CN104876518B - 用于永久性模板的纤维混凝土及永久性模板装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种用于永久性模板的纤维混凝土及永久性模板装置，混凝土组分为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：(0.07～0.15)：(0.1～0.2)：(1.2～1.5)：(0.22～0.26)：(0.02～0.03)，消泡剂掺入量为减水剂掺入量的4％～5％；装置包括硬板、连接件预留孔和螺栓孔，硬板的正面为平整的板面，背面为凹槽和燕尾形凸起楞条并带有连接件预留孔和螺栓孔，左右相邻的两块硬板通过螺栓孔用螺栓拼装连接，拼装连接面用粘结剂粘结。通过本发明永久性模板和混凝土结构相结合，在浇筑成型后兼做防护板和外保护层并承受一部分荷载，能显著提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。

Description

用于永久性模板的纤维混凝土及永久性模板装置

技术领域

本发明涉及建筑模板技术领域，具体地，涉及一种用于民用建筑、水工结构、港海结构、桥涵隧洞的用于永久性模板的纤维混凝土及其制成的模板、模板装置。

背景技术

现有的模板种类繁多，木材和钢材使用较多，大多无法多次重复使用，消耗量大，势必造成资源浪费，而且还存在拆装不便、周转费用高和费工费力等不利因素。耐久性问题一直以来是钢筋混凝土结构所面临的主要问题之一，普通模板拆除之后，结构表面混凝土在外部自然环境影响下，其耐久性将面临严峻考验。此外，对于水工结构、港海结构来说，抗裂和防渗能力尤为重要，抗裂和防渗能力的不足将严重影响结构的耐久性和使用寿命。以上几点一直以来是民用建筑、水工结构、港海结构、桥涵隧洞等施工和使用过程中较难解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于永久性模板的纤维混凝土、永久性模板及模板装置，具有良好的抗裂、防渗功能，且同时具有韧性好、裂缝控制能力强、抗冲击能力强、能量吸收能力强等高性能特点，在结构的浇筑节段作为模板使用，浇筑成型后兼做该结构的防护板和外保护层并承受一部分荷载，能够显著提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。

根据本发明的第一方面，提供一种用于永久性模板的纤维混凝土，组分包括水泥、活性矿物掺合料、细骨料、纤维、减水剂、水和消泡剂，其中：

所述活性矿物掺合料采用硅灰和矿粉；

所述细骨料采用石英砂，最大粒径不超过0.5mm；

上述成分的重量比为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：(0.07～0.15)：(0.1～0.2)：(1.2～1.5)：(0.22～0.26)：(0.02～0.03)，消泡剂掺量为减水剂掺量的4％～5％。

优选地，所述纤维采用镀铜细钢纤维和非金属短切纤维的混合，所述镀铜细钢纤维的体积掺量为1.5％～2.5％，非金属短切纤维的体积掺量为0.1～0.2％。

更优选地，所述非金属短切纤维为聚丙烯纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维的非金属短切纤维中的一种或一种以上，纤维长度在12～19mm之间。

优选地，所述减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率不低于25％。

本发明上述的纤维，其掺入均按单位立方米的混凝土中掺入纤维的体积。按照规范和纤维密度的规定：一立方米的混凝土体积掺量为2.5％的钢纤维的质量为180kg，体积掺量为0.1％的聚丙烯纤维的质量为0.91kg。

根据本发明的第二方面，提供一种纤维混凝土永久性模板，由上述用于永久性模板的纤维混凝土制备而成的硬板。

根据本发明的第三方面，提供一种永久性模板装置，所述装置由若干硬板、金属连接件和螺栓组装而成，其中：硬板由水泥基复合材料制成，硬板的正面为平整的板面、背面为凹槽和燕尾形凸起楞条，燕尾形凸起楞条处设置金属连接件预留孔和螺栓孔；组装时若干硬板置于同一平面，并交错布置，从而使硬板横向接缝不在同一水平直线上；若干金属连接件通过金属连接件预留孔实现相邻硬板的紧拉固定，左、右相邻的两块硬板通过螺栓孔用螺栓拼装连接，拼装连接截面通过粘结剂粘结。

更优选地，所述凹槽和燕尾形凸起楞条的尺寸一致，且燕尾形凸起楞条处的金属连接件预留孔等间隔布置；螺栓孔设置在位于硬板边缘的凸起楞条处并等间隔布置。

更优选地，所述燕尾形凸起楞条和凹槽之间的拐角处均设置为圆弧形状，以解决直角拐角的应力集中问题；浇筑混凝土结构时，燕尾形凸起楞条和混凝土结构实现互扣式结合。

优选地，所述金属连接件为长螺栓。

优选地，所述永久性模板的断裂韧性≥35000J/m²；测定的氯离子渗透性在5-10库仑间波动；300次快速冻融循环后，试样未受损；浇筑时用于永久性模板的纤维混凝土的流动度≥25cm；抗压强度≥160MPa；弹性模量≥42Gpa；抗折强度≥28MPa。

