阅读说明：本技术 一种复合板材 (Composite board ) 是由 陈树鹏 曾俊杰 梁圣达 石术伟 郭永昌 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：本申请涉及建筑材料的技术领域,尤其涉及一种复合板材。本申请提供了一种复合板材,包括：第一FRP平板和第二FRP曲板；所述第二FRP曲板包括多条凸条,各条所述凸条相互平行设置,相邻所述凸条间设有凹槽,以朝向所述凸条的凸部方向为第二FRP曲板的正面,以朝向所述凹槽的凹部方向为第二FRP曲板的反面,其中,所述第一FRP平板和所述第二FRP曲板的材质各不相同；以所述第一FRP平板为对称轴,两个所述第二FRP曲板的反面分别对称设置在所述第一FRP平板的两面。本申请提供了一种复合板材,能有效结合传统FRP材料无法同时具备优良的拉伸断裂应变性能和高弹性模量的技术缺陷。(The application relates to the technical field of building materials, in particular to a composite board. The application provides a composite board, includes: the first FRP flat plate and the second FRP curved plate; the second FRP curved plate comprises a plurality of convex strips, the convex strips are arranged in parallel, a groove is formed between every two adjacent convex strips, the direction of the convex part of each convex strip is the front surface of the second FRP curved plate, and the direction of the concave part of each convex strip is the back surface of the second FRP curved plate, wherein the first FRP flat plate and the second FRP curved plate are made of different materials; and the reverse sides of the two second FRP curved plates are respectively and symmetrically arranged on the two sides of the first FRP flat plate by taking the first FRP flat plate as a symmetry axis. The application provides a composite board, can effectively combine traditional FRP material can't possess good tensile fracture strain property and high elastic modulus's technical defect simultaneously.)

一种复合板材

技术领域

本申请涉及建筑材料的技术领域，尤其涉及一种复合板材。

背景技术

伴随着国内的基础设施建设的不断发展，我国的基础建设突飞猛进，对钢筋混泥土的需求越来越大。工程用沙河沙由于长期开采使得河沙资源日益匮乏，因此，人们将目光聚焦在丰富的海砂上。但是，海砂因其含有较多能腐蚀钢筋的氯离子，使得钢材不能直接使用在海水海砂混凝土结构中。

现有的纤维增强复合材料(简称“复材”，英文Fiber Reinforced Polymer，英文简称“FRP”)具有耐腐蚀性好、抗疲劳性能强、施工方便等特点而被广泛应用。传统的FRP包括CFRP、GFRP、AFRP，这些FRP应用较为广泛，强度及弹性模量高，拉伸断裂应变在3％以下。

近年来出现的新FRP材料由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚萘二甲酸乙二酯(PEN)制成，拉伸断裂应变达到了5％以上，使得其拥有更大的耗能能力，但相对传统FRP其强度及弹性模量较低。在相同应变并达到与传统FRP达到相同承载力的情况下，PET FRP需要截面面积更大的材料。可见，现有的FRP材料难以同时具备优良的拉伸断裂应变性能和弹性模量性能。

合理组合得到一个强度及弹性模量较高且变形能力大的混杂FRP材料，能使其具有更广阔的应用前景。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种复合板材，能有效结合传统FRP材料无法同时具备优良的拉伸断裂应变性能和高弹性模量的技术缺陷。

本申请提供了一种复合板材，一方面适用于海洋环境及医疗核磁共振、雷达设施等特殊环境中，另一方面可作为受拉承重构件。

本申请提供了一种复合板材，包括：第一FRP平板和第二FRP曲板；

所述第二FRP曲板包括多条凸条，各条所述凸条相互平行设置，相邻所述凸条间设有凹槽，以朝向所述凸条的凸部方向为第二FRP曲板的正面，以朝向所述凹槽的凹部方向为第二FRP曲板的反面，其中，所述第一FRP平板和所述第二FRP曲板的材质各不相同；

以所述第一FRP平板为对称轴，两个所述第二FRP曲板的反面分别对称设置在所述第一FRP平板的两面。

作为优选，所述凸条与所述第一FRP平板沿所述凸条径向的横截面积为弧形或矩形。

作为优选，所述第一FRP平板的材质选自PET FRP(Polyethylene terephthalate，简称PET，fiber-reinfirced polymer，简称FRP，聚对苯二甲酸乙二酯纤维增强复合材料)、PEN FRP(Polythylene naphthalate，简称PEN，fiber-reinfirced polymer，简称FRP，聚萘二甲酸乙二酯纤维增强复合材料)、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或玄武岩纤维增强复合材料；优选的，所述第一FRP平板的材质选自PET FRP或PEN FRP。

作为优选，所述第二FRP曲板的材质选自碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或玄武岩纤维增强复合材料。

