本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)今的建筑行業(yè)中，由鋼筋混凝土制作的空心預(yù)制板組成的“樓層間隔板”以及由沙泥砌成的“磚石結(jié)構(gòu)墻體”成為建筑物結(jié)構(gòu)的主體，以混凝土承擔(dān)壓力、以鋼筋承擔(dān)拉力。雖然這種鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)能比較充分地利用鋼筋和混凝土這兩種材料的力學(xué)性能，但是這種結(jié)構(gòu)的抗震性能不夠、抗裂性能差，當(dāng)發(fā)生地震尤其是震級(jí)較高時(shí)，會(huì)因強(qiáng)度不足、產(chǎn)生過大變形，使建筑物出現(xiàn)裂縫、失去穩(wěn)定或整體傾覆。

為了提高建筑物的抗震性能，人們一則不斷開發(fā)高強(qiáng)度、低屈強(qiáng)比等性能更為優(yōu)異的鋼材(如SM5700Q鋼、SN鋼)，二則不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)建筑結(jié)構(gòu)、增加抗震結(jié)構(gòu)(如阻尼器)，三則不斷增加性能相互協(xié)作配合的復(fù)合材料(如碳纖維)。多年的事實(shí)證明，以上三種措施都能夠提高建筑物的抗震性能，但是在大規(guī)模推廣中都存在各自的缺陷：鋼材的改進(jìn)手段有限，高性能鋼材會(huì)使得建筑成本迅速增加，在民用建筑中成本過高；抗震結(jié)構(gòu)的增設(shè)對(duì)于超高層建筑比較有效，對(duì)于高度有限的建筑避震效果不明顯；碳纖維復(fù)合材料抗震效果明顯，但是成本太高、且施工性差，難以推廣。

與鋼結(jié)構(gòu)結(jié)合使用的混凝土，也在不斷地改進(jìn)中，以達(dá)到其抗壓、保溫、隔熱等目的，而與鋼結(jié)構(gòu)相互配合，可以有效提高建筑物的抗震性。目前，由于高強(qiáng)度鋼的使用，可以使構(gòu)件截面做得小而薄，而在圓形或多邊形鋼管內(nèi)填充混凝土的柱子和S結(jié)構(gòu)，可以使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和變形能力提高，并有效限制鋼結(jié)構(gòu)的局部屈曲。但是，目前的混凝土配方?jīng)]有考慮到與鋼管結(jié)構(gòu)的相互作用，且脆性大，有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的抗震效果，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，能夠使混凝土與鋼材彼此增強(qiáng)，并增加結(jié)構(gòu)的韌性，提高抗震性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：40-50份水泥，70-90份細(xì)骨料，80-100份粗骨料，7-9份粉煤灰，5-6份硅灰，2-3份活性氧化鋁，0.2-1份脫硫石膏，0.2-1份硅酸鋅，5-10份碳化物增強(qiáng)顆粒，10-20份不飽和聚酯樹脂，10-20份固化劑，2-4份減水劑。通過不飽和聚酯樹脂，可以增加混凝土的韌性，提高變形能力，降低脆性，但是會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低；同時(shí)碳化物增強(qiáng)顆粒，可以在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部以及混凝土與鋼材的接觸面上形成增強(qiáng)相，增加界面粘結(jié)強(qiáng)度，有效結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度；該技術(shù)方案可以使混凝土與鋼材彼此增強(qiáng)，并增加結(jié)構(gòu)的韌性，提高抗震性能。

進(jìn)一步的，上述增強(qiáng)復(fù)合材料包括以下重量份的原料：45-50份水泥，80-85份細(xì)骨料，90-100份粗骨料，8-9份粉煤灰，5-6份硅灰，2-3份活性氧化鋁，0.2-0.5份脫硫石膏，0.2-0.5份硅酸鋅，8-10份碳化物增強(qiáng)顆粒，10-15份不飽和聚酯樹脂，10-15份固化劑，2-4份減水劑。

進(jìn)一步的，上述碳化物增強(qiáng)顆粒為碳化鈦、碳化釩、碳化鈮、碳化鉻、碳化鎢、碳化硅、碳化硼。上述碳化物顆粒與鐵基體凝固時(shí)，更容易被凝固界面捕捉到，因而更有利于形成均勻的增強(qiáng)。

進(jìn)一步的，上述不飽和聚酯樹脂為雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯。該聚酯能夠與混凝土形成流動(dòng)性好的組合物，且成形品無裂紋，韌性高。

進(jìn)一步的，上述固化劑為甲基乙基酮過氧化物或過氧化苯甲酰，與不飽和聚酯作用使其固化，與其他組分形成結(jié)合。

進(jìn)一步的，上述減水劑為聚羧酸減水劑或改性萘系減水劑或氨基磺酸類減水劑。該類減水劑可以提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，增加產(chǎn)品的粘聚性、保水性，減少經(jīng)時(shí)損失，增加抗凍性等等。

進(jìn)一步的，上述細(xì)骨料為砂子，粗骨料為石子。細(xì)骨料和粗骨料可以根據(jù)需要填充的鋼結(jié)構(gòu)和要求的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，砂子和石子是目前成本比較低的優(yōu)選。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

