本發(fā)明屬于建筑領域，涉及一種鋼筋混凝土及其制備方法，具體地說，涉及一種具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土及其制備方法。

背景技術：

近年來，國內(nèi)、國際社會的爆炸事件層出不窮。針對爆炸載荷造成的人身財產(chǎn)破壞，最為直接的措施是設計行之有效的基礎設施防爆材料。然而，傳統(tǒng)混凝土的設計理念主要是提高自身強度，對于爆炸過程的疏導與能量傳遞的消除并不能發(fā)揮積極作用。而從力學角度分析，爆炸的基本問題是能量而非力。因此，當載荷強度超過強度臨界值時，傳統(tǒng)混凝土通過直接釋放具有巨大動能的混凝土碎塊或金屬破片等爆炸產(chǎn)物，實現(xiàn)能量釋放，因此，極易造成對人身財產(chǎn)的二次傷害。目前，建筑行業(yè)對鋼筋混凝土更多的要求是高強和穩(wěn)定，雖然其防爆性能的研發(fā)也有所報道，但仍然局限在通過提高自身強度來實現(xiàn)抗爆。目前，用于承重體等建筑結構的鋼筋混凝土的配筋設計主要集中在配筋率與強度控制方面，對鋼筋的特殊形態(tài)與排列形式并無關注。

泊松比是指材料受力形變時橫向應變與縱向應變比值的負數(shù)，是反映材料抵抗外部載荷能力的一個重要參數(shù)。泊松比越小，材料在受力形變過程中橫向應變越大；相反，則越小。一般材料的泊松比在0至0.7之間。普通材料在受到縱向拉應力作用時出現(xiàn)細頸現(xiàn)象，其泊松比為正值。而負泊松比材料，即拉脹材料(Auxetic，源自希臘語)，形變則相反。負泊松比混凝土受拉伸時在彈性范圍內(nèi)橫向發(fā)生膨脹，受壓縮時材料的橫向反而發(fā)生收縮，有效抵抗剪切力，大大吸收外部釋放的能量。負泊松比材料憑借其負泊松比效應，具備優(yōu)異的彈性模量、抗斷裂性能及回彈韌性。負泊松比材料的發(fā)展已經(jīng)有30余年，其應用主要集中在泡沫材料、腰椎間盤置換材料、人工血管替代材料等領域。在防爆領域，曾有人將窗簾設計出負泊松比效應以實現(xiàn)防爆目的。然而，在建筑領域，目前還沒有負泊松比混凝土的相關報道，將其應用于防爆工程更是聞所未聞。

為解決傳統(tǒng)混凝土在防爆方面的缺陷，實現(xiàn)安全有效的減少爆炸造成的損失的目的，本發(fā)明擬將“負泊松比效應”的概念引入混凝土結構材料領域。將具備防爆功能的負泊松比混凝土應用于民用、軍用建筑物墻體或天然氣、石油等工業(yè)管道，使得在經(jīng)受爆炸載荷作用時，墻體或管道在爆炸脈沖的法向方向發(fā)生收縮而非膨脹。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有鋼筋混凝土在防爆方面所存在的問題，本發(fā)明所述的防爆鋼筋混凝土通過負泊松比效應設計，可以有效抵抗并吸收爆炸載荷能量，從而實現(xiàn)對建筑結構及其內(nèi)部人身財產(chǎn)安全最大限度的保護。

本發(fā)明的技術方案是：具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的n層鋼筋鉸鏈組成，所述鋼筋鉸鏈為具有內(nèi)凹角的軸對稱多邊形結構。其中，所述n＝2-4，層間距為30mm-150mm；所述軸對稱多邊形結構為六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構、十棱內(nèi)凹結構或十二棱內(nèi)凹結構；所述六棱內(nèi)凹結構如圖1a所示，所述八棱內(nèi)凹結構如圖1b所示，所述十棱內(nèi)凹結構如圖1c所示，所述十二棱內(nèi)凹結構如圖1d所示。所述內(nèi)凹角大小分別為β₁＝90°-150°，β₂＝100°-160°，β₃＝110°-160°，β₄＝110°-170°；所述鋼筋結構單元的軸對稱多邊形的外接圓直徑為90mm-160mm。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述防爆鋼筋混凝土由澆筑了混凝土的若干個鋼筋結構單元組成；所述鋼筋結構單元為上述具有負泊松比效應的鋼筋結構單元。

