CN106049759A - 一种圆柱的超高性能混凝土永久模板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱的超高性能混凝土永久模板，包括超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土层的内壁沿长度方向设置有至少三段凹凸不平的沟槽，各沟槽沿内壁周向均匀分布；所述沟槽的深度为不低于5mm。本发明还提供了该圆柱的超高性能混凝土永久模板的制备方法。本发明的永久模板内表面的凹槽，改善了永久模板与现浇混凝土之间粘结力，提高了永久模板构件整体性以及承载力，此外本发明永久模板耐久性能优异。

Description

一种圆柱的超高性能混凝土永久模板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种圆柱的超高性能混凝土永久模板及其制备方法。

背景技术

在进行混凝土浇筑时，需要使用模板以得到设计形状的混凝土构件。传统上均采用木模、钢模、铝合金模等模板，浇筑混凝土前需安装模板，混凝土达到强度后需要拆除模板。模板工程是混凝土结构施工的重要组成部分，施工周期长，费用高。

二战以后，为提高施工速度，开发了永久模板，模板使用后不拆除，作为结构的一部分使用。永久模板由于其施工简便，节省工期，现已开始逐步应用于各类混凝土工程中。不仅具有满足浇筑混凝土的支撑成型功能，又能成为建筑结构中的保留部分，既可参与建筑物承重，又能改善结构的受力性能和使用性能。根据建筑物的需要，永久性模板还可以附带具有防水、保温、隔热、隔声、装饰、提高耐久性、减少周转次数等功能，做到一次成型，省却了砂浆抹面、找平、二次装修、防水保温处理、面层装修装饰等工序，因而可以大大节约工程施工动量和装饰、装修费用。由于永久性模板不需要拆模，可以节约大量由于拆模和倒运模板所耗费的时间和费用，极大地缩短了工期，降低工程造价，并减少工人的劳动强度。

目前国外的永久模板主要有以下几种形式：（1）ICT保温模板，是在美国混凝土协会推动下积极应用的一项新技术，并形成了以此项技术为核心的“新型混凝土结构住宅体系”。（2）SRC结构施工无支撑模板，这是一种专用于劲性钢筋混凝土结构（SRC）施工的永久模板，由于现在由工厂加工制作，生产效率高，产品精度得以保障，且无需支承。（3）预制高强砂浆薄壁模板，由日本西松公司开发，内侧设有抗剪连接件并加工形成凹凸面，经现场浇筑混凝土，确保成型整体构件。（4）混凝土预制柱模，由日本大林组公司开发的为适应高强混凝土要求而研究设计的混凝土预制柱模，其成型方式有两种：离心成型法和流入成型法。

20世纪90年代以来，我国建筑结构体系取得了巨大的发展，随着高层建筑和超高层建筑的大量兴建，以及大规模的基础建设、城市交通和高速公路的飞速发展，我国的建筑施工技术有了很大的进步，我国建筑业也不断地引进国外的模板、脚手架体系，并研制开发了各类永久性新型模板，主要的研究有：（1）采用FRP（纤维增强聚合物）作为混凝土工程永久性模板，玻璃钢抗拉强度和抗冲击性能高的特点有效弥补了混凝土抗拉强度低的特点，可以大幅度提高梁的抗折强度。（2）钢丝网混凝土薄板模板，是一种广义的钢纤维混凝土构件，强度高、弹塑性性能高，耐久性高。（3）肋筋模板钢——混凝土组合板，克服了广泛采用的压型钢板作为底模与钢——混凝土组合梁相结合的结构形式的不足，极大程度地改善了构件的延性。

近年来，随着超高性能混凝土的发展，国内外也开展了超高性能混凝土永久模板的研究，其中较多研究的活性粉末混凝土。

2005年，北京交通大学钟永梅基于活性粉末混凝土超高的抗压强度，提出活性粉末混凝土永久模板，其构件的抗压力学性能优越，施工技术有了很大的改进，单构件的抗拉抗折方面的力学性能有所欠缺，需要进一步改进。

在超高性能混凝土中掺入钢纤维，可以有效克服高强混凝土抗压强度高而抗拉、抗折性能差的缺陷。哈尔滨工业大学和长沙理工大学均开展过钢纤维高性能混凝土的材料力学实验，具有较高的研究意义和工程应用前景。

目前超高性能混凝土永久模板成型主要有两种方式，离心法和浇筑法。

然而离心成型超高性能混凝土永久模板时，由于超高性能混凝土中没有粗骨料的阻挡，密度较大的钢纤维在离心作用下会集中分布在永久模板的外层，甚至造成钢纤维大量暴露在外表面，并且锈蚀从而使超高性能混凝土的阻裂性、韧性和耐久性等性能降低。同时，不均匀分布的钢纤维会导致超高性能混凝土构件的力学性能不均匀，外层永久模板混凝土整体性遭到破坏，增加构件承载力的不确定因素，影响相关的构件强度设计，同时也降低了构件抗剪和正截面抗弯的能力。上述这些问题，会使离心的超高性能混凝土构件使用时的安全性、耐久性乃至承载能力不能达到预期的目的，对结构工程的安全造成威胁。

