CN102910263A

CN102910263A - 平台构造组件和水上浮动结构及其制备方法

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Publication number: CN102910263A
Application number: CN2012103784098A
Authority: CN
Inventors: 杜卫冲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明公开了平台构造组件和水上浮动结构及其制备方法，该平台构造组件由一类纤维增强水泥复合材料浇筑而成，且具有空心结构（如蜂窝空心结构），所述空心结构优选包括多个立体结构，多个立体结构中相邻两个立体结构之间（如蜂窝结构的壁）也是由所述的纤维增强水泥复合材料浇筑而成。所述空心结构由预埋的轻质材料填充，轻质材料可以为实心或空心。所述平台构造组件可用于构建水上（如海上）浮动结构，水上浮动结构可以一体形成也可以由多个所述平台构造组件拼接而成。本发明的平台构造组件和水上浮动结构具有质量轻、浮力大、整体强度高、抗冲击性强、可弯曲等优点，制备方法实施简单、经济环保。

Description

平台构造组件和水上浮动结构及其制备方法

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，具体涉及平台构造组件和水上浮动结构及其制备方法。

背景技术

在结构工程领域中，现有的平台结构采用钢筋水泥构成或者采用金属管等搭建而成，其存在施工复杂、重量大、耐腐蚀性能差等诸多不足，在施工过程或使用过程中，现有结构遇到冲击时容易断裂或破碎。上述不足限制了现有各种结构的使用范围和规模，如在海上搭建平台时，既要求产品重要轻又要求其具有耐打压、耐腐蚀的性能，在搭建面积较大时，还不可避免地会出现弯曲等情况，此时采用市场上现有的结构类产品都难以满足上述要求。

纤维增强水泥复合材料的重量比常规水泥轻40%，而坚韧程度高出500倍。这种俗称的工程黏性水泥（ECC：Engineered Cementitious Composites）最明显的特征是可以在弯曲状态下承受相当大的压力，因为材料里面有特殊制成的聚合体纤维微粒，所以ECC水泥可以在承受较大压力的状态下弯曲而不破裂。ECC材料具备普通的混凝土或纤维增强混凝土材料无法比拟的超高的物理强度，抗震、防震，质量轻，环保，经济和更好的耐久性的优点。MECC技术公司则致力于将这种神奇的材料应用到油气管道的保护领域，在油气管外部裹涂一层ＭＥＣＣ公司的工程水泥复合材料涂层（５－１０ｍｍ左右的厚度），类似于给管道加装一层刀枪不入的铠甲（抗冲击），　但又具备延展性和可弯曲性。

现有的平台结构，如中国专利申请（公开号CN101570239）提供一种海上浮动平台，其内部结构为焊接结构，且还需额外进行防水涂层处理，可见，这种焊接结构施工复杂、能耗大，对焊接质量要求高，还需额外增加平板才能实现最终用途。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供采用纤维增强水泥复合材料制成的平台构造组件和水上浮动结构及其制备方法，具体技术方案如下。

一种平台构造组件，该平台构造组件由一类纤维增强水泥复合材料浇筑而成，且具有空心结构；所述空心结构包括一个以上立体结构，多个立体结构中相邻两个立体结构之间的间隙由所述纤维增强水泥复合材料浇筑而成。

进一步优化的，所述立体结构为由轻质材料（如塑料、泡沫塑料、充气塑料膜及其他任何可以起到支持的轻质材料）制成，或所述空心结构由实心部件替代，所述立体结构由轻质材料（如塑料、泡沫塑料）制成的实心结构。

进一步优化的，所述空心结构整体上为封闭的结构，空心结构的外壁由浇筑的纤维增强水泥复合材料封闭。

进一步优化的，所述立体结构为空心多面体。

进一步优化的，所述空心结构为蜂窝结构。

一种水上浮动结构，其包括一个以上所述平台构造组件，多个所述平台构造组件之间相互连接。

进一步优化的，所述平台构造组件外形为拼图组件，多个所述平台构造组件通过拼图方式拼接形成平台结构。

上述平台构造组件的制备方法，具体是在多个立体结构的外侧浇筑纤维增强水泥复合材料，多个立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料覆盖，各立体结构之间的间隙被浇筑的纤维增强水泥复合材料填充，经硬化后形成所述平台构造组件。

进一步优化的，所述多个立体结构排布成一层或多层结构，相邻两个立体结构之间留有供所述纤维增强水泥复合材料注入的间隙。

进一步优化的，相邻两个立体结构之间设有隔开部件；在浇筑所述纤维增强水泥复合材料之前，上下相邻的两个立体结构之间的隔开部件同时用于支撑上一层立体结构。

进一步优化的，相邻两个立体结构通过所述隔开部件拼接在一起。

进一步优化的，相邻两个立体结构之间的所述隔开部件与其中一个立体结构一体形成，且另一个立体结构设有用于使用该两个立体结构拼接在一起的部位（例如，若该隔开部件为圆柱形（根据常识可以有多种形状，如螺纹结构），则所述另一个立体结构设有与该圆柱形配合的圆柱孔）。

