[01786671]织物增强高性能水泥基复合材料薄板叠合与加固技术

混凝土结构是沿海地区土木工程最主要的结构形式,结构耐久性不足不仅影响其正常使用,而且会危及结构安全性。在新混凝土结构表面设置致密的薄壳,或在既有混凝土结构表面增加致密的薄层,可以提高结构的耐久性能。多轴向经编碳玻纤维织物增强高性能水泥基复合材料作为提高混凝土结构耐久性的材料,不仅可以使表层防护壳做得很薄（1-3厘米）,而且,在提高结构的耐久性能同时,可以提高结构的强度,改善结构的抗剪脆性。其混凝土结构表层叠合薄壳与加固薄层方法的结构设计原理相同。 项目组历时12年,在国家自然科学基金项目等连续、系统资助下,建立了织物增强高性能水泥基复合材料薄板叠合与加固混凝土结构的设计方法;针对具体的工程应用情况,创建了多种织物增强高性能水泥基复合材料薄板的永久性模板,以及加固混凝土结构的方法;开发出多种织物增强高性能水泥基复合材料薄板（薄层）。主要科技创新如下： （1）创建了一整套提升新建和既有混凝土结构强度与耐久性的技术体系 采用工业化建筑体系中外壳预制核心现浇的方法,将预制织物增强混凝土薄板外壳作为永久性模板,使预制外壳与现浇混凝土结构叠合在一起共同受力,创建了带肋增韧的用于制作钢筋混凝土构件的预制外壳及其预制模板的支撑体系。采用混凝土结构加固方法中“增大截面法”,以最小新增截面加固既有混凝土结构,创建了织物增强高性能水泥基复合材料加固方法。并通过试验研究,证明该套技术能够提升现浇和既有混凝土结构强度与耐久性能。 （2）研发了一系列高性能水泥基复合材料及其薄板制备技术,提出了薄板与混凝土结构之间的界面处理方法 研究开发了含聚丙烯纤维和硅灰、粉煤灰、高效减水剂的高性能水泥基复合材料,以及预应力薄板制作和在结构上抹浆铺网等工艺;研究了掺水玻璃改善磷酸钾镁水泥基复合材料在水工环境中稳定性的薄板制备方法。研究开发了用于薄板与混凝土结构之间的磷酸镁水泥做无机界面剂处理方法,以及加肋、做糙、植筋等方法。 （3）建立了织物增强高性能水泥基复合材料薄板与钢筋混凝土组合构件的承载能力设计方法 在对各类织物增强混凝土薄板基本物理力学性能,以及我国现行的《混凝土结构设计规范》的设计原理在该项技术中适用性研究的基础上,基于现行的《混凝土结构设计规范》的设计原理,并通过试验研究,建立了织物增强高性能水泥基复合材料薄板与钢筋混凝土组合构件的抗弯、抗剪、抗压承载能力设计方法。通过试验研究,建立了在腐蚀环境和荷载耦合作用下性能退化组合构件的梁抗弯承载能力计算公式和短柱的抗压承载能力计算公式。 获授权发明专利 10 件和实用新型专利 9 件。 发表核心期刊及其以上论文 90 篇,出版专著 1 本（科学出版社2018.12）。经同行专家鉴定,“总体上达到国内领先水平,部分达到国际先进水平”。相关技术成果已成功应用于40多项江苏沿海的工业与民用建筑工程、桥梁工程、港闸工程等,累计节约资金近亿元,其中近两年来产生社会经济效益 0.54 亿元。