專利名稱：防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管及方法，屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼筋銹蝕是影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素。由于混凝土配置原料中不可避免的含有氯離子等有害物質(zhì)，鋼筋的初始銹蝕幾乎不可避免。鋼筋銹蝕后，銹蝕物造成體積膨脹，會(huì)導(dǎo)致包裹在鋼筋外圍的混凝土開(kāi)裂?；炷灵_(kāi)裂后，外界有害物質(zhì)會(huì)更容易侵入鋼筋界面，造成鋼筋銹蝕更加嚴(yán)重。因此，研究一種可以避免混凝土開(kāi)裂導(dǎo)致鋼筋進(jìn)一步銹蝕的方法是非常重要的。目前的鋼筋防銹方法大多是直接對(duì)鋼筋進(jìn)行處理，如對(duì)鋼筋涂刷防銹漆、鋼筋外加電流陰極保護(hù)或?qū)︿摻钔獗砻孢M(jìn)行電鍍處理等。但涂刷防銹漆會(huì)減小鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)應(yīng)力，降低鋼筋與混凝土的協(xié)同工作性能；鋼筋外加電流陰極保護(hù)的操作復(fù)雜，且需要永久消耗電能；鋼筋表面電鍍處理大大增加了成本，只適合局部使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土銹脹開(kāi)裂的套管及方法，套管能夠在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，增強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管，包括一圓筒狀套管，沿所述套管的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空，碳纖維束呈螺旋狀纏繞在套管的側(cè)面上，碳纖維束的兩端分別錨固在套管的兩個(gè)端面上。優(yōu)選地，所述套管的兩端各設(shè)有一個(gè)定位凹槽，所述碳纖維束的兩端分別定位在所述定位凹槽中并錨固在套管的端面上。進(jìn)一步地，所述套管筒壁內(nèi)沿長(zhǎng)度方向預(yù)埋一根鋼棒，所述鋼棒兩端均露出套管的端面，形成左伸出部和右伸出部，所述左伸出部和右伸出部均帶有螺紋，所述碳纖維束的兩端分別纏繞在左伸出部和右伸出部上，并由螺母緊固。更進(jìn)一步地，所述碳纖維束在左伸出部和右伸出部上的纏繞方向與所述螺母的擰緊方向一致。更進(jìn)一步地，所述鋼棒的直徑為所述套管筒壁壁厚的1/3。優(yōu)選地，所述套管采用細(xì)骨料混凝土或等強(qiáng)度的水泥砂漿預(yù)制。優(yōu)選地，所述螺旋狀鏤空的螺距與所述碳纖維束的纏繞螺距相同。本發(fā)明還提供了一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法，其包括以下步驟1)在多根縱筋的外圍綁扎一圈箍筋；2)在每根縱筋上套上一根預(yù)制好的套管；所述套管為圓筒狀，沿所述套管的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空，碳纖維束呈螺旋狀纏繞在套管的側(cè)面上，碳纖維束的兩端分別錨固在套管的兩個(gè)端面上；3)在所述縱筋的外圍再綁扎下一圈箍筋，使所述套管位于相鄰的兩圈箍筋之間；4)在每根縱筋上再套上一根套管；5)依次重復(fù)上述步驟1)至4)，形成由多根縱筋和多圈箍筋構(gòu)成的鋼筋籠；6)在鋼筋籠上澆筑混凝土。優(yōu)選地，每根套管的長(zhǎng)度L、外徑D1及內(nèi)徑D2采用如下公式計(jì)算L = s-d' -10D1 = 3d+3D2 = d+3式中，s——箍筋間距；d'——箍筋直徑；d——縱筋直徑。本發(fā)明的套管，利用碳纖維絲束高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量及其良好的耐久性能，在鋼筋發(fā)生初始銹蝕后碳纖維絲束被動(dòng)受拉，控制混凝土銹脹裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。本發(fā)明的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法中，采用如上結(jié)構(gòu)的套管，其利用碳纖維絲束為包裹在鋼筋外圍的混凝土提供持久約束力。