其中，所述每個鋼筋結構單元還包括垂直方向的固定鋼筋，每層所述鋼筋鉸鏈的平面與固定鋼筋垂直；所述內(nèi)凹角的方向與爆炸載荷的傳播方向一致。

其中，組成防爆鋼筋混凝土的所述多個鋼筋結構單元之間為有序排列；所述有序排列為定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)、定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)、定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構ABA條鑲嵌排布型鋼筋混凝土)，如圖6所示。

其中，鋼筋混凝土結構中所用鋼筋為熱軋光圓鋼筋、熱軋帶月牙肋鋼筋、熱軋帶等高肋鋼筋、余熱處理鋼筋、鋼絞線、冷軋帶肋鋼筋、冷拉鋼筋、冷拔鋼絲、冷軋扭鋼筋中的一種或幾種，型號為6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、28、32mm中的一種或幾種。

實現(xiàn)負泊松比的設計原理及對比試驗：本發(fā)明共設計五種形式的鋼筋鉸鏈結構，一種為普通鋼筋結構(正方形)，其余四種為具有負泊松比效應的特殊內(nèi)凹結構：六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構、十棱內(nèi)凹結構或十二棱內(nèi)凹結構。下面以六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構為例進行說明。

在這六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構的鉸鏈結構中，分別設計90°-150°和100°-160°的內(nèi)凹角。在這兩種特殊結構中，對其分別進行如圖2方向的施壓，這兩種結構將在如圖3所示的方向上收縮，從而實現(xiàn)負泊松比效應。

針對普通鋼筋結構(正方形)、六棱內(nèi)凹結構和八棱內(nèi)凹結構，每種鋼結構選用兩層，用鋼筋連接做成如圖4所示的鋼筋結構單元。如圖所示，每個鋼筋結構單元內(nèi)部的兩層結構相同的平行多邊形按圖示方向與固定鋼筋垂直排列；而且內(nèi)凹角的方向與爆炸載荷傳播方向一致。

為了實現(xiàn)最好的防爆效果，各鋼筋結構單元之間的排列方式也非常重要，必須采用定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)、定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)、定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構ABA條鑲嵌排布型鋼筋混凝土)中的一種有序排列方式，分別如圖6a、圖6b和圖6c所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述制備方法為預制骨架法，包括以下步驟：(1)準備：根據(jù)鋼筋結構單元的需要，將鋼筋依次進行打磨、彎曲和切割；(2)固定：將切割好的鋼筋固定為具有內(nèi)凹角的軸對稱多邊形結構，然后將n層具有內(nèi)凹角的軸對稱多邊形結構固定得到鋼筋結構單元，最后將鋼筋結構單元有序排列，得到預制鋼筋結構模板；(3)涂漆：在步驟(2)制備的預制鋼筋結構模板的表面涂覆底漆，增強界面附著力與形變協(xié)同性；(4)澆筑：根據(jù)混凝土的配比設計拌合混凝土，并將其澆筑到步驟(3)制備的預制鋼筋結構模板中，靜置養(yǎng)護，得到具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土。其中，圖5所示的箭頭方向為混凝土結構承重的載荷方向。

其中，所述軸對稱多邊形結構為六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構、十棱內(nèi)凹結構或十二棱內(nèi)凹結構；所述內(nèi)凹角分別為β₁＝90-150°，β₂＝100-160°，β₃＝110-160°，β₄＝110-170°；所述鋼筋結構單元的軸對稱多邊形的外接圓直徑為90mm-160mm。

