[发明专利]一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件

说明书

本发明提供了一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其中，包括：多根平行设置的钢筋，多根所述钢筋之间电性连接；纤维材料条带，与所述钢筋连接；电源，用于对所述钢筋施加恒定大小的电流；混凝土，所述钢筋和所述纤维材料条带埋置于所述混凝土中起到增强作用；绝缘层，所述绝缘层的一侧连接于所述钢筋，所述绝缘层的另一侧与所述纤维材料条带连接；其中，所述纤维材料条带沿多根所述钢筋的纵向缠绕，所述纤维材料条带、所述电源以及所述钢筋依次电性连接。本发明通过采用纤维材料条带作为混凝土构件的箍筋起到增强作用，同时纤维材料条带又作为阴极保护的阳极材料，防止钢筋在滨海环境下腐蚀，从而增长使用寿命。

技术领域

本发明涉及钢筋混凝土结构领域，尤其涉及一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件。

背景技术

钢筋混凝土结构因其具有成本低廉、取材广泛、坚固耐用等特点，在滨海地区土木工程建设中被普遍应用，且需求量日益增加。但因其长期服役于滨海潮湿且高氯离子环境中，混凝土结构内部钢筋容易发生腐蚀，进而严重降低结构的服役性能，甚至会导致结构的破坏。因此，期服役于滨海环境下的钢筋混凝土结构的耐久性一直是难以攻克的科学和技术难题。为应对此难题，传统的技术包括：①提高混凝土的质量以减缓有害介质渗入混凝土内部腐蚀钢筋；②在钢筋表面做防腐涂层；③使用抗腐蚀的筋材(不锈钢钢筋、纤维增强复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP筋))；④外加电流阴极保护技术。前三种技术的原理较为容易理解，第四种技术的原理是通过外部直流电源为钢筋提供一定大小的阴极电流，使钢筋(阴极)表面发生阴极极化，从而使钢筋腐蚀的阳极反应(F_e被氧化成)被抑制，进而将钢筋腐蚀速率阻碍或降低到极小程度，以解决此类环境下钢筋混凝土结构面临的钢筋腐蚀问题。阴极保护技术需要电化学稳定的阳极材料，长期通电会消耗阳极材料，不同阳极材料的区别是消耗进展快与慢的问题。

在现有的设计方案中，技术①的缺点在于提升混凝土质量的成本过高，且效果难以达到防止钢筋钢筋锈蚀的目的；技术②的涂层在运输、施工以及服役过程中破损的风险较高，涂层破损位置容易形成点蚀，钢筋锈蚀更严重，对结构的破坏更严重；技术③中，对于不锈钢钢筋，其成本太高，至今应用较少，FRP筋(纵筋)的应用也收到很大的阻碍，主要原因是其材料本身的线弹性性能，严重削弱FRP-混凝土结构的延性，其次，其弹性模量偏低且价格偏高。

技术④为潜在的能从根本上抑制钢筋锈蚀的技术。中国专利CN110408940B公开了一种CFRP-钢筋混凝土组合构件阴极保护装置及其制备方法，其公布了CFRP(碳纤维增强复合材料，Carbon FRP，简称CFRP)管与钢筋、工字钢、内置钢管等复合而制的基于阴极保护的CFRP-钢筋混凝土组合结构。但其采用的预制的外包式CFRP管作为阳极，对于复杂结构，很容易暴露其不足之处，如模具的制作不够灵活；另一方面采用外包式CFRP管作为阳极，CFRP管长期暴露于外部复杂环境下且作为阳极发生氧化反应以提供稳定电流，双重作用下，CFRP管加速劣化，使用寿命会大大降低。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，旨在解决现有技术的CFRP-钢混凝土组合构件稳定性较差影响使用寿命的问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种兼具增强和阴极保护功能的CFRP箍筋混凝土组合构件，其中，包括：

多根平行设置的钢筋，多根所述钢筋之间电性连接；

纤维材料条带，与所述钢筋连接；

电源，用于对所述钢筋施加恒定大小的电流；

混凝土，所述钢筋和所述纤维材料条带埋置于所述混凝土的空隙；