CN104878873A - 一种钢丝网增强的超高性能混凝土盖板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢丝网增强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由上而下紧密贴合地设置有平行于盖板下端面的钢筋骨架和钢丝网，所述钢丝网距盖板下端面10~20mm，钢筋骨架和钢丝网距离盖板四侧边10~20mm，所述钢筋骨架主要由纵向设置的受力筋和横向设置的分布筋焊接或捆扎而成，所述分布筋位于受力筋上方。本发明还提供了一种钢丝网增强的超高性能混凝土盖板制备方法。本发明能改善钢纤维在盖板中的分布情况，充分发挥钢纤维的阻裂作用，提高混凝土的断裂韧性，从而延缓盖板裂缝发展，最终提高盖板产品的承载力与耐久性能。

Description

一种钢丝网增强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，具体涉及一种钢丝网增强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。由于超高性能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。

超高性能混凝土制备的盖板，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。超高性能混凝土成分中的钢纤维能加强水泥石间的咬合作用，延迟裂缝的出现。但是由于钢纤维在盖板中分布较平均，导致承受压应力的盖板上部含有过多钢纤维，造成浪费；承受拉应力的盖板底部钢纤维量则过少，未能充分发挥其阻裂作用。使得盖板在较大偶然荷载或者长期荷载作用（如大载重车辆的碾压或停留）下，盖板依然会较早开裂，加速钢筋的锈蚀，这将对盖板的耐久性能造成很大的不利影响，大大缩短盖板的使用寿命。因此如何充分发挥钢纤维的阻裂作用，延迟盖板的开裂成为一个亟需解决的问题。

而在盖板的钢筋骨架下部加设合适孔径的钢丝网，有利于在浇注超高性能混凝土时拦截钢纤维，改变钢纤维在盖板中的分布情况，使得盖板整体呈现上部受压区钢纤维较少、下部受压区钢纤维较多的合理分布状态。从而加强盖板底部水泥石间的咬合作用，进而延缓裂缝的发展，有效地缓解普通盖板底部过早开裂而造成的内部钢筋腐蚀问题。该盖板及其制备工艺通过合理调整钢纤维分布状态，充分发挥了钢纤维的阻裂作用，显著提高了钢纤维的利用率，从而使盖板延迟开裂，提升其裂缝荷载、破坏荷载等承载力指标，改善盖板耐久性能。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，改善钢纤维在盖板中的分布情况，充分发挥钢纤维的阻裂作用，提高混凝土的断裂韧性，从而延缓盖板裂缝发展，最终提高盖板的承载力与耐久性能。

本发明的另一目的在于提供一种上述钢丝网增强超高性能混凝土盖板的制备方法，其不仅能够有效提高钢纤维的利用率，增强盖板的承载力与耐久性能，还便于工业化大规模生产。

为实现上述目的，本发明可以采取如下技术方案：

一种钢丝网增强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由上而下紧密贴合地设置有平行于盖板下端面的钢筋骨架和钢丝网，所述钢丝网距盖板下端面10~20mm，钢筋骨架和钢丝网距离盖板四侧边10~20mm，所述钢筋骨架主要由纵向设置的受力筋和横向设置的分布筋焊接或捆扎而成，所述分布筋位于受力筋上方。

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，所述钢筋骨架采用热轧钢筋、冷拉钢筋或PC钢棒。

进一步地，所述钢丝网增强超高性能混凝土盖板的厚度小于等于60mm。

进一步地，所述超高性能混凝土的抗压强度大于等于140MPa。

进一步地，所述钢丝网由直径0.2~1.0mm的细钢丝结网而成，所述钢丝网的孔径为1.0~3.5cm×1.0~3.5cm。

本发明另一方面提供了一种如所述的钢丝网增强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，加工钢筋骨架和钢丝网；

2）将钢丝网与钢筋骨架连系固定，使钢丝网平行于钢筋骨架且位于钢筋骨架的受力筋一侧，并使两者紧密贴合；

3）将固定好的钢丝网与钢筋骨架吊入模具模腔内，放置时钢丝网朝上，并使钢筋骨架和钢丝网四侧边留出10~20mm的保护层厚度；

4）制备流动度范围为180mm以上的超高性能混凝土，所述流动度参考水泥胶砂跳桌流动度实验进行，但跳桌不跳动；所述超高性能混凝土抗压强度不应低于140MPa，其中所含钢纤维可选用普通镀铜钢纤维，直径为0.18mm～0.23mm，长度为6～14mm。所述钢纤维添加量为混凝土体积掺量0.5~2%；

5）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，钢筋骨架和钢丝网能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度；