本发明根据实际需要通过调整所述硬板的形状尺寸来满足不同形状尺寸、高度和跨度大小的需要。模板的浇筑和养护不受季节变化的干扰，可实现连续的预制生产，预制时须水平放置模板装置进行浇筑制作。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明制作方法简单，使用方便。通过本发明制备的永久性模板耐久性方面的优点是：抗水渗透和抗氯离子渗透性能等都远远高于普通混凝土，具有高抗冲击能力、裂缝控制能力、能量吸收能力以及高韧性等高性能特点；其和混凝土结构相结合，在浇筑成形后兼做该结构的防护板和外保护层并承受一部分荷载，能够显著提高混凝土结构的耐久性和使用寿命，减少结构后期维护成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的装置横截面示意图；

图2为本发明一实施例的装置的拼装正面示意图；

图3为本发明一实施例的装置的边缘凸起楞条横截面示意图；

图4为本发明和钢筋混凝土结构的构造的俯视示意图；

图中：1为螺栓孔，2为硬板，3为长螺栓预留孔，4为燕尾形凸起楞条，5为配筋，6为边缘凸起楞条，7为长螺栓，8为普通混凝土，9为螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

一种用于永久性模板的纤维混凝土，各组分的重量比(kg/m³)为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：0.15：0.2：1.2：0.22：0.02，消泡剂掺量为减水剂掺量的4％；镀铜细钢纤维体积掺量为2.5％，非金属纤维选用聚丙烯纤维，体积掺量为0.1％，纤维长度均为15±1mm。

水泥采用普通硅酸盐水泥。

石英砂最大粒径不超过0.5mm。

减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率不低于25％。

按本实施例的各组分的重量比制备出用于永久性模板的纤维混凝土(水泥基复合材料)，根据性能测试的类别和要求，每组浇筑三个试件分别测试，求其平均值作为本实施例永久性模板纤维混凝土的物理及力学性能指标的值，测试结果为：断裂韧性为39140J/m²；测定的氯离子渗透性为5.8库仑；300次快速冻融循环后，试样未受损；水泥基复合材料的流动度为28.5cm，抗压强度为167.2MPa；弹性模量为51GPa；抗折强度为33MPa。

实施例2：

一种用于永久性模板的纤维混凝土，各组分的重量比(kg/m³)为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：0.07：0.15：1.5：0.26：0.03，镀铜细钢纤维体积掺量为1.5％，非金属纤维选用聚丙烯纤维，体积掺量为0.2％，纤维长度均为19mm。消泡剂掺量为减水剂掺量的5％。

按本实施例的各组分的重量比制备出水泥基复合材料，根据性能测试的类别和要求，每组浇筑三个试件分别测试，求其平均值作为本实施例永久性模板纤维混凝土的物理及力学性能指标的值，测试结果为：断裂韧性为37220J/m²；测定的氯离子渗透性为8.3库仑；300次快速冻融循环后，试样未受损；水泥基复合材料的流动度为33.6cm，抗压强度为150.2MPa；弹性模量为44.6GPa；抗折强度为29.6MPa。

实施例3

一种用于永久性模板的纤维混凝土，各组分为水泥、活性矿物掺合料、骨料、高效减水剂、消泡剂和水，其中：

活性矿物掺合料采用硅灰和矿粉；

骨料采用石英砂，最大粒径不超过0.5mm；

上述组分的重量比为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：0.1：0.1：1.4：0.24：0.025，消泡剂掺量为减水剂掺量的4％～5％；

本实施例中，还掺入镀铜细钢纤维和非金属纤维，其中：非金属纤维可为聚丙烯纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维的非金属短切纤维中的一种或一种以上混合，镀铜细钢纤维的体积掺量为2％，非金属短切纤维的体积掺量为0.15％。掺入镀铜细钢纤维和非金属纤维在一定程度上可减少结构的箍筋和受力筋的用量。

实施例4：

如图1所示，本实施例提供一种纤维混凝土永久性模板装置，本模板装置中硬板由上述实施例所述材料浇筑而成，即纤维混凝土永久性模板。

所述装置包括：硬板2若干块，长螺栓7若干个，螺栓9若干。使用水泥基复合材料制作硬板2，采用尺寸合适的长螺栓7和螺栓9。制作硬板2使用高性能水泥基复合材料，高性能水泥基复合材料具有高抗冲击能力、裂缝控制能力、能量吸收能力以及高韧性等高性能特点，其断裂韧性≥35000J/m2；测定的氯离子渗透性在5-10库仑间波动；300次快速冻融循环后，试样未受损；浇筑时的水泥基复合材料的流动度≥25cm，抗压强度≥160MPa；弹性模量≥42GPa；抗折强度≥32MPa。