其中，所述鋼筋結構單元包括平行排布的n層鋼筋鉸鏈和垂直方向的固定鋼筋，每層所述鋼筋鉸鏈的平面與固定鋼筋垂直；所述內(nèi)凹角的方向與爆炸載荷的傳播方向一致。

其中，所述有序排列為定向有序密集陣列、定向有序隔層陣列或定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列。

其中，步驟(1)中鋼筋打磨的具體步驟為：將鋼筋打磨光滑，對已銹鋼筋進行簡單除銹處理，方便實驗操作。鋼筋彎曲的具體步驟為：按照設計好的鋼筋鉸鏈結構的形式尺寸及角度，使用鋼筋彎曲機逐步彎成所需形狀。鋼筋切割的具體步驟為：對彎曲好的鋼筋結構進行初步加工，切去多余部分。

其中，步驟(2)中鋼筋固定的具體步驟為：采用捆綁的方式使切割好的鋼筋以及澆筑時在模具中的位置固定；交點要用鐵絲綁牢，本實驗采用一面順扣法，綁扎時先將鐵絲對折成扣，然后下穿鋼筋交叉點，將鐵絲兩端交叉，用鉗子鉗住，旋轉(zhuǎn)2-3圈，伸出的鐵絲扣長度應適中，便于少轉(zhuǎn)快扎，綁牢的同時還能提高效率。

其中，步驟(3)中所述底漆為環(huán)氧樹脂底漆、聚酚氧底漆、氨基醇酸二道底漆、鋅黃聚氨酯底漆、鐵紅醇酸樹脂底漆、氨基醇酸二道底漆、丙烯酸底漆、聚脲底漆中的一種或幾種。

為了得到根據(jù)上述方法制備的防爆鋼筋混凝土的泊松比值，本申請采用下述方法對試塊進行了檢測。

(一)測試方法

參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)對普通試塊進行抗壓強度的測試。采用了全自動壓力試驗機來對這類試塊進行測試。

為了準確測出試塊在受到壓力載荷后形狀的連續(xù)變化情況，試驗采用最小的加載速度進行加載，試塊加載速率為0.1MPa/s，在加載的同時，使用工業(yè)相機拍攝試塊加載的全過程，直至試塊出現(xiàn)宏觀破壞。

(二)測試步驟

1.將養(yǎng)護到規(guī)定時間的試塊從養(yǎng)護室中拿出，將其放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)干燥直至恒重，然后取出，冷卻到室溫。

2.首先將試塊表面的測試區(qū)域(側(cè)面)均勻的噴上黑漆，然后用白色噴漆隨機噴灑在黑漆表面，這樣處理的目的是為了便于觀測，以滿足數(shù)字散斑法測試的需要。

3.待噴漆干透后，把試塊放置在壓力試驗機的承壓板上，并保證承壓板與試塊的受壓面的中心重合。

4.啟動試驗機，將下壓板慢慢上升，當試塊與上壓板快要接觸時，調(diào)整旋鈕為慢速上升，以便使承板與試塊受壓面均勻的接觸。

5.設置測試參數(shù)，清零后開始測試，直到試件產(chǎn)生宏觀破壞。并在加載過程的同時，用工業(yè)相機連續(xù)拍照，對不同時刻的試塊被破壞的各個時間段進行實時的記錄。

6.數(shù)據(jù)處理：采用DSCM軟件(清華大學工程力學系開發(fā))進行相關分析。這種方法在很大程度上彌補了使用相關系數(shù)插值擬和的DSCM方法在測量大應變位移場方面的不足，可研究混凝土試件在單軸受壓的情況下的形變，并可同時給出位移場和應變場的變化。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明創(chuàng)新性的通過設計鋼筋結構單元的形式與角度，以及混凝土中的鋼筋結構單元的堆疊陣列分布得到具備負泊松比的預制鋼筋結構模板；然后采用預制骨架法，并在預制骨架表面涂覆可有效提高界面附著力與形變協(xié)同性的底漆，制備具備負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土。

