梁的受压区域。

作为进一步优选地，所述FRP型材优选为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维或混杂纤维拉挤型材。