1)本發(fā)明可以通過不飽和聚酯樹脂增加混凝土的韌性，彈性模量小，提高變形能力，降低脆性，而碳化物增強(qiáng)顆?？梢栽诨炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部以及混凝土與鋼材的接觸面上形成增強(qiáng)相，達(dá)到同時(shí)提高強(qiáng)度和韌性的目的，提高抗震性能；2)本發(fā)明摻入了活性氧化鋁不但增加了混凝土的致密性，而且也降低或消除了游離氧化鈣的含量，使結(jié)構(gòu)更為致密，并阻斷可能形成的滲透路；3)本發(fā)明加入了硅酸鋅，通過碳化物增強(qiáng)顆粒與鋼材形成連接，可以減小鋼材的腐蝕和損耗，有利于結(jié)構(gòu)耐久度的提高；4)本發(fā)明的不飽和聚酯樹脂和碳化物增強(qiáng)顆粒都可以提高產(chǎn)品的耐久性，使產(chǎn)品滲透系數(shù)小，可以達(dá)到不滲水的要求；5)相比于碳纖維增強(qiáng)等增強(qiáng)方式，碳纖維成本高，且施工中會(huì)造成纏繞、施工不變，本發(fā)明使用顆粒增強(qiáng)方式，具有增強(qiáng)效果明顯、施工簡(jiǎn)單、成本低的優(yōu)點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

以下所提供的實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明所涵蓋的范圍，所描述的步驟也不是用以限制其執(zhí)行順序。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有公知常識(shí)對(duì)本發(fā)明做顯而易見的改進(jìn)，亦落入本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

實(shí)施例一

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：40份水泥，70份細(xì)骨料，80份花崗巖石子，7份粉煤灰，5份硅灰，2份活性氧化鋁，0.2份脫硫石膏，0.2份硅酸鋅，5份碳化鉻增強(qiáng)顆粒，10份雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，15份甲基乙基酮過氧化物，2份聚羧酸減水劑。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為120MPa，抗拉強(qiáng)度為8MPa，抗彎強(qiáng)度為12MPa，彈性模量為35MPa，滲透系數(shù)≤1*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

實(shí)施例二

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：50份水泥，90份細(xì)骨料，100份花崗巖石子，9份粉煤灰，6份硅灰，3份活性氧化鋁，1份脫硫石膏，1份硅酸鋅，10份碳化鈦增強(qiáng)顆粒，20份雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，30份甲基乙基酮過氧化物，4份聚羧酸減水劑。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為118MPa，抗拉強(qiáng)度為8MPa，抗彎強(qiáng)度為12MPa，彈性模量為39MPa，滲透系數(shù)≤1*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

實(shí)施例三

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：45份水泥，80份細(xì)骨料，90份大理石石子，8份粉煤灰，5.5份硅灰，2.5份活性氧化鋁，0.3份脫硫石膏，0.3份硅酸鋅，8份碳化硅增強(qiáng)顆粒，13份雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，12份過氧化苯甲酰，3份氨基磺酸類減水劑。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為115MPa，抗拉強(qiáng)度為8MPa，抗彎強(qiáng)度為12MPa，彈性模量為38MPa，滲透系數(shù)≤1*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

實(shí)施例四

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)復(fù)合材料，包括以下重量份的原料：48份水泥，85份細(xì)骨料，95份大理石石子，8.5份粉煤灰，5.5份硅灰，2.5份活性氧化鋁，0.5份脫硫石膏，0.5份硅酸鋅，9份碳化硼增強(qiáng)顆粒，15份雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，15份過氧化苯甲酰，3份改性萘系減水劑。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為116MPa，抗拉強(qiáng)度為8MPa，抗彎強(qiáng)度為12MPa，彈性模量為36MPa，滲透系數(shù)≤1*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

對(duì)比例一

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，不含有雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，其他組分與實(shí)施例一相同。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為104MPa，抗拉強(qiáng)度為6MPa，抗彎強(qiáng)度為10MPa，彈性模量為45MPa，滲透系數(shù)為5*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

對(duì)比例二

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，不含有碳化鉻增強(qiáng)顆粒，其他組分與實(shí)施例一相同。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為95MPa，抗拉強(qiáng)度為7MPa，抗彎強(qiáng)度為9MPa，彈性模量為42MPa，滲透系數(shù)為4*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)

對(duì)比例三

一種用于抗震鋼結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，不含有碳化鉻增強(qiáng)顆粒和雙環(huán)戊二烯改性不飽和聚酯，其他組分與實(shí)施例一相同。

經(jīng)測(cè)試，該材料的抗壓強(qiáng)度為88MPa，抗拉強(qiáng)度為4MPa，抗彎強(qiáng)度為7MPa，彈性模量為48MPa，滲透系數(shù)為6*10^-12cm/s。(注：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度按養(yǎng)護(hù)28天150mm×150mm×150mm試件，抗彎強(qiáng)度測(cè)試試件為100mm×100mm×400mm棱柱體。)