作为优选，所述第一FRP平板的长度≤所述第二FRP曲板的长度。

具体的，第一平板的长度小于等于第二FRP曲板延伸后的长度。

作为优选，所述凸条与所述第一FRP平板形成预置孔隙，可以通过控制所述凸条的数量和凸起高度从而控制预置孔隙的大小，预置孔隙用于容纳第二FRP曲板的拉伸变形。

作为优选，两个所述第二FRP曲板的反面分别对称粘结在所述第一FRP平板的两面。

作为优选，所述复合板材，还包括第三FRP曲板，所述第三FRP曲板包括多条凸条，各所述凸条相互平行设置，相邻所述凸条间设置凹槽，以朝向所述凸条的凸部方向为第三FRP曲板的正面，以朝向所述凹槽的凹部方向为第三FRP曲板的反面；

以所述第一FRP平板为对称轴，两个所述第三FRP曲板的反面对称设置在所述第二FRP曲板的正面的表面。

其中，第三FRP曲板的材质选自碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或玄武岩纤维增强复合材料。

其中，第三FRP曲板的形状可以与所述第二FRP曲板的形状一样，第三FRP曲板的形状也可以与所述第二FRP曲板的形状不一样。

作为优选，两个所述第三FRP曲板的反面分别对称粘结在所述第二FRP曲板的正面的表面。

具体的，所述第三FRP曲板的凹槽与所述第二FRP曲板的凸条对齐设置。

需要说明的是，本申请提供的复合板材的第二FRP曲板的制备工艺为将第二FRP曲板的材质弯曲形成多条相互平行的凸条形成的一体成型的曲板。

需要说明的是，本申请可以通过控制第二FRP曲板的凸条的数量或凸条的凸起高度，或者控制第一FRP平板或第二FRP曲板的材质，得到具有不同拉伸断裂应变力和弹性模量的复合板材。

需要说明的是，本申请提供的复合板材的第一FRP平板和第二FRP曲板均能沿本申请的复合板材的FRP纤维方向承受荷载，即沿着将第二FRP曲板的凸条拉直(延伸)的方向(也即沿着凸条的径向方向)承受荷载。

需要说明的是，本申请提供的复合板材还能通过设置第三FRP曲板，得到具有不同拉伸断裂应变力和弹性模量的复合板材。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请提供了一种复合板材，可以有效结合第一FRP平板和第二FRP曲板的特性，第一FRP平板为平板结构，第二FRP曲板为曲板结构，使得本申请的复合板材作为受拉构件，使用前，复合板材的第二FRP曲板的凸条与第一FRP平板形成预置孔隙，使得第二FRP曲板可以自由伸缩，本申请可以通过调节第二FRP曲板使用前(即受拉前)的长度，进而调节第一FRP平板和第二FRP曲板的受力情况。在拉伸前期，本申请的复合板材的第一FRP平板单独承受荷载；在拉伸后期，第二FRP曲板在本申请的复合板材拉伸至预置应变时产生拉应力，本申请的复合板材整体的拉伸后长度大于等于第二FRP曲板的拉伸前长度，第一FRP平板和第二FRP曲板共同承受荷载。此时本申请的复合板材的弹性模量发生变化，第一FRP平板的弹性模量<本申请的复合板材的弹性模量<第二FRP曲板的弹性模量。因此，在本申请的复合板材的长度不变的情况下，可以通过调节第二FRP曲板的可拉伸长度来改变本申请的复合板材的割线模量。

综上所述，本申请提供的复合板材可以根据结构特性自由调节FRP复合板材的割线模量从而满足结构使用目的。本申请提供的复合板材轻质高强，降低了施工现场安装难度，减少人力与施工对正常使用的影响，并且可以应用在海水海砂混凝土结构中而不需考虑氯离子对材料的腐蚀作用。

附图说明

图1为本申请实施例提供的第一种复合板材的示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为图1的B-B截面图；

图4为本申请实施例提供的第二种复合板材的示意图；

图5为本申请实施例提供的第三种复合板材的示意图；

图6为图5的A-A截面图；

图7为图5的B-B截面图；

图8为本申请实施例提供的复合板材的受拉应力-应变曲线，其中，图8中的受拉应力-应变曲线为两折线，标记为“仅直线型FRP受拉”的第一段为第一FRP平板1的受拉应力-应变曲线，标记为“直线和弯曲型FRP共同受拉”的第二段为第一FRP平板1和两条第二FRP曲板2的共同受拉应力-应变曲线。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

应理解，本申请应用于建筑材料领域，请参阅图1-3，图1为本申请实施例提供的第一种复合板材的示意图；图2为图1的A-A截面图；图3为图1的B-B截面图；如图1-3所示，图1中包括第一FRP平板1和第二FRP曲板2；第二FRP曲板2包括多条凸条2-1，各条凸条2-1相互平行设置，相邻凸条2-1间设有凹槽2-2，以朝向凸条的凸部方向E为第二FRP曲板的正面C，以朝向凹槽的凹部方向F为第二FRP曲板的反面D，其中，第一FRP平板1和第二FRP曲板2的材质各不相同；以第一FRP平板1为对称轴，两个第二FRP曲板2的反面分别对称设置在第一FRP平板1的两面。

