[发明专利]一种超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法

权利要求书

1.一种超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征是以纯金属或中间合金为原料制备出Cu-Al-Mn超弹性合金作为增强筋条，用于替代钢筋混凝土梁中受弯矩较大的局部区域的钢筋，制成钢筋-合金结构笼子后并立好模板，以相当于结构笼子质量10～20倍的混凝土浆料浇筑为钢筋-合金混凝土梁，待养护好后即可获得Cu-Al-Mn超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁。

2.根据权利要求1所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征是所述Cu-Al-Mn超弹性合金的合金元素成分质量比例为：Al含量为8wt.％～10wt.％，Mn含量为8wt.％～13wt.％，其余为Cu。

3.根据权利要求1所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于所述纯金属采用纯铜、纯铝和纯锰。

4.根据权利要求1所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于所述中间合金采用Cu-Al、Cu-Mn、Al-Mn和Cu-Al-Mn合金中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于所述超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的范围为：梁的种类不局限于一种，为简支梁、外伸梁；梁的截面为矩形、圆形、工字型、L型或者T型中的一种。

6.根据权利要求1至5中任一所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤(1)制备超弹性合金：采用满足权利要求2中合金成分质量比例的纯铜、纯铝、纯锰，或Cu-Al、Cu-Mn、Al-Mn中间合金为原料，采用熔炼炉熔炼后，浇注到底部为循环水冷却、四周加热到900～1100℃的石墨或陶瓷结晶器中，制成直径为20～1000mm，高为100mm～1000mm的Cu-Al-Mn超弹性合金锭；采用的热成形工艺：将合金锭采用热旋锻、热拉拔或热轧制加工方法制成直接为20～50mm的棒材，热成形温度700～800℃；然后加热到700～900℃退火保温0.5～2h后水淬，再采用低温时效处理加热到250～400℃保温10～60min后淬火。最终制备出的合金在室温下具有超弹性应变为5％～9％、屈服强度为300MPa～600MPa的Cu-Al-Mn合金棒材。

步骤(2)制备合金筋条：根据需要，将Cu-Al-Mn合金棒材加工成尺寸满足混凝土梁结构规范对钢筋的要求的合金筋条，合金筋条表面进行粗糙化处理，增强合金筋条与混凝土浆料的粘接能力。

步骤(3)制作钢筋-合金笼：将制备的Cu-Al-Mn合金筋条置于钢筋混凝土梁结构受弯矩较大的区域，用来替代混凝土梁中受弯的钢筋，如果是简支梁，则置于梁中间的下部受拉区域，如果是外伸梁则置于和基础连接的上部区域，注意合金棒材或者线材需放在大于梁弯矩最大值的70％的跨度区域；钢筋和合金筋条之间采用焊接、栓接或者螺纹铆接的方法进行连接，相平行的受弯钢筋或合金筋条之间采用细钢制箍筋连接；

步骤(4)制备合金增强抗震自修复混凝土梁：根据工程需要确定梁的截面并立好模板，检查模板接缝平整后浇筑混凝土浆料，混凝土浆料采用符合国家标准的普通混凝土即可，等浆料凝固达到强度的75％后，拆除模板，养护好后即可。

7.根据权利要求6所述的Cu-Al-Mn超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的熔炼铸造方法包括熔炼凝固法、塑性成型加工、时效强化方法。

8.根据权利要求6所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于步骤(2)中，所述合金筋条表面进行粗糙化处理是：将合金筋条表面通过机加工方式加工出深1mm宽2mm的凹凸小槽，或者进行涂树脂和粗砂的混合物处理，树脂和粗砂的质量比例为1:2～4。

9.根据权利要求8所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于树脂采用普通的环氧树脂，粗砂的细度模数为2.5～4.0。

10.根据权利要求6所述的超弹性合金局部增强抗震自修复混凝土梁的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述将合金筋条放在混凝土梁结构受弯矩较大的区域，是指在普通的混凝土制作中所需的合金-钢筋笼中用合金棒材替代部分局部区域的钢筋，这里所述的部分局部区域是指在整个梁的应用中，由于受到横向均布载荷或者集中载荷时纵向钢筋产生最大拉应力的区域，相当于梁最大弯矩的70％～100％的跨度区域用合金来替代。