CN104878872A - 一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，包括超高性能混凝土层，所述超高性能混凝土层内设置有平行于盖板下端面的桁架结构钢筋骨架，所述桁架结构钢筋骨架距盖板下端面及四侧面10~20mm，所述桁架结构钢筋骨架包括平行于盖板长度方向设置的数榀钢筋桁架以及平行于盖板宽度方向焊接在数榀钢筋桁架外侧的若干根分布筋，每榀钢筋桁架包括上下两根平行设置的受力筋和多根呈折线状焊接于两根受力筋之间的斜腹筋。本发明还公开了一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的制备方法。本发明能够利用桁架结构优异的结构受力形式，提高盖板的整体刚度和抗剪、抗弯性能，充分发挥材料的力学性能，最终提高盖板的裂缝荷载和极限承载力。

Description

一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板及其制备方法。

背景技术

超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，是过去三十年中最具创新性的水泥基工程材料，实现了工程材料性能的大跨越，它的其中一个代表是活性粉末混凝土。

活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，简写为RPC)：是由多元活性粉末掺合料、无机胶凝材料、连续级配细骨料、钢纤维等混合纤维组成，通过最优化级配设计，使材料内部的缺陷(孔隙与微裂缝)减小到最少，具有超高强度、高韧性、高耐久性、高阻裂性和体积稳定性良好的新型水泥基复合材料。由于活性粉末混凝土中钢纤维的存在加强了水泥石的咬合作用，使该材料的抗拉强度得到大幅提高，达高强混凝土的4~6倍，极限拉伸应变更是可达高强混凝土的70~80倍，断裂韧性是普通混凝土的250多倍，其力学性能和变形能力明显优于普通混凝土和高强混凝土。因此该材料适用于对结构有高强、轻质、阻裂、耐久性要求的结构工程领域。

超高性能混凝土盖板，相对于传统的混凝土盖板，其承载能力和耐久性能都有了较大的提高。同时由于其承载能力的提高，在相同承载能力要求下，盖板的厚度可以适当减小，可以有效解决传统混凝土盖板过于厚重的问题。随着超高性能混凝土盖板的不断推广，涉及的领域越来越广，对其承载力的要求也越来越高。但在现有超高性能混凝土盖板的高配筋率的配筋体系下，在保证相同盖板厚度的前提下，已经很难进一步提高盖板的承载能力。例如对于80mm厚的行车电力盖板，在双层密集配预应力筋的情况下，其极限承载力仍只能达到国标《钢纤维混凝土井盖》中的C250等级。因此必须要对现有的配筋体系作出创新和改变，才能在保证厚度不变的情况下使盖板的承载能力等级提高。

把传统的双层钢筋网片改成桁架结构的形式，能够利用桁架结构优异的结构受力形式，提高盖板的整体刚度和抗剪、抗弯性能，同时能够充分地发挥材料的力学性能，最终提高盖板的裂缝荷载和极限承载力，使盖板的承载能力等级得到进一步的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板及其制备方法，能够利用桁架结构优异的结构受力形式，提高盖板的整体刚度和抗剪、抗弯性能，同时能够充分地发挥材料的力学性能，最终提高盖板的裂缝荷载和极限承载力，使盖板的承载能力等级得到进一步的提高。

为实现上述目的，本发明可以采取如下技术方案：

一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，包括超高性能混凝土层，所述超高性能混凝土层内设置有平行于盖板下端面的桁架结构钢筋骨架，所述桁架结构钢筋骨架距盖板下端面及四侧面10~20mm，所述桁架结构钢筋骨架包括平行与盖板长度方向设置的数榀钢筋桁架以及平行于盖板宽度方向焊接在榀钢筋桁架外侧的若干根分布筋，每榀钢筋桁架包括上下两根平行设置的受力筋和多根呈折线状焊接于两根受力筋之间的斜腹筋。

进一步地，所述受力筋直径为6~20mm，且受力筋直径比分布筋大2mm以上。

进一步地，所述桁架结构钢筋骨架采用热轧钢筋、冷拉钢筋或PC钢棒。

进一步地，所述桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的厚度大于等于80mm。

进一步地，所述超高性能混凝土的抗压强度大于等于140MPa。

本发明还提供了一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的制备方法，包括步骤：

1）按照盖板的尺寸和保护层厚度，加工一定榀数的钢筋桁架，在平行竖直放置的多榀钢筋桁架的之间用分布筋焊接成一个整体的桁架结构钢筋骨架；

2）将桁架结构钢筋骨架吊入模具模腔内，并使桁架结构钢筋骨架与上下端面和四侧面留出10~20mm的保护层厚度；

3）将拌合好的超高性能混凝土倾倒注入模具模腔中，振动成型后抹平盖板外表面，桁架结构钢筋骨架能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度；

4）将盖板连同模具进行养护，脱模后继续养护至性能满足要求，得到桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板。

进一步地，所述步骤4)具体包括：将盖板连同模具进行蒸汽养护，环境温度保持为40℃养护24小时，之后取出拆模再在85℃条件下继续养护48小时，得到桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板。

本发明提供的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，相对于现有技术具有如下优点：把传统的双层钢筋网片改成桁架结构的形式，能够利用桁架结构优异的结构受力形式，提高盖板的整体刚度和抗剪、抗弯性能，同时能够充分地发挥材料的力学性能，最终提高盖板的裂缝荷载和极限承载力，使盖板的承载能力等级得到进一步的突破提高，具有良好的经济效益。

