[发明专利]复合结构预应力构件及其制造方法

说明书

本发涉及一种复合结构的预应力构件。

本发明还涉及用于制造这种预应力构件的方法。

伴随着不同弹性性能以及弹性模量和屈服特性的不同的数值的材料的不断采用，建筑技术方面已经致力于依赖特殊的结构。在采用这些特殊结构中，其中一部分材料是在该构件的芯部处于这样的状态下，即在负荷作用下甚至该结构的最弱的构件也不会发生导致断裂的弯曲或变形。换句话说，其目的是朝着一个具有均匀一致性能的结构努力。结合一定的强度要求和经济核算要求，这些需求导致预应力结构的采用不断地增加。这些构件包括将钢结构埋在混凝土中组成。现有技术中的预应力结构都是利用例如滑模涛灌法将混凝土围绕着预先拉伸钢筋或钢丝制成的板形或条形梁结构。加预应力是通过将处于两个固定点之间的钢筋或钢丝施加拉伸力来实现的。在两个固定点之间的距离一般取50至100米。当该混凝土足够的固化以后，将该构件切断成所要求的长度。如在专利文献FI54638和DE2035385中，也介绍了可浇灌在混凝土中的梁类结构的非预应力支承结构。

现有技术的方法中的缺点是其混凝土结构都是在应力作用下连续地变形一直达到一定的界限。在该专业中这种性质被称为蠕变。蠕变过程可以被描述为主要取决于两个不同因素：在一个新鲜的，硬化的混凝土中过多的水的扩散并由结构中去除出去和混凝土的非晶体组分的塑性变形。蠕变量的大小决定于所用的水泥的量和它的水合程度，在混凝土制造中所用水的体积，以及石子填料的数量，质量和形状，在混凝土混合体中裹进的空气的量和孔隙的分布情况，也就是说这些因素在事先以一个系统的和确实的方法进行确定是困难的。与此相比，蠕变过程还涉及到预应力的大小以及结构的跨距和施加于结构上的其它载荷。当预应力结构的目的达到一个预定的曲率或者所要求的直度时，则所加的预应力，蠕变，和其它因素的数值将导致达到所要求的最终条件的状态是一个不确定的状态。例如，现有这样一种结构，即一种空心平板件，需要采用地板调整水平混合物，其厚度在最不利的部位上连通平板上由预应力产生的弯曲甚至可能达到2至5厘米，而在最薄的部位只有几个毫米。在建筑场地上进行硬化的混凝土的水平调整，连同所有非直接的费用如材料，工时，停工时间，加热，有限资本的利润，和其它费用按照一个非常保守的估算，所造成的额处增加费用要超过该平板的原始制造费用的50%。此外，现在这种空心板预应力结构的防火特性是一个极大的关键问题。在目前技术发展现状看，加预拉伸的钢丝可以设计用于有限的部位上，而且其厚度的选择性也是有限的。由于制造方法的原因，所有的在空心平板内的加预拉伸的钢筋束都是平行的，而最终结果到目前为止还没有预应力横向增强构件投入使用。

此外，非预应力支承结构不具有预应力结构的优点，而且在现有技术的结构中主要是向着用于小型建筑物的易于安装和工序间的运输方便方面努力。

本发明的目的是结合现有技术的方法而克服它存在的缺点并获得一个复合结构的全新的预应力构件和用于制造这种构件的方法。

本发明是建立在采用完全不同类型的材料于一个整体平板结构中，其相互间构成方式是这样的，即使其由一种基本为杆形的高拉伸强度的内部元件形成预应力支承结构，该支承结构在其纵向上已经产生应变或者伸长，而围绕着该拉伸过的芯子周围部分是浇灌以高拉伸强度混凝土或陶瓷材料，这样对于该包围的部分就获得一个压缩应力。围绕着预应力支承结构浇灌一种能够承受拉伸应力的弹性形状形成结构，该结构所用材料所具有的弹性模量值等于上述芯部元件的包围部分的韧性材料的弹性模量的0.15至0.3倍是有好处的。

在本发明的一个具有优点的实施例中，作为增强结构的一部分的韧性包围部分允许其在一个贮藏库中发生蠕变达到其最终形状一直到该包围部分可以作为本发明的平板结构的一个部分使用。

更具体地说，按照本发明的复合结构的预应力构件其特征在于：-形状形成结构（4）的弹性模量与包围部分（2）的弹性模量之比值要在0.15至0.30范围内，由此则使弹性的形状形成结构（4）来承受拉伸和弯曲而不发生断裂甚至在由预拉伸内部部分（1）所造成在包围部分（2）中的预压缩通过拉伸和/或弯曲已经释放之后也不会断裂。

此外，按照本发明的方法其特征在于：

该形状形成结构（4）围绕着预应力增强结构（1，2）的浇灌仅仅是在包围部分（2）已经产生一定量的永久变形之后，即在蠕变/松弛以后进行，该永久变形量要等于或大于由形状形成结构（4）的液体固化反应所产生的线性收缩的值。

本发明提供了各种独特的好处。