圖1為本發(fā)明的鋼筋籠結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2為本發(fā)明套管的截面圖。圖3為圖2的左視圖。圖4為本發(fā)明套管結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為套管左端部的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2和圖4所示，本發(fā)明的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管，套管1套在縱筋2上，套管1的外表面澆筑有混凝土，套管1為圓筒狀，套管1的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空8，有利于澆筑混凝土構(gòu)件時(shí)振搗充分，防止混凝土或砂漿與縱筋之間不能很好粘結(jié)。套管1采用與外表面澆筑的混凝土相同材料的細(xì)骨料混凝土或等強(qiáng)度的水泥砂漿預(yù)制，套管筒壁內(nèi)沿長(zhǎng)度方向預(yù)埋有一根鋼棒4，鋼棒4兩端均露出套管1的端面，形成左伸出部41和右伸出部42，左伸出部41和右伸出部42的長(zhǎng)度為10mm，套管1的兩端部分別設(shè)有定位凹槽11、12，碳纖維束5的兩端分別定位在定位凹槽11、12中并錨固在套管1的端面上，具體地，碳纖維束5的左端固定在左伸出部41上，碳纖維束5的左端從一側(cè)的定位凹槽11處穿入拉緊并以螺旋狀纏繞在套管1的側(cè)面，碳纖維束5的右端從定位凹槽12處穿出后拉緊并固定在右伸出部42上，螺旋纏繞在套管1側(cè)面的碳纖維束5可提供握裹力，防止混凝土構(gòu)件銹脹開(kāi)裂。定位凹槽11、12可控制碳纖維束5的定位，其尺寸以滿足碳纖維束5不滑移為標(biāo)準(zhǔn)。
如圖5所示，左伸出部41和右伸出部42均帶有螺紋，碳纖維束5的左端纏繞在左伸出部41后通過(guò)第一螺母6、第一墊圈7固定，碳纖維束5的右端纏繞在右伸出部42后通過(guò)第二螺母、第二墊圈固定。碳纖維束5在左伸出部41的纏繞方向與第一螺母6的擰緊方向一致，碳纖維束5在右伸出部42的纏繞方向與所述第二螺母的擰緊方向一致，第一螺母和第二螺母分別根據(jù)鋼棒兩端螺紋確定其型號(hào)，第一墊圈和第二墊圈可以增大受力面積， 同時(shí)避免螺母對(duì)碳纖維束的直接擠壓，并防止碳纖維絲束5在第一螺母或第二螺母下被擰斷。如圖4所示，螺旋狀鏤空8的螺距&與螺旋狀碳纖維束5的纏繞螺距S1相同。其中，鋼棒4的直徑為套管1筒壁壁厚的1/3。本發(fā)明的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法，其包括以下步驟1)在多根縱筋2的外圍綁扎一圈箍筋3 ；2)在每根縱筋2上套上一根預(yù)制好的套管1，套管1的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空8，碳纖維束5呈螺旋狀纏繞在套管1的側(cè)面上，碳纖維束5的兩端分別錨固在套管1的兩個(gè)端面上，套管的筒壁內(nèi)沿長(zhǎng)度方向預(yù)埋一根鋼棒4，其中套管1的長(zhǎng)度L、外徑D1、內(nèi)徑&以及鋼棒4的直徑Φ采用如下公式計(jì)算L = s-d' -10D1 = 3d+3D2 = d+3
Γ , D, -D7 / D, -D7φ = ^——/3 = ——
2 / 6式中，s——箍筋間距；d'——箍筋直徑；d——縱筋直徑；φ——鋼棒的直徑；3)在縱筋2的外圍再綁扎下一圈箍筋3，使得套管1位于相鄰的兩圈箍筋3之間；4)在每根縱筋2上再套上一根套管1 ；5)依次重復(fù)步驟1)和4)，形成由多根縱筋和多圈箍筋構(gòu)成的鋼筋籠；6)在鋼筋籠上澆筑混凝土。本發(fā)明的縱筋2、箍筋3、預(yù)制套管使用的細(xì)骨料混凝土或等強(qiáng)度的水泥砂漿均采用構(gòu)件設(shè)計(jì)使用的強(qiáng)度等級(jí)和和配方，碳纖維絲束5可采用市場(chǎng)常用的類型，根據(jù)預(yù)計(jì)的銹脹應(yīng)力確定絲束的K數(shù)和纏繞圈數(shù)。本發(fā)明的套管，利用碳纖維絲束高抗拉強(qiáng)度、高彈性模量及其良好的耐久性能，在鋼筋發(fā)生初始銹蝕后碳纖維絲束被動(dòng)受拉，控制混凝土銹脹裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。在綁扎鋼筋籠時(shí)，在需要進(jìn)行防銹脹的鋼筋(如角區(qū)鋼筋)上先布置該套管，然后綁扎鋼筋籠，綁扎完成后澆筑混凝土，等混凝土凝結(jié)成形后，套管不降低鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)性能，碳纖維絲束可以起到套箍的作用，抵抗由于鋼筋銹脹產(chǎn)生的徑向應(yīng)力，防止混凝土銹脹開(kāi)裂。本發(fā)明的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法中，采用如上結(jié)構(gòu)的套管，其利用碳纖維絲束為包裹在鋼筋外圍的混凝土提供持久約束力，防止混凝土銹脹開(kāi)裂，原理簡(jiǎn)單，