本实施例中，所述硬板2的正面是平整的板面、背面为凹槽、燕尾形凸起楞条4和边缘凸起楞条6，凸起楞条4、6处分别设置长螺栓预留孔3和螺栓孔1(如图1和图3所示)。

本实施例中，所述凹槽和燕尾形凸起楞条4的尺寸一致，且燕尾形凸起楞条4处的长螺栓预留孔3等间隔布置；螺栓孔1设置在边缘的凸起楞条6处并等间隔布置。

本实施例中，所述各凸起楞条4、6和凹槽之间的拐角处均设置为圆弧形状，以解决直角拐角的应力集中问题；浇筑混凝土结构时，燕尾形凸起楞条4和混凝土结构实现互扣式结合。

将所有硬板2置于同一平面，组装时硬板2交错布置，从而使硬板2横向接缝不在同一水平直线上(如图2所示)，使用粘结剂粘结各组硬板2的截面。左右相邻的硬板的组装应同时进行，相邻硬板的位置须保持一致，并用长螺栓7进行互拉并固定，结构内部配筋5的布置应和硬板的拼装同时进行，硬板和配筋5布置完成后即可浇灌普通混凝土8，如图4所示。

施工时，可以根据实际尺寸的需要进行组装，采用硬板2和长螺栓7交替拼接来完成模板的整体组装。本实施例所述装置具有制作简单、使用便捷，具有提高结构抗裂防渗的功能，可显著提高结构的耐久性和使用寿命。

通过本发明的模板为预制模板，在浇筑阶段作为模板使用，浇筑完成后成为结构永久性的一部分，消除了拆除和周转所需成本，解决了模板的拆除和利用率等问题。该模板的抗水渗透和抗氯离子渗透性能等都远远高于普通混凝土，其同时具有高抗冲击能力、裂缝控制能力、能量吸收能力以及高韧性等高性能特点；该模板和混凝土结构相结合，在浇筑成型后兼做该结构的防护板和外保护层并承受一部分荷载，能够显著提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种用于永久性模板的纤维混凝土，其特征在于，所述纤维混凝土永久性模板材料的组分包括水泥、活性矿物掺合料、细骨料、减水剂、消泡剂和水，其中：

活性矿物掺合料采用硅灰和矿粉；

细骨料采用石英砂，最大粒径不超过0.5mm；

上述成分的重量比为水泥：硅灰：矿粉：石英砂：水：减水剂＝1：(0.07～0.15)：(0.1～0.2)：(1.2～1.5)：(0.22～0.26)：(0.02～0.03)，消泡剂掺量为减水剂掺量的4％～5％；

所述纤维混凝土永久性模板采用的材料成分进一步包括纤维，所述纤维采用镀铜细钢纤维和非金属短切纤维的混合，两种纤维长度在12～19mm之间；

所述镀铜细钢纤维的体积掺量为1.5％～2.5％，非金属短切纤维的体积掺量为0.1～0.2％。

2.根据权利要求1所述的用于永久性模板的纤维混凝土，其特征在于，所述非金属短切纤维是指聚丙烯纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维中一种或多种。

3.根据权利要求1-2任一项所述的用于永久性模板的纤维混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率不低于25％。

4.一种永久性模板，其特征在于，由上述权利要求1-3任一项所述用于永久性模板的纤维混凝土制备而成的硬板。

5.一种永久性模板装置，其特征在于，所述装置由若干权利要求4所述硬板、金属连接件和螺栓组装而成，其中：硬板的正面为平整的板面、背面为凹槽和燕尾形凸起楞条，燕尾形凸起楞条处设置金属连接件预留孔和螺栓孔；组装时若干硬板置于同一平面，并交错布置，从而使硬板横向接缝不在同一水平直线上；若干金属连接件通过金属连接件预留孔实现相邻硬板的紧拉固定，左、右相邻的两块硬板通过螺栓孔用螺栓拼装连接，拼装连接截面通过粘结剂粘结。

6.根据权利要求5所述的一种永久性模板装置，其特征在于，所述凹槽和燕尾形凸起楞条的尺寸一致，且燕尾形凸起楞条处的金属连接件预留孔等间隔布置。

7.根据权利要求5所述的一种永久性模板装置，其特征在于，所述螺栓孔设置在位于硬板边缘的凸起楞条处并等间隔布置。

8.根据权利要求5所述的一种永久性模板装置，其特征在于，所述燕尾形凸起楞条与凹槽之间的拐角处均设置为圆弧形状，燕尾形凸起楞条与混凝土结构实现互扣式结合。

9.根据权利要求5所述的一种永久性模板装置，其特征在于，所述金属连接件为长螺栓。

10.根据权利要求5所述的一种永久性模板装置，其特征在于，在浇筑时，所述用于永久性模板的纤维混凝土的流动度≥25cm，抗压强度≥160MPa；弹性模量≥42GPa；抗折强度≥32MPa。