6）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，得到钢丝网增强的超高性能混凝土盖板。

进一步地，步骤1）中，所述钢丝网的结网方式为细钢丝交叉编织、细钢丝焊接或细钢丝交叉点缠绕捆绑。

进一步地，所述步骤6)具体包括：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，得到钢丝网增强超高性能混凝土盖板。

本发明提供的钢丝网增强超高性能混凝土盖板及其制备方法，相对于现有技术具有如下优点：

靠近盖板下端面的钢丝网的存在使大部分钢纤维分布于盖板底部受拉区，能充分发挥钢纤维的阻裂作用，有效延缓盖板工作期间的裂缝发展，减少裂缝总量并使裂纹细化，从而提高盖板的抗开裂性能与抗渗水能力，降低钢筋骨架锈蚀的可能性，最终提高盖板的承载力与耐久性，同时使盖板抗冲击性能得到提高。

本发明将在建筑材料领域发挥巨大作用，应用前景广阔，具有很好的技术经济效益。

附图说明

图1为本发明所述的盖板横截面示意图；

图2为本发明所述钢筋骨架的俯视示意图；

图3为本发明所述钢筋骨架和钢丝网的相对位置示意图；

图中所示为：1-受力筋；2-分布筋；3-超高性能混凝土层；4-钢丝网。

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

如图1至图3所示，一种钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，所述盖板尺寸为1200mm×500mm×40mm，包括超高性能混凝土层3，所述超高性能混凝土层3内由上而下紧密贴合地设置有平行于盖板下端面的钢筋骨架和钢丝网4，所述钢丝网4距盖板下端面10mm，钢筋骨架和钢丝网距离盖板四侧边15mm，所述钢筋骨架主要由纵向设置的受力筋1和横向设置的分布筋2焊接或捆扎而成，所述分布筋2位于受力筋1上方。

本实施例中，分布筋2采用直径为8mm的HPB300钢筋；受力筋1采用直径为10.7mm的PC钢棒，抗拉强度值为1400MPa；

本实施例中，所述钢丝网4由直径0.2mm的细钢丝结网而成，钢丝网4的孔径为1.0cm×1.0cm，钢丝网4的结网方式为细钢丝交叉编织；

本实施例中，所述超高性能混凝土实测流动度为220mm，实测抗压强度值为170.1MPa。其中所含钢纤维选用普通镀铜钢纤维，直径为0.18mm，长度为6mm。所述钢纤维添加量为混凝土体积掺量1.4%；

如图1、图2所示，盖板由钢丝网4和钢筋骨架埋筑在超高性能混凝土中构成。所述钢筋骨架为平行于盖板下端面设置的单层网架，钢筋骨架由分布筋2和受力筋1组成，分布筋2靠近盖板上端面，受力筋1靠近盖板下端面。所述钢丝网4为平行于盖板下端面设置的一层，钢丝网4在钢筋骨架下端与钢筋骨架紧密贴合，钢丝网4距盖板下端面的保护层厚度为10mm；盖板其余部分由超高性能混凝土充分填充。

本实施例采用的1.0cm×1.0cm孔径钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，实测裂缝荷载为17.0kN，破坏荷载为38.4kN。测试方法参照中国南方电网《电缆沟盖板标准技术标书》。

在不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板的对比实验中，盖板实测裂缝荷载为15.7kN，破坏荷载为34.1kN。

与不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板相比较，盖板裂缝荷载提升了8%，破坏荷载提升了13%。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：所述钢丝网4由直径1.0mm的细钢丝结网而成，钢丝网4的孔径为3.5cm×3.5cm，钢丝网4的结网方式为细钢丝交叉编织。所述超高性能混凝土实测流动度为185mm，实测抗压强度值为172.8MPa。其中所含钢纤维选用普通镀铜钢纤维，直径为0.18mm，长度为14mm。所述钢纤维添加量为混凝土体积掺量1.4%；

本实施例采用的3.5cm×3.5cm孔径钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，实测裂缝荷载为18.7kN，破坏荷载为40.3kN。测试方法参照中国南方电网《电缆沟盖板标准技术标书》

在不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板的对比实验中，盖板实测裂缝荷载为15.7kN，破坏荷载为34.1kN。

与不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板相比较，盖板裂缝荷载提升了19.1%，破坏荷载提升了18.2%。

