一种抗冲击的混凝土层叠复合材料

技术领域

本发明涉及混凝土领域，尤其是涉及一种抗冲击的混凝土层叠复合材料。

背景技术

现有钢筋混凝土虽然很大程度提高了强度和韧性，但在垂直钢筋方向受载时，构件内钢筋与混凝土基体存在不连续，导致存在承载薄弱区(即没有钢筋区域)。专利CN202310149148.0公布了一种FRP增强UHPC板抗剪加固钢筋混凝土梁的方法，此方法增加了一个FRP板条,使得UHPC板固定于混凝土梁的侧面，但此方法增加了用料量，增大了成本。

层叠复合材料可以充分发挥各自的优势，可增加对混凝土的约束力，从而提高混凝土的强度和延性，极大地改善材料的断裂韧性、冲击韧性、磨损、腐蚀等许多性能，具有更强稳定性和整体性。本发明提供了一种抗冲击的混凝土层叠复合材料。采用带孔的不锈钢片，一方面利用钢片层自身强度高和韧性好，另一方面可利用骨料穿插在不锈钢片孔洞中的“针扎效应”起到载荷传递，同时加强混凝土与不锈钢片的结合。在同等用钢量下，层合钢片与混凝土基体的界面面积将增加，有利于传递载荷，从而更有效提升混凝土的强度和韧性，尤其提高抗冲击性能。因此，本发明提出的混凝土层叠复合材料具有良好市场推广潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种强度高、抗冲击性能好的混凝土层叠复合材料。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种抗冲击的混凝土层叠复合材料，其特征在于，所述层叠复合材料由不锈钢片和混凝土组成。

进一步的，所述不锈钢片表面带孔，孔的分布呈等边三角形。

进一步的，所述孔径的尺寸应介于混凝土中最大骨料粒径的1.2倍至2.0倍之间。

进一步的，所述孔间距应介于孔径尺寸2.0倍至3.0倍之间。

进一步的，所述不锈钢片之间的距离应介于孔径尺寸的2.0倍至3.0倍之间。

进一步的，所述不锈钢片的边界与混凝土边界的距离应满足相关规范规定的钢筋混凝土保护层厚度要求。

进一步的，所述层叠复合材料可根据性能要求制备含有不同层数不锈钢片的复合材料。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：

采用带孔的不锈钢片，一方面利用钢片层自身强度高和韧性好，另一方面可利用骨料穿插在不锈钢片孔洞中的“针扎效应”起到载荷传递，同时加强混凝土与不锈钢片的结合。在同等用钢量下，层合钢片与混凝土基体的界面面积将增加，有利于传递载荷，从而更有效提升混凝土的强度和韧性，尤其提高抗冲击性能。

附图说明

图1为本发明抗冲击的混凝土层叠复合材料采用的不锈钢片示意图；

图2为本发明抗冲击的混凝土层叠复合材料的剖面示意图；

图3为本发明抗冲击的混凝土层叠复合材料制备后的实际图；

图4为本发明抗冲击的混凝土层叠复合材料冲击实验后的表面裂缝实际图；

表1为本发明抗冲击的混凝土层叠复合材料抗压、抗折、冲击实验后的抗压强度、抗折强度、裂缝长度、宽度和长度；

1、圆形孔洞；2、连续不锈钢片；3、钢纤维混凝土浆体。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明。

实施例一

一种抗冲击的混凝土层叠复合材料，包括以下步骤：

(1)层叠复合材料制备原料包括水泥、砂、不锈钢片、减水剂。设计水灰比为0.39，砂灰比为2.7，减水剂掺量为1％。水泥的密度为3.12g/cm

(2)将厚度为1.0mm的不锈钢片裁剪成35mm×150mm的长方形片。

(3)对不锈钢片进行打孔，每个不锈钢片各打10个孔，孔径8mm。

(4)制作三层复合材料，每层不锈钢片之间采用混凝土进行粘接。

(5)将制备好的层叠复合材料放在尺寸为40mm×40mm×160mm的模具进行表面覆膜，24小时后拆模，放在温度为20℃、湿度为95％以上的标准养护室内养护28天。