(2)與泊松比為正值的傳統(tǒng)混凝土相比，本發(fā)明制備的防爆鋼筋混凝土泊松比是負值，從而大幅度提高了對爆炸載荷的吸收能力，并且很大程度上保持原有結構不被破壞。

(3)本發(fā)明通過負泊松比效應設計，制備具有2-4層六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構、十棱內(nèi)凹結構或十二棱內(nèi)凹結構，采用定向有序密集陣列、定向有序隔層陣列或定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列排列方式的防爆鋼筋混凝土，具有不同結構單元的泊松比值最小分別可達到-0.14、-0.59、-0.71、-0.87。與普通鋼筋混凝土相比，其儲能模量可最大分別提高152％、307％、391％、483％；從而大幅提升抵抗并吸收爆炸載荷能量的能力，避免爆炸過程中直接釋放爆炸產(chǎn)物對建筑結構及其內(nèi)部人身財產(chǎn)造成二次傷害，從而實現(xiàn)對建筑結構及其內(nèi)部人身財產(chǎn)安全最大限度的保護。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中具備負泊松比效應的鋼筋鉸鏈結構圖，圖1a為六棱內(nèi)凹結構，圖1b為八棱內(nèi)凹結構、圖1c為十棱內(nèi)凹結構，圖1d為十二棱內(nèi)凹結構。

圖2為六棱內(nèi)凹結構、八棱內(nèi)凹結構的鋼筋鉸鏈受力方向的示意圖。

圖3為鋼筋鉸鏈在圖2所示的受力之后的收縮方向的示意圖。

圖4為采用不同鋼筋鉸鏈結構的鋼筋結構單元示意圖；圖4a為普通鋼筋結構，圖4b為六棱內(nèi)凹結構，圖4c為八棱內(nèi)凹結構。

圖5為采用不同鋼筋鉸鏈結構的鋼筋混凝土試塊的立體透視圖；圖5a為普通砂漿混凝土，圖5b為普通鋼筋混凝土，圖5c為六棱內(nèi)凹鋼筋混凝土；圖5d為八棱內(nèi)凹鋼筋混凝土。

圖6為鋼筋結構單元三種有序排列方式的示意圖；圖6a為定向有序密集陣列，圖6b為定向有序隔層陣列，圖6c為定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

實施例1：

具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的2層鋼筋鉸鏈組成，層間距為100mm，所述鋼筋鉸鏈為六棱內(nèi)凹結構，外接圓直徑為100mm；所述內(nèi)凹角為β₁＝90°，所述鋼筋選用10號熱軋光圓鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述防爆鋼筋混凝土由澆筑了混凝土的多個上述鋼筋結構單元組成。所述每個鋼筋結構單元還包括垂直方向的固定鋼筋，每層所述鋼筋鉸鏈的平面與固定鋼筋垂直；所述內(nèi)凹角的方向與爆炸載荷的傳播方向一致。組成防爆鋼筋混凝土的所述多個鋼筋結構單元之間為定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6a所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述制備方法為預制骨架法，包括以下步驟：

(1)準備：根據(jù)鋼筋結構單元的需要，將鋼筋依次進行打磨、彎曲和切割；鋼筋打磨的具體步驟為：將鋼筋打磨光滑，對已銹鋼筋進行簡單除銹處理，方便實驗操作。鋼筋彎曲的具體步驟為：按照設計好的鋼筋鉸鏈結構的形式尺寸及角度，使用鋼筋彎曲機逐步彎成所需形狀。鋼筋切割的具體步驟為：對彎曲好的鋼筋結構進行初步加工，切去多余部分。

(2)固定：將切割好的鋼筋固定為六棱內(nèi)凹結構，然后將2層六棱內(nèi)凹結構固定得到鋼筋結構單元，最后將鋼筋結構單元有序排列，得到預制鋼筋結構模板；所述鋼筋固定的具體步驟為：采用捆綁的方式使切割好的鋼筋以及澆筑時在模具中的位置固定；交點要用鐵絲綁牢，本實驗采用一面順扣法，綁扎時先將鐵絲對折成扣，然后下穿鋼筋交叉點，將鐵絲兩端交叉，用鉗子鉗住，旋轉(zhuǎn)2-3圈，伸出的鐵絲扣長度應適中，便于少轉(zhuǎn)快扎，綁牢的同時還能提高效率。

