CN208685934U - 一种frp组合筋及含有该组合筋的混凝土构件 - Google Patents
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Abstract
一种FRP组合筋及含有该组合筋的混凝土构件，主要用于解决单纯的FRP筋应用于混凝土中导致结构延性较低的问题，所述FRP组合筋包括有FRP实心杆、FRP空心套管和高强灌浆料，所述FRP空心套管为圆环形横截面，所述FRP实心杆穿设在所述FRP空心套管内且穿设在该FRP空心套管轴线上，所述FRP实心杆的端部伸出所述FRP空心套管端部之外，穿设在所述FRP空心套管内的所述FRP实心杆外壁与所述FRP空心套管内壁之间形成空隙，该空隙内填充所述高强灌浆料，所述FRP组合筋整体结构简单、质量较轻，与混凝土结合可以有效提高结构的延性，主要用于建筑结构中取代传统FRP筋或传统受力钢筋。
Description
技术领域
本实用新型涉及FRP材料应用在混凝土结构中的建筑领域，具体涉及具有高强度、高延性的可代替FRP筋及普通钢筋的一种FRP组合筋，并且涉及一种含有该种FRP组合筋的混凝土构件。
背景技术
建筑施工中，钢筋具有较好的强度和抗弯拉强度而被大量使用，在混凝土构件中，钢筋骨架不仅形成了混凝土构件形状的雏形，最主要的是钢筋骨架在混凝土构件中承担一定的抗变形能力，弥补了普通混凝土抗变形能力差的问题，进而大量的钢筋被应用于房建、桥梁等市政建筑上。
目前建筑领域已经将FRP筋应用于建筑混凝土结构中，基于FRP筋本身材料具有较高的抗拉能力，其与混凝土结合表现出较高的抗拉性能，由于FRP材料表现出线性弹性，其持续直至达到最终的脆性破裂，暴露出FRP筋应用于建筑混凝土结构中的缺点，就是这种应用FRP筋的混凝土的延展性不高。
实用新型内容
一、解决的技术问题
本实用新型针对现有技术的不足，推出一种将FRP材料与高强灌浆料结合在一起形成一种新型的高强度、高延性FRP组合筋，可以代替传统钢筋混凝土中受力主筋，该种组合筋借助FRP材料本身抗拉强度大的优点，而且与混凝土结合可以使混凝土结构具有较好的延展性。
二、具体技术方案
实现原理：一种FRP组合筋，包括有FRP实心杆(1)、FRP空心套管(4) 和高强灌浆料(2)，所述FRP实心杆(1)穿设在所述FRP空心套管(4)内且穿设在该FRP空心套管(4)轴线上，所述FRP实心杆(1)与所述FRP空心套管(4)之间填充所述高强灌浆料(2)。
工作原理：本实用新型是采用FRP碳纤维材料的组合形式代替传统混凝土建筑中的普通受力钢筋，制作过程首先是将所述FRP实心杆穿设在所述FRP空心套管内，且该FRP实心杆的位置与所述FRP空心套管的轴线位置重合，之后在所述FRP实心杆外壁与所述FRP空心套管内壁之间浇筑所述高强灌浆料，待浇筑之后的所述高强灌浆料硬化完成之后就可以将所述FRP组合筋应用于工程建筑结构中的受力部位，代替传统工程建筑结构中受力部位的受力钢筋。
作为优选：所述FRP空心套管(4)壁厚为x，所述FRP空心套管(4)内径为y，所述FRP实心杆(1)直径为z，x:y:z＝0.33:76:(10～30)，按照所述比例安装所述FRP空心套管(4)和所述FRP实心杆(1)，并在所述FRP空心套管(4)、FRP实心杆(1)之间填充所述高强灌浆料(2)，可以提高所述高强度、高延性FRP组合筋的组合强度。
作为优选：所述FRP空心套管(4)内壁上分布有均匀的粗糙凸起(3)，该粗糙凸起(3)与所述FRP空心套管(4)一体成型，所述粗糙凸起(3)均匀分布在所述FRP空心套管(4)内壁上，主要作用就是在浇筑所述高强灌浆料(2) 时，该高强灌浆料(2)通过所述粗糙凸起(3)可以与所述FRP空心套管(4) 固结的更加牢固，从而增强了所述FRP组合筋的整体强度。
作为优选：所述FRP实心杆(1)端部伸出所述FRP空心套管(4)端部外，将所述FRP实心杆(1)端部露出所述FRP空心套管(4)端部之外，主要是在浇筑所述高强灌浆料(2)时可以保证该高强灌浆料(2)被充分地浇筑到所述 FRP实心杆(1)与所述FRP空心套管(4)之间形成的空隙中，从而保证了所述高强度、高延性FRP组合筋制作过程中的质量控制，进而保证该高强度、高延性FRP组合筋的整体强度。