(6)对层叠复合材料进行抗压强度、抗折强度测试，采用落锤冲击仪进行冲击试验。

分析表明，当孔径为8mm，采用3层不锈钢片制备的层叠复合材料，其抗压强度、抗折强度均大于素混凝土，抗压强度提高了18.80％，抗折强度提高了9.99％。素混凝土在冲击试验后发生破坏，层叠复合材料表面则仅出现明显的裂缝，未发生断裂破坏，表明相较于素混凝土，层叠复合材料的抗冲击性能提高。

实施例二

一种抗冲击的混凝土层叠复合材料，包括以下步骤：

(1)层叠复合材料制备原料包括水泥、砂、不锈钢片、减水剂。设计水灰比为0.39，砂灰比为2.7，减水剂掺量为1％。水泥的密度为3.12g/cm

(2)将厚度为1.0mm的不锈钢片裁剪成35mm×150mm的长方形片。

(3)对不锈钢片进行打孔，每个不锈钢片各打10个孔，孔径8mm。

(4)制作四层复合材料，每层不锈钢片之间采用混凝土进行粘接。

(5)将制备好的层叠复合材料放在尺寸为40mm×40mm×160mm的模具进行表面覆膜，24小时后拆模，放在温度为20℃、湿度为95％以上的标准养护室内养护28天。

(6)对层叠复合材料进行抗压强度、抗折强度测试，采用落锤冲击仪进行冲击试验。

分析表明，当孔径为8mm，采用4层不锈钢片制备的层叠复合材料，其抗压强度、抗折强度均大于素混凝土，抗压强度提高了12.39％，抗折强度提高了27.43％。素混凝土在冲击试验后发生破坏，层叠复合材料表面则仅出现明显的表面裂缝。当不锈钢片由3层变为4层时，层叠复合材料的抗压强度降低，抗折强度增加，裂缝的长度、宽度和深度均有所下降，表明其抗冲击性能提高。

实施例三

一种抗冲击的混凝土层叠复合材料，包括以下步骤：

(1)层叠复合材料制备原料包括水泥、砂、不锈钢片、减水剂。设计水灰比为0.39，砂灰比为2.7，减水剂掺量为1％。水泥的密度为3.12g/cm

(2)将厚度为1.0mm的不锈钢片裁剪成35mm×150mm的长方形片。

(3)对不锈钢片进行打孔，每个不锈钢片各打10个孔，孔径10mm。

(4)制作三层复合材料，每层不锈钢片之间采用混凝土进行粘接。

(5)将制备好的层叠复合材料放在尺寸为40mm×40mm×160mm的模具进行表面覆膜，24小时后拆模，放在温度为20℃、湿度为95％以上的标准养护室内养护28天。

(6)对层叠复合材料进行抗压强度、抗折强度测试，采用落锤冲击仪进行冲击试验。

分析表明，当孔径为10mm，采用3层不锈钢片制备的层叠复合材料，其抗压强度、抗折强度均大于素混凝土，抗压强度提高了18.66％，抗折强度提高了16.32％。素混凝土在冲击试验后发生断裂破坏，层叠复合材料表面则仅出现明显的裂缝。与8-3复合材料相比，其抗压强度变化不大，抗折强度提高，抗冲击性能降低，但仍高于素混凝土。

实施例四

一种抗冲击的混凝土层叠复合材料，包括以下步骤：

(1)层叠复合材料制备原料包括水泥、砂、不锈钢片、减水剂。设计水灰比为0.39，砂灰比为2.7，减水剂掺量为1％。水泥的密度为3.12g/cm

(2)将厚度为1.0mm的不锈钢片裁剪成35mm×150mm的长方形片。

(3)对不锈钢薄片进行打孔，每个不锈钢片各打10个孔，孔径10mm。

(4)制作四层复合材料，每层不锈钢片之间采用混凝土进行粘接。

(5)将制备好的层叠复合材料放在尺寸为40mm×40mm×160mm的模具进行表面覆膜，24小时后拆模，放在温度为20℃、湿度为95％以上的标准养护室内养护28天。

(6)对层叠复合材料进行抗压强度、抗折强度测试，采用落锤冲击仪进行冲击试验。

分析表明，当孔径为10mm，采用4层不锈钢片制备的层叠复合材料，其抗压强度、抗折强度均大于素混凝土，抗压强度提高了12.11％，抗折强度提高了42.05％。此条件下，层叠复合材料表现出较好的抗冲击性和较高的强度。

表1

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。