进一步优化的，立体结构与隔开部件为独立结构，相邻两个立体结构上均设有用于安装所述隔开部件的部位（例如，若该隔开部件为圆柱形（根据常识可以有多种形状，如螺纹结构），则相邻两个立体结构上均设有与该圆柱形配合的圆柱孔）。

进一步优化的，所述拼接为螺纹连接或插接。

进一步优化的，将所述一个或多个立体结构放置一个由模板连接成的槽中，立体结构与模板之间设有间隙，通过向槽中浇注纤维增强水泥复合材料，使得相邻立体结构之间的间隙被纤维增强水泥复合材料填充，且空心立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料包围覆盖，经硬化后形成所述平台构造组件。

本发明所采用的纤维增强水泥复合材料，优采用水泥基材料、惰性填料、增强纤维、水和化学添加剂为原料制成，其中，水泥基材料为水泥及硅土沙子或依靠水硬型机制硬化的复合物；水泥、硅土沙子、惰性填料、水、化学添加剂的重量比为1：0.5～2.0：1.2～1.5：0.5～0.8：0.01～0.03，上述原料混合后的总体积与增强纤维的体积比为1：0.01～0.04。所述惰性填料包括天然沙土、金属矿沙、用于混凝土配重层的粉末、工业废料、碳粉中的一种或多种。所述增强纤维包括金属纤维、聚合物纤维、无机纤维、天然纤维（象玄武岩纤维）或经过表面涂层改性纤维中的一种或多种。所述化学添加剂包括稳定剂、衍生混合物、超塑性材料和减水剂的中一种或多种。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

1、结构简单，平台构造组件通过纤维增强水泥复合材料最终一体形成。

2、抗冲击性、耐磨损和可弯曲，采用纤维增强水泥基复合材料的立体蜂窝结构具有很强的抗冲击性、耐磨性和可弯曲性。

3、低成本，非常环保，纤维增强水泥基复合材料的主要成份（如中国专利 ZL 200710142709.5）是一种特别的短纤维，普通的水泥，细沙和粉煤灰，粉煤灰的用量超过３０％。

4、施工方便，可以通过调节内部的多个所述空心立体结构的大小，可设计出不同浮动性能的平台。

5、应用广泛，可用于搭建各种建筑构件，如墙体、柱、梁、海上作业平台、海上浮桥、海上固定式或漂浮式飞机场等等。

附图说明

图1a和图1b为平台构造组件的内部空心结构由正方体构成的立体示意图。

图2a和图2b为平台构造组件的内部空心结构由六棱柱构成的立体示意图。

图3a和图3b为平台构造组件的内部空心结构由斜棱柱构成的立体示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护范围不限于此。

图1a和图1b为平台构造组件的内部空心结构的一种示意图，该结构是由多个正方体101构成，相邻两个正方体之间留有间隙103，正方体可以由轻质材料（如塑料、泡沫塑料、充气塑料膜及其他任何可以起到支持的轻质材料）制成。正方体也可以为由轻质材料（如塑料、泡沫塑料）制成的实心结构。相邻两个正方体通过隔开部件拼接在一起，相邻两个正方体之间的所述隔开部件与其中一个正方体一体形成，且另一个正方体设有用于使该两个正方体拼接在一起的部位，例如，若该隔开部件为圆柱形（根据常识可以有多种形状，如螺纹结构），则所述另一个正方体设有用于使该两个正方体拼接在一起的部位可以为圆柱孔102（或螺纹孔），如图1a所示结构也可以一体形成。图1a的整体结构外侧设有多个圆柱孔102，图1b的整体结构外侧具有多个突出的圆柱，也可以是图1a和图1b中的正方体各个面都具有一个圆柱孔102，相邻的正方体通过一个圆柱形的隔开部件连接在一起，最后还可以利用这些圆柱及圆柱孔将多个图1a和多个图1所示的平台构造组件一体结构拼装成面积和/或厚度更大的平台结构。如图2a、图2b、图3a和图3b所示，平台构造组件的内部空心结构也可以由六棱柱或斜棱柱等构成，多个所述平台构造组件的内部空心结构通过层叠后再浇筑纤维增强水泥复合材料，可以形成内部为蜂窝结构的平台结构。同理，六棱柱或斜棱柱等也可以由圆柱、球形等各种立体结构代替。