作为优选：所述FRP空心套管(4)采用双层碳纤维布制成，双层碳纤维布之间涂刷粘合剂，采用双层碳纤维布制成所述FRP空心套管(4)，可以有效减轻所述FRP组合筋的整体重量，并且在双层碳纤维布之间涂刷粘合剂，可以有效增强双层碳纤维布之间的整体强度；所述FRP实心杆(1)为多股连续碳纤维进过胶合、挤压并拉拔成型，所述FRP实心杆(1)所用材料和整个加工工艺可以大幅度提高所述FRP组合筋的整体强度，提高抗拉性能，减小了建筑结构因受到拉拔剪切力造成的破坏。
作为优选：一种混凝土构件，该混凝土构件从内到外由混凝土本体(7)、所述FRP组合筋、箍筋(6)和混凝土保护层(5)组成；
所述FRP组合筋安装在所述箍筋(6)内侧且垂直所述箍筋(6)所在的平面，所述FRP组合筋浇筑在所述混凝土本体(7)内且靠近所述混凝土本体(7) 边缘，所述箍筋(6)浇筑在所述混凝土本体(7)与混凝土保护层(5)的交界处，所述混凝土保护层(5)浇筑在所述箍筋(6)外侧。
通过将所述FRP组合筋与所述箍筋(6)组合安装，可以进一步借助所述箍筋(6)的抗拉、延性等力学性能提高含有所述FRP组合筋的混凝土构件的整体强度和延性。
本实用新型的有益效果为：
本实用新型主要包括有FRP实心杆、FRP空心套管和高强灌浆料，结构简单，整体性好，具有较好的延展性和抗拉性能；所述FRP实心杆、FRP空心套管均采用碳纤维材料制成，碳纤维材料具有较大的强度，因此提高了所述FRP 组合筋的整体强度，从而保证了该FRP组合筋与混凝土结合之后所体现出来的高强度、高延性，减少了建筑构件因受到拉拔剪切力造成的破坏。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为FRP组合筋在建筑结构中的应用效果图；
图3为FRP筋、FRP组合筋、普通钢筋分别应用在混凝土中三种混凝土截面的弯矩曲率图。
附图标记说明：1FRP实心杆，2高强灌浆料，3粗糙凸起，4FRP空心套管， 5混凝土保护层，6箍筋，7混凝土本体。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示：一种FRP组合筋，由FRP实心杆1、FRP空心套管4和高强灌浆料2组成，所述FRP空心套管4采用双层碳纤维布制成，双层碳纤维布之间涂刷粘合剂，该粘合剂为环氧树脂胶，所述FRP实心杆1为多股连续碳纤维进过胶合、挤压并拉拔成型，所述FRP空心套管4壁厚为0.33毫米，所述FRP 空心套管4内径为76毫米，所述FRP实心杆1直径为三种规格，分别为10毫米、20毫米和30毫米，所述FRP实心杆1穿设在所述FRP空心套管4内且穿设在该FRP空心套管4轴线上，所述FRP实心杆1与所述FRP空心套管4之间填充所述高强灌浆料2，所述FRP实心杆1端部伸出所述FRP空心套管4端部外且伸出所述FRP空心套管4端部3-5厘米，主要是在填充所述高强度灌浆料2 时，可以方便观察所述高强度灌浆料2在所述所述FRP实心杆1与所述FRP空心套管4之间的充满程度，将所述FRP实心杆1端部伸出所述FRP空心套管4端部外且伸出所述FRP空心套管4端部外3-5厘米，主要是为了在放置所述FRP 组合筋时防止所述FRP空心套管4与地面直接接触，即是防止所述FRP组合筋被污染，在对所述FRP组合筋进行安装时，切除所述FRP实心杆1伸出所述FRP 空心套管4端部的部分。
如图2所示：一种混凝土构件，由混凝土本体7、所述FRP组合筋、箍筋6 和混凝土保护层5组成，所述箍筋6为普通钢筋弯制成型的箍筋；所述FRP组合筋安装在所述箍筋6内侧且垂直所述箍筋6所在的平面，所述FRP组合筋浇筑在所述混凝土本体7内且靠近所述混凝土本体7边缘，所述箍筋6浇筑在所述混凝土本体7与混凝土保护层5的交界处，所述混凝土保护层5浇筑在所述箍筋6外侧，充分利用普通钢筋的延性，提高混凝土构件的整体延性和抗裂性能。