实施例3

一种如实施例1所述的钢丝网增强的超高性能混凝土盖板的制备方法，包括步骤：

1）所述盖板尺寸为1200mm×500mm×40mm。按照盖板的尺寸和保护层厚度，加工钢筋骨架和钢丝网4，钢丝网4尺寸为1380mm×480mm的单层网片；

2）将钢丝网4与钢筋骨架连系固定，使钢丝网4平行于钢筋骨架且位于钢筋骨架的受力筋1一侧，并使两者紧密贴合；

3）将固定好的钢丝网4与钢筋骨架吊入模具模腔内，放置时钢丝网4朝上，距离模具上面10mm，并使钢筋骨架和钢丝网4四侧边留出15mm的保护层厚度，用于填充超高性能混凝土；

4）制备流动度范围为180mm以上的超高性能混凝土，所述超高性能混凝土选用粉料、砂子、钢纤维、水、减水剂按照优选的配合比混合，按照一定的搅拌制度搅拌均匀，搅拌制度为先加入砂子和钢纤维，搅拌3分钟；再加入粉料，搅拌3分钟；最后加入水和减水剂，搅拌8分钟。其抗压强度不应低于140MPa，其中所含钢纤维可选用普通镀铜钢纤维，直径为0.18mm～0.23mm，长度为12mm，所述钢纤维添加量为混凝土体积掺量1.0%；

5）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，钢筋骨架和钢丝网4能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度；

6）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，得到钢丝网增强超高性能混凝土盖板。

本实施例中，所述钢丝网4由直径0.6mm的细钢丝结网而成，钢丝网4的孔径为1.5cm×1.5cm，钢丝网4的结网方式为细钢丝焊接；采用的超高性能混凝土实测流动度为205mm，实测抗压强度为167.7MPa。

上述钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，实测裂缝荷载为17.5kN，破坏荷载为39.0kN。测试方法参照中国南方电网《电缆沟盖板标准技术标书》。

不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板的对比实验中，盖板实测裂缝荷载为15.7kN，破坏荷载为34.1kN。

与不铺设钢丝网制备超高性能混凝土盖板相比较，盖板裂缝荷载相比较不设钢丝网的盖板提升了11.5%；破坏荷载提升了14.4%。

综上所述，本发明的钢丝网增强超高性能混凝土盖板及其制备方法，在盖板的钢筋骨架下部加设钢丝网，有利于拦截钢纤维，使大部分钢纤维分布于盖板底部的受拉区，充分发挥钢纤维的阻裂作用以加强盖板底部水泥石间的咬合作用，进而延迟裂缝的出现，提高盖板的裂缝荷载和破坏荷载，有效地缓解普通盖板底部过早开裂而造成的内部钢筋腐蚀问题，最终增强盖板的承载力与耐久性能、抗冲击性能。同时，该盖板及其制备方法提高了钢纤维的利用率，缩短了盖板产品的生产时间，能满足大规模工业化生产的需要，具有很好的经济效益。

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 (9)

1.一种钢丝网增强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)内由上而下紧密贴合地设置有平行于盖板下端面的钢筋骨架和钢丝网(4)，所述钢丝网(4)距盖板下端面10~20mm，钢筋骨架和钢丝网(4)距离盖板四侧边10~20mm，所述钢筋骨架主要由纵向设置的受力筋(1)和横向设置的分布筋(2)焊接或捆扎而成，所述分布筋(2)位于受力筋(1)上方。

2.根据权利要求1所述的钢丝网增强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所述的钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述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所述的钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述钢丝网增强超高性能混凝土盖板的厚度小于等于60mm。

5.根据权利要求1所述的钢丝网增强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.根据权利要求1所述的钢丝网增强的超高性能混凝土盖板，其特征在于：所述钢丝网(4)由直径0.2~1.0mm的细钢丝结网而成，所述钢丝网(4)的孔径为1.0~3.5cm×1.0~3.5cm。

7.一种如权利要求1至6任一项所述的钢丝网增强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，加工钢筋骨架和钢丝网(4)；

2）将钢丝网(4)与钢筋骨架连系固定，使钢丝网(4)平行于钢筋骨架且位于钢筋骨架的受力筋1一侧并使两者紧密贴合；

3）将固定好的钢丝网(4)与钢筋骨架吊入模具模腔内，放置时钢丝网(4)朝上，并使钢筋骨架和钢丝网(4)四侧边留出10~20mm的保护层厚度；

4）制备流动度范围为180mm以上的超高性能混凝土，所述流动度参考水泥胶砂跳桌流动度实验进行，但跳桌不跳动；

5）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，钢筋骨架和钢丝网(4)能被控制在盖板内部并留出符合要求的保护层厚度；

6）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，得到钢丝网增强的超高性能混凝土盖板。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述钢丝网(4)的结网方式为细钢丝交叉编织、细钢丝焊接或细钢丝交叉点缠绕捆绑。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤6)具体包括：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，得到钢丝网增强超高性能混凝土盖板。