本发明将在建筑、电力领域发挥巨大作用，应用前景广阔。

附图说明

图1为一种桁架结构钢筋骨架超高性能混凝土盖板的配筋主视示意图；

图2为一种桁架结构钢筋骨架超高性能混凝土盖板的配筋俯视示意图；

图3为一种桁架结构钢筋骨架超高性能混凝土盖板的配筋侧视示意图；

图中所示为：1-受力筋；2-分布筋；3-超高性能混凝土层；4-斜腹筋。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的目的作进一步的详细描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

实施例1

一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，包括超高性能混凝土层3，所述超高性能混凝土层3内设置有平行于盖板下端面的桁架结构钢筋骨架，所述桁架结构钢筋骨架距盖板上下端面10mm，距离四侧面15mm，所述桁架结构钢筋骨架包括平行与盖板长度方向设置的八榀钢筋桁架以及平行于盖板宽度方向焊接在榀钢筋桁架外侧的若干根分布筋2，每榀钢筋桁架包括上下两根平行设置的受力筋1和多根呈折线状焊接于两根受力筋1之间的斜腹筋4。

本实施例中，所述桁架结构钢筋骨架采用直径为10.7mm的PC钢棒作为受力筋1，直径为8mm的HPB300钢筋作为分布筋2和斜腹筋4。所述PC钢棒的抗拉强度为1400MPa。

本实施例中，所述桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的尺寸为1400mm×500mm×80mm。

本实施例中，所述超高性能混凝土的抗压强度为145.8MPa。

本实施例中所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，实测裂缝荷载为159.2kN，破坏荷载为298kN，测试方法参照中国南方电网《电缆沟盖板标准技术标书》。

对于配相同数量受力筋，但未采用桁架结构形式优化的配筋体系，在同时进行的对比实验中，实测裂缝荷载为122.4kN，破坏荷载为234.6kN。

根据上述实验数据可以得出：采用桁架结构形式优化的超高性能混凝土盖板，其裂缝荷载和破坏荷载分别提高了30%和27%，这在原本承载力已经很难取得进一步提高的情况下确实是一个很大的突破。

实施例2

一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的制备方法，包括步骤：

1）按照盖板的尺寸和保护层厚度，加工八榀的钢筋桁架，在平行竖直放置的多榀钢筋桁架的之间用分布筋2焊接成一个整体的桁架结构钢筋骨架；所述盖板的尺寸为1400mm×500mm×80mm；

2）将桁架结构钢筋骨架吊入模具模腔内，并使桁架结构钢筋骨架与盖板上下面留出保护层厚度10mm，与模腔四侧面各留出保护层厚度15mm；

3）将拌合好的超高性能混凝土倾倒注入模具模腔中振动60秒，成型后抹平盖板外表面，桁架结构钢筋骨架能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度，将超高性能混凝土中所述胶凝材料、砂子、钢纤维、水、减水剂混合，搅拌均匀，搅拌制度为先加入砂子和钢纤维，搅拌3分钟；再加入胶凝材料，搅拌3分钟；最后加入水和减水剂，搅拌8分钟；

4）将盖板连同模具送入蒸汽养护室内，环境温度保持为40℃养护24小时，之后取出拆模再在85℃条件下继续养护48小时，得到桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板。

综上所述，本发明的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，利用桁架结构的传力方式，提高盖板的抗剪和抗弯性能，而且可以充分地发挥材料的力学性能，从而提高盖板的裂缝荷载和承载力，延长盖板的使用寿命。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (7)

1.一种桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，包括超高性能混凝土层(3)，其特征在于：所述超高性能混凝土层(3)内设置有平行于盖板下端面的桁架结构钢筋骨架，所述桁架结构钢筋骨架距盖板下端面及四侧面10~20mm，所述桁架结构钢筋骨架包括平行与盖板长度方向设置的数榀钢筋桁架以及平行于盖板宽度方向焊接在数榀钢筋桁架外侧的若干根分布筋(2)，每榀钢筋桁架包括上下两根平行设置的受力筋 (1)和多根呈折线状焊接于两根受力筋(1)之间的斜腹筋 (4)。

2.根据权利要求1所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述受力筋(1)直径为6~20mm，且受力筋(1)直径比分布筋(2)大2mm以上。

3.根据权利要求1所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述桁架结构钢筋骨架采用热轧钢筋、冷拉钢筋或PC钢棒。

4.根据权利要求1所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的厚度大于等于80mm。

5.根据权利要求1所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述超高性能混凝土的抗压强度大于等于140MPa。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板的制备方法，其特征在于，包括步骤：

1）按照盖板的尺寸和保护层厚度，加工一定榀数的钢筋桁架，在平行竖直放置的多榀钢筋桁架的之间用分布筋(2)焊接成一个整体的桁架结构钢筋骨架；

2）将桁架结构钢筋骨架吊入模具模腔内，并使桁架结构钢筋骨架与上下端面和四侧面留出10~20mm的保护层厚度；

3）将拌合好的超高性能混凝土倾倒注入模具模腔中振动成型后抹平盖板外表面，桁架结构钢筋骨架能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度；

4）将盖板连同模具进行养护，脱模后继续养护至性能满足要求，得到桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：将盖板连同模具进行蒸汽养护，环境温度保持为40℃养护24小时，之后取出拆模再在85℃条件下继续养护48小时，得到桁架结构骨架的超高性能混凝土盖板。