如图3所示：采用控制变量原则，将FRP筋、FRP组合筋和普通钢筋分别等量、等位置应用在混凝土中，待三种混凝土达到相同的表面强度之后，分别对三种结构混凝土的横截面施加弯矩进行弯矩曲率检测，图中横坐标代表曲率，纵坐标代表弯矩，从图中可以看出：FRP筋应用在混凝土中的混凝土截面可承受的外力最大，FRP组合筋应用在混凝土中的混凝土截面可承受的外力次之，普通钢筋应用在混凝土中的混凝土截面可承受的外力最小，含有FRP筋的混凝土具有最大的抗拉强度，但是达到一定的抗拉强度之后瞬间出现断裂，因此含有FRP筋的混凝土几乎没有延展性，这种混凝土脆裂性强，不适合用于重要混凝土结构；而FRP组合筋应用在混凝土中的混凝土截面相比普通钢筋应用于混凝土的截面相比，FRP组合筋应用在混凝土中的混凝土截面具有更高的抗拉强度，且从图中可以看出FRP组合筋应用在混凝土中使得混凝土具有较好的延展性，也就是说当含FRP组合筋的混凝土与含普通钢筋的混凝土在相同的延性变形条件下，该含FRP组合筋的混凝土能承受更大的外力，综合比较，FRP组合筋更适用于大型重要的混凝土结构建筑。
工作原理：将所述FRP实心杆1穿设在所述FRP空心套管4内且固定在该 FRP空心套管4的轴线位置，之后在所述FRP实心杆1外壁与所述FRP空心套管4内壁之间的空隙浇筑所述高强灌浆料2，待所述高强灌浆料2与所述FRP 实心杆1、FRP空心套管4固结到一定程度之后，就可以将所述FRP组合筋应用在建筑结构中替代普通受力钢筋，该FRP组合筋与传统钢筋相比具有更大的强度，能够与混凝土结合提供较好的结构延展性，提高了建筑结构的抗破坏能力。
尽管已示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求限定为准。
Claims (6)
1.一种FRP组合筋，其特征在于：包括有FRP实心杆(1)、FRP空心套管(4)和高强灌浆料(2)，所述FRP实心杆(1)穿设在所述FRP空心套管(4)内且穿设在该FRP空心套管(4)轴线上，所述FRP实心杆(1)与所述FRP空心套管(4)之间填充所述高强灌浆料(2)。
2.根据权利要求1所述的一种FRP组合筋，其特征在于：所述FRP空心套管(4)壁厚为x，所述FRP空心套管(4)内径为y，所述FRP实心杆(1)直径为z，x:y:z＝0.33:76:(10～30)。
3.根据权利要求2所述的一种FRP组合筋，其特征在于：所述FRP空心套管(4)内壁上分布有均匀的粗糙凸起(3)，该粗糙凸起(3)与所述FRP空心套管(4)一体成型。
4.根据权利要求3所述的一种FRP组合筋，其特征在于：所述FRP实心杆(1)端部伸出所述FRP空心套管(4)端部外。
5.根据权利要求4所述的一种FRP组合筋，其特征在于：所述FRP空心套管(4)采用双层碳纤维布制成，双层碳纤维布之间涂刷粘合剂，所述FRP实心杆(1)为多股连续碳纤维进过胶合、挤压并拉拔成型。
6.一种混凝土构件，其特征在于：该混凝土构件从内到外由混凝土本体(7)、任一项权利要求1～5所述的FRP组合筋、箍筋(6)和混凝土保护层(5)组成；
所述FRP组合筋安装在所述箍筋(6)内侧且垂直所述箍筋(6)所在的平面，所述FRP组合筋浇筑在所述混凝土本体(7)内且靠近所述混凝土本体(7)边缘，所述箍筋(6)浇筑在所述混凝土本体(7)与混凝土保护层(5)的交界处，所述混凝土保护层(5)浇筑在所述箍筋(6)外侧。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110173077A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-08-27 | 福州大学 | 一种内置frp筋的型钢-混凝土组合l形柱 |
| CN112282216A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-01-29 | 中城建第十三工程局有限公司 | 一种自监测筋材结构 |
| CN112360059A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-12 | 东南大学 | 一种采用frp组合筋的先张预应力叠合梁及其施工方法 |
| CN115961737A (zh) * | 2023-01-13 | 2023-04-14 | 华中科技大学 | 一种frp双管增强超高性能混凝土组合筋及其应用 |
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2018
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