本发明的平台构造组件的制备方法，以图1a或图1b为例，将一个所述平台构造组件的内部空心结构或由多个内部空心结构拼接后形成的结构放置在一个由模板连接成的槽中，内部空心结构与模板之间设有间隙，通过向槽中浇注纤维增强水泥复合材料，使得相邻立体结构（如正方体）之间的间隙被纤维增强水泥复合材料填充，且立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料包围覆盖，经硬化后形成所述平台构造组件或由多个所述平台构造组件组成更大的平台结构（如水上浮动结构）。

进一步的，优选以下两种方式之一形成完全密封的平台构造组件：

1、在由模板连接成的槽中，先铺一层纤维增强水泥复合材料，待该层材料未完全硬化时再将平台构造组件的内部空心结构放上去，此时下层的纤维增强水泥复合材料能对平台构造组件的内部空心结构起到一定的支撑作用，接着浇筑其余纤维增强水泥复合材料，使得相邻立体结构之间的间隙被纤维增强水泥复合材料填充，且立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料包围覆盖。

2、通过计算设计空心结构的体积大小或者选择不同的轻质材料，使平台构造组件的内部空心结构悬浮在纤维增强水泥复合材料中，待硬化后形成所述平台构造组件。

以最终制成的水上浮结构为例，若内部空心结构为正方体，该正方体的外表面包覆纤维增强水泥复合材料后形成2m×2m×2m 的密封正方体，且该密封正方体顶部的纤维增强水泥复合材料厚度为10cm，其他六个面的的纤维增强水泥复合材料厚度为5cm。水的密度约为1.0×10³kg／m³，纤维增强水泥复合材料硬化后的密度为2100kg/m³（如中国专利ZL 200710142709.5中所述及的复合材料），忽略内部正方体轻质材料的质量，经过计算可知，包覆纤维增强水泥复合材料后的密封正方体平均密度约为346.89 kg/m³，其密度远小于水的密度，因此，纤维增强水泥复合材料制成平台构造组件能很好的漂浮于水上，若平台结构受到向下的压力作用，在不完全沉没下去的情况下，单独一个密封立方体所能承载的重量达5224.88kg，当所述密封正方体的数量为多个时，其能承载的重量为上述重量的相应倍数。

Claims

1.一种平台构造组件，其特征是该平台构造组件由纤维增强水泥复合材料浇筑而成，且具有空心结构；所述空心结构包括一个以上立体结构，多个立体结构中相邻两个立体结构之间的间隙由所述纤维增强水泥复合材料浇筑而成。

2.根据权利要求1所述的平台构造组件，其特征在于所述立体结构为由轻质材料制成，或所述空心结构由实心部件替代，所述立体结构由轻质材料制成的实心结构。

3.根据权利要求1所述的平台构造组件，其特征在于所述空心结构整体上为封闭的结构，空心结构的外壁由浇筑的纤维增强水泥复合材料封闭。

4.根据权利要求1所述的平台构造组件，其特征在于所述立体结构为空心多面体。

5.根据权利要求4所述的平台构造组件，其特征在于所述空心结构为蜂窝结构。

6.一种水上浮动结构，其特征在于包括一个以上所述平台构造组件，多个所述平台构造组件之间相互连接。

7.根据权利要求6所述的水上浮动结构，其特征在于所述平台构造组件外形为拼图组件，多个所述平台构造组件通过拼图方式拼接形成平台结构。

8.权利要求1所述平台构造组件的制备方法，其特征是在多个立体结构的外侧浇筑纤维增强水泥复合材料，多个立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料覆盖，各立体结构之间的间隙被浇筑的纤维增强水泥复合材料填充，经硬化后形成所述平台构造组件。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述多个立体结构排布成一层或多层结构，相邻两个立体结构之间留有供所述纤维增强水泥复合材料注入的间隙。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于相邻两个立体结构之间设有隔开部件；在浇筑所述纤维增强水泥复合材料之前，上下相邻的两个立体结构之间的隔开部件同时用于支撑上一层立体结构。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于相邻两个立体结构通过所述隔开部件拼接在一起。

12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于相邻两个立体结构之间的所述隔开部件与其中一个立体结构一体形成，且另一个立体结构设有用于使该两个立体结构拼接在一起的部位。

13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于立体结构与隔开部件为独立结构，相邻两个立体结构上均设有用于安装所述隔开部件的部位。

14.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于所述拼接为螺纹连接或插接。

15.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于将所述一个或多个立体结构放置一个由模板连接成的槽中，立体结构与模板之间设有间隙，通过向槽中浇注纤维增强水泥复合材料，使得相邻立体结构之间的间隙被纤维增强水泥复合材料填充，且立体结构的外侧被纤维增强水泥复合材料包围覆盖，经硬化后形成所述平台构造组件。