(3)涂漆：在步驟(2)制備的預制鋼筋結構模板的表面涂覆底漆，增強界面附著力與形變協(xié)同性；所述底漆為環(huán)氧樹脂底漆。

(4)澆筑：根據(jù)混凝土的配比設計拌合混凝土，并將其澆筑到步驟(3)制備的預制鋼筋結構模板中，靜置養(yǎng)護，得到具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土。其中，圖5所示的箭頭方向為混凝土結構承重載荷的方向。

對比試驗：采用普通鋼筋結構(正方形)，每個鋼筋結構單元分別采用2-4層，用鋼筋連接做成如圖4所示的鋼筋結構單元。其余條件與上述的防爆鋼筋混凝土相同。

為了得到根據(jù)上述方法制備的防爆鋼筋混凝土的泊松比，本申請采用下述方法對試塊進行了檢測。

(一)測試方法

參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)對普通試塊進行抗壓強度的測試。采用了全自動壓力試驗機來對這類試塊進行測試。

為了準確測出試塊在受到壓力載荷后形狀的連續(xù)變化情況，試驗采用最小的加載速度進行加載，試塊加載速率為0.1MPa/s，在加載的同時，使用工業(yè)相機拍攝試塊加載的全過程，直至試塊出現(xiàn)宏觀破壞。

(二)測試步驟

1.將養(yǎng)護到規(guī)定時間的試塊從養(yǎng)護室中拿出，將其放入電熱鼓風干燥箱內(nèi)干燥直至恒重，然后取出，冷卻到室溫。

2.首先將試塊表面的測試區(qū)域(側(cè)面)均勻的噴上黑漆，然后用白色噴漆隨機噴灑在黑漆表面，這樣處理的目的是為了便于觀測，以滿足數(shù)字散斑法測試的需要。

3.待噴漆干透后，把試塊放置在壓力試驗機的承壓板上，并保證承壓板與試塊的受壓面的中心重合。

4.啟動試驗機，將下壓板慢慢上升，當試塊與上壓板快要接觸時，調(diào)整旋鈕為慢速上升，以便使承板與試塊受壓面均勻的接觸。

5.設置測試參數(shù)，清零后開始測試，直到試件產(chǎn)生宏觀破壞。并在加載過程的同時，用工業(yè)相機連續(xù)拍照，對不同時刻的試塊被破壞的各個時間段進行實時的記錄。

6.數(shù)據(jù)處理：采用DSCM軟件(清華大學工程力學系開發(fā))進行相關分析。這種方法在很大程度上彌補了使用相關系數(shù)插值擬和的DSCM方法在測量大應變位移場方面的不足，可研究混凝土試件在單軸受壓的情況下的形變，并可同時給出位移場和應變場的變化。

實施例2：

與實施例1不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的3層鋼筋鉸鏈組成，層間距為50mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為120mm，所述內(nèi)凹角為β₁＝120°，所述鋼筋選用12號余熱處理鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，組成防爆鋼筋混凝土的所述多個鋼筋結構單元之間為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6b所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為聚酚氧底漆。

實施例3：

與實施例1不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的4層鋼筋鉸鏈組成，層間距為30mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為130mm，所述內(nèi)凹角為β₁＝150°，所述鋼筋選用14號冷軋帶肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，組成防爆鋼筋混凝土的所述多個鋼筋結構單元之間為定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構ABA條鑲嵌排布型鋼筋混凝土)，如圖6c所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為氨基醇酸二道底漆。