具体的，图2为图1的A-A截面图为凸条2-1的最高点的截面图；图3为图1的B-B截面图为凸条2-1的最低点的截面图。

本申请实施例的第一FRP平板1为平板结构，第二FRP曲板2为曲板结构，使得本申请的复合板材为受拉构件，使用前，复合板材的第二FRP曲板的凸条2-1与第一FRP平板1形成预置孔隙，使得第二FRP曲板2可以自由伸缩，本申请可以通过调节第二FRP曲板2使用前(即受拉前)的长度，进而调节第一FRP平板1和第二FRP曲板2的受力情况。

本申请的复合板材在受拉过程中，第二FRP曲板2与第一FRP平板1形成预置孔隙，对本申请的复合板材施加荷载后，第二FRP曲板2在被拉直之前可以自由伸缩，可以调节本申请的复合板材的割线模量。请参阅图8，图8为本申请提供的复合板材的受拉应力-应变曲线，从受拉应力-应变曲线可知，本申请的复合板材的第一FRP平板1先承受荷载，随着本申请的复合板材应变的增长，调节第二FRP曲板2的拉伸前长度可以在本申请的复合板材达到1％应变时开始受力，也可以在本申请的复合板材达到2％时开始受力。因此，在拉伸前期，本申请的复合板材的第一FRP平板单独承受荷载；在拉伸后期，第二FRP曲板在本申请的复合板材拉伸至预置应变时产生拉应力，本申请的复合板材的拉伸后长度大于等于第二FRP曲板的拉伸前长度，第一FRP平板和第二FRP曲板共同承受荷载。此时本申请的复合板材的弹性模量发生变化，第一FRP平板的弹性模量<本申请的复合板材的弹性模量<第二FRP曲板的弹性模量。因此，在本申请的复合板材的长度不变的情况下，可以通过调节第二FRP曲板的可拉伸长度来改变本申请的复合板材的割线模量。本申请提供的复合板材可以根据结构特性自由调节FRP复合板材的割线模量从而满足结构使用目的。此外，本申请提供的复合板材轻质高强，有利于减小构件截面尺寸，能够提高结构的抗震能力。而且，本申请的复合板材具有耐腐蚀的作用，可以使用在海岛的海水海砂混凝土结构中，使得海水海砂混凝土结构具有较高的承载力，并且具有良好的延性。

进一步的，第二FRP曲板2为多条凸条2-1为相互接触平行设置的一体成型曲板；第二FRP曲板2也可以为多条凸条2-1间隔预置距离相互平行设置的一体成型曲板。

进一步的，请参阅图4，图4为本申请实施例提供的第二种复合板材的示意图。如图4所示，凸条2-1与第一FRP平板1沿凸条径向的横截面积可以为弧形，也可以为矩形。

进一步的，所述第一FRP平板的长度≤所述第二FRP曲板的长度，具体的，第一FRP平板的拉伸前长度≤所述第二FRP曲板的拉伸前长度。

进一步的，第一FRP平板1的材质选自PET FRP、PEN FRP、碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或玄武岩纤维增强复合材料。优选的，第一FRP平板1的材质选自断裂应变较大PET FRP或PEN FRP。

进一步的，第二FRP曲板2的材质选自碳纤维增强复合材料、芳纶纤维增强复合材料或玄武岩纤维增强复合材料。

进一步的，凸条2-1与第一FRP平板1形成预置孔隙。

进一步的，两个第二FRP曲板的反面D分别对称粘结设置在第一FRP平板1的两面。

需要说明的是，本申请的凸条2-1平行排列形成第二FRP曲板，凸条2-1的受力方向为沿着凸条2-1的径向方向受力，并非沿着凸条2-1的轴向方向受力。

本申请实施例还提供另一种复合板材的结构，请参阅图5-7，图5为本申请实施例提供的第三种复合板材的示意图；图6为图5的A-A截面图；图7为图5的B-B截面图，本申请实施例还包括第三FRP曲板3，第三FRP曲板3包括多条凸条3-1，各条凸条3-1相互平行设置，相邻凸条3-1间设置凹槽3-2，以朝向凸条3-1的凸部方向为第三FRP曲板的正面，以朝向凹槽3-2的凹部方向为第三FRP曲板的反面；以第一FRP平板1为对称轴，两个第三FRP曲板的反面分别对称设置在第二FRP曲板的正面C的表面。

其中，第三FRP曲板3的结构与第二FRP曲板的结构相似。

进一步的，两个第三FRP曲板3的反面分别对称粘结在第二FRP曲板的正面C的表面。

进一步的，请参阅图5～7，第三FRP曲板的凸条3-1与第二FRP曲板的凸条2-1错开设置；第三FRP曲板的凹槽3-2与第二FRP曲板的凸条的凸起位对齐设置。

因此，可以通过调节不同的FRP种类，增加第三FRP曲板的层数，以及控制第三FRP曲板的拉伸前长度以控制本申请提供的复合板材的割线模量。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。