5操作簡(jiǎn)便，無(wú)需復(fù)雜的制作設(shè)備；經(jīng)濟(jì)實(shí)用，碳纖維的用量不大，相對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件來(lái)說(shuō)費(fèi)用很低；使用的是螺旋狀碳纖維絲束，埋在混凝土內(nèi)對(duì)構(gòu)件造成的影響可以忽略不計(jì)，也不會(huì)對(duì)混凝土和鋼筋之間的粘結(jié)應(yīng)力產(chǎn)生影響。
權(quán)利要求
1.一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管，其特征是包括一圓筒狀套管(1)，沿所述套管(1)的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空(8)，碳纖維束( 呈螺旋狀纏繞在套管(1)的側(cè)面上， 碳纖維束(5)的兩端分別錨固在套管(1)的兩個(gè)端面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征是所述套管(1)的兩端各設(shè)有一個(gè)定位凹槽 (11，12)，所述碳纖維束(5)的兩端分別定位在所述定位凹槽(11，12)中并錨固在套管(1) 的端面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套管，其特征是所述套管筒壁內(nèi)沿長(zhǎng)度方向預(yù)埋一根鋼棒 (4)，所述鋼棒(4)兩端均露出套管(1)的端面，形成左伸出部(41)和右伸出部(42)，所述左伸出部Gl)和右伸出部G2)均帶有螺紋，所述碳纖維束(5)的兩端分別纏繞在左伸出部(41)和右伸出部(42)上，并由螺母緊固。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管，其特征是所述碳纖維束(5)在左伸出部Gl)和右伸出部0 上的纏繞方向與所述螺母(6)的擰緊方向一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管，其特征是所述鋼棒的直徑為所述套管(1)筒壁壁厚的1/3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征是所述套管(1)采用細(xì)骨料混凝土或等強(qiáng)度的水泥砂漿預(yù)制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征是所述螺旋狀鏤空(8)的螺距與所述碳纖維束(5)的纏繞螺距相同。
8.一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法，其特征是包括以下步驟1)在多根縱筋⑵的外圍綁扎一圈箍筋⑶；2)在每根縱筋( 上套上一根預(yù)制好的套管(1)；所述套管(1)為圓筒狀，沿所述套管 (1)的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空(8)，碳纖維束( 呈螺旋狀纏繞在套管(1)的側(cè)面上，碳纖維束(5)的兩端分別錨固在套管(1)的兩個(gè)端面上；3)在所述縱筋O)的外圍再綁扎下一圈箍筋(3)，使所述套管(1)位于相鄰的兩圈箍筋⑶之間；4)在每根縱筋( 上再套上一根套管(1)；5)依次重復(fù)上述步驟1)至4)，形成由多根縱筋和多圈箍筋構(gòu)成的鋼筋籠；6)在鋼筋籠上澆筑混凝土。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法，其特征是每根套管 (1)的長(zhǎng)度L、外徑D1及內(nèi)徑D2采用如下公式計(jì)算L = s-d' -10 D1 = 3d+3 D2 = d+3 式中，s—箍筋間距； d'——箍筋直徑； d——縱筋直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的套管，包括一圓筒狀套管，沿所述套管的筒壁設(shè)有螺旋狀鏤空，碳纖維束呈螺旋狀纏繞在套管的側(cè)面上，碳纖維束的兩端分別錨固在套管的兩個(gè)端面上。本發(fā)明還提供了一種利用該套管來(lái)防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂的方法。本發(fā)明的套管能夠在設(shè)計(jì)使用壽命內(nèi)防止鋼筋銹脹導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂，增強(qiáng)鋼筋混凝土構(gòu)件的耐久性。
文檔編號(hào)E04G21/12GK102454256SQ20111027187
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者吳鋒, 周國(guó)然, 張章, 時(shí)蓓玲 申請(qǐng)人:中交上海三航科學(xué)研究院有限公司