實施例4：

與實施例1不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的3層鋼筋鉸鏈組成，所述鋼筋鉸鏈為八棱內(nèi)凹結構，層間距為50mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為90mm，所述內(nèi)凹角β₂＝100°，所述鋼筋選用6號熱軋光圓鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構ABA條鑲嵌排布型鋼筋混凝土)，如圖6c所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為鋅黃聚氨酯底漆。

實施例5：

與實施例4不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的2層鋼筋鉸鏈組成，層間距為90mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為110mm，所述內(nèi)凹角β₂＝120°，所述鋼筋選用12號冷軋帶肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6b所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為鐵紅醇酸樹脂底漆。

實施例6：

與實施例4不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的2層鋼筋鉸鏈組成，層間距為80mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為100mm，所述內(nèi)凹角β₂＝150°，所述鋼筋選用12號冷軋帶肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6b所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為氨基醇酸二道底漆。

實施例7：

與實施例4不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的4層鋼筋鉸鏈組成，層間距為40mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為150mm，所述內(nèi)凹角β₂＝160°，所述鋼筋選用10號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6a所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為丙烯酸底漆。

實施例8：

與實施例1不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的2層鋼筋鉸鏈組成，所述鋼筋鉸鏈為具有內(nèi)凹角的八棱內(nèi)凹結構，層間距為100mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為160mm，所述內(nèi)凹角β₃＝110°，所述鋼筋選用16號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6a所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為聚脲底漆中。

實施例9：

與實施例8不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的3層鋼筋鉸鏈組成，層間距為50mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為140mm，所述內(nèi)凹角β₃＝135°，所述鋼筋選用12號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6b所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為鋅黃聚氨酯底漆。

實施例10：

與實施例8不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的4層鋼筋鉸鏈組成，層間距為40mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為160mm，所述內(nèi)凹角β₃＝160°，所述鋼筋選用16號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6c所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為氨基醇酸二道底漆。

實施例11：

與實施例1不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的3層鋼筋鉸鏈組成，所述鋼筋鉸鏈為十二棱內(nèi)凹結構，層間距為50mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為130mm，所述內(nèi)凹角β₄＝110°，所述鋼筋選用12號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序密集陣列(特殊內(nèi)凹結構完全有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6a所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為氨基醇酸二道底漆。

實施例12：

與實施例11不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的4層鋼筋鉸鏈組成，層間距為35mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為90mm，所述內(nèi)凹角為β₄＝140°，所述鋼筋選用6號熱軋光圓鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序隔層陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構層次交替有序排列型鋼筋混凝土)，如圖6b所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為丙烯酸底漆。

實施例13：

與實施例11不同的是，具有負泊松比效應的鋼筋結構單元，所述鋼筋結構單元由平行排布的2層鋼筋鉸鏈組成，層間距為80mm，所述內(nèi)凹結構外接圓直徑為110mm，所述內(nèi)凹角為β₄＝170°，所述鋼筋選用10號熱軋帶等高肋鋼筋。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土，所述有序排列為定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列(特殊內(nèi)凹/普通結構ABA條鑲嵌排布型鋼筋混凝土)，如圖6c所示。

具有負泊松比效應的防爆鋼筋混凝土的制備方法，所述步驟(3)采用的底漆為環(huán)氧樹脂底漆。

表1實施例1-13制備的防爆鋼筋混凝土的結構參數(shù)及泊松比值

其中，I、II、III分別為定向有序密集陣列、定向有序隔層陣列、定向有序?qū)娱g交叉鑲嵌陣列。

根據(jù)上述實施例的結果可知，鋼筋結構單元的軸對稱多邊形的形態(tài)、層數(shù)、內(nèi)凹角大小、排列方式均對鋼筋混凝土的泊松比值存在重要的影響。通過控制以上因素可有效實現(xiàn)鋼筋混凝土的負泊松比效應。此外，軸對稱多邊形層間距、鋼筋涂覆底漆的工藝設計等同樣對材料的防爆性能具有較大意義。本發(fā)明優(yōu)化設計的結構單元及其排列方式，填補了建筑材料用于防爆、抗爆領域的“負泊松比”設計空白，具有極大的實際應用前景。