浇筑法成型时，由于超高性能混凝土密实度很高，超高性能混凝土永久模板脱模后内表面非常光滑，使用时永久模板与后浇填芯混凝土的粘结不良，常常会导致两种材料不能协同工作，开裂荷载过低，无法充分发挥材料的性能，过早出现裂缝，造成耐久性下降，尤其是在反复荷载下，两者各自工作更为严重，力学性能大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆柱的超高性能混凝土永久模板及其制备方法，通过模具中固定内模表面粘贴的橡胶块，可以使成型的永久模板内表面有凹槽，从而增强了永久模板和现浇混凝土之间的粘结力。同时本发明的永久模板拆模方便。此外本发明使用的装置具有可循环使用的特点，制备方便，成本较低，经济效益显著，适用于工业化大规模生产。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种圆柱的超高性能混凝土永久模板，包括超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土永久模板内壁沿长度方向设置有至少三段凹凸不平的沟槽，各沟槽沿内壁周向均匀分布。

进一步地，所述沟槽的深度为不低于5mm，增强永久模板与现浇混凝土之间的粘结力。

进一步地，所述超高性能混凝土层具有超高强度和超高耐久性,抗压强度超过130MPa，电量值不超过40C。

进一步地，所述超高性能混凝土层厚度不低于35mm。

进一步地，所述钢筋笼包括若干箍筋、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋的纵向钢筋。

进一步地，所述永久模板箍筋距超高性能混凝土层外表面的距离不小于10mm，且不超过壁厚的40%。

本发明的另一目的提供一种圆柱的超高性能混凝土永久模板的制备方法，按下述步骤进行：

1）按照圆柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将长度不少于50mm、宽度不少于30mm、厚度不低于5mm的橡胶块粘贴于内模三块圆弧板的中线上，每块橡胶块的间距不少于50mm；

3）组装内模，将三块圆弧板插在底板凹槽上，用小楔条插在相邻两个圆弧板之间，用中间支架顶住小楔条；

4）将钢筋笼、外模依次套在内模外面，并通过顶板和底板进行固定，组装好永久模板模具；

5）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

6）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，拆除顶板和底板；拆除固定内模中的中间支架，拆除三个小楔块，再将三块粘贴有橡胶块的圆弧板拆下，拆除内模和外模；

7）按照超高性能混凝土养护需要进行养护，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。

进一步地，所述橡胶块一面粘贴于固定内模的圆弧板外表面，所述橡胶块对外模的另一表面印刻有纹理。

本发明的有益效果是：

一、本发明的圆柱的超高性能混凝土永久模板成型之后内表面有凹槽，增强了永久模板与现浇混凝土之间的粘结力，进一步增加构件整体性，改善了构件整体的力学性能。

二、本发明的永久模板采用三块圆弧板，三条小楔块以及一个中间支架组成的固定内模，较容易拆除内模，避免了因永久模板干缩引起的内模难拆的弊端，操作简单，高效，不损伤结构。

三、本发明采用超高性能混凝土作为结构物保护层，耐久性能优异。

四、本发明所用装置具有可循环使用的特点，装置拼装方便，成本较低，经济效益显著，适用于工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例的制备方法示意图。

图2 为本发明的固定内模横截面示意图。

图3为本发明的圆柱的超高性能混凝土永久模板示意图。

其中，1：小楔条，2：圆弧板，3：橡胶块，4：中间支架。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：

一种圆柱的超高性能混凝土永久模板，包括超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土永久模板内壁沿长度方向设置有至少三段凹凸不平的沟槽，各沟槽沿内壁周向均匀分布。所述沟槽的深度为不低于mm。

本实施例超高性能混凝土采用活性粉末混凝土（RPC），圆柱的超高性能混凝土永久模板尺寸为外直径600mm，高度1500mm，厚度50mm，其制备方法，包括步骤(图1、图2)：

1）按照圆柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将长度1500mm、宽度30mm、厚度5mm的橡胶块3粘贴于内模三块圆弧板2的中线上，每块橡胶块3均匀分布；

3）组装内模，将三块圆弧板2插在底板凹槽上，用小楔条1插在相邻两个圆弧板之间，用中间支架4顶住小楔条1；

4）将钢筋笼、外模依次套在内模外面，并通过顶板和底板进行固定，组装好永久模板模具；

5）制备RPC，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

7）待超高性能混凝土柱永久模板RPC达到拆模强度后，拆除顶板和底板；拆除固定内模中的中间支架4，拆除三个小楔块1，再将三块粘贴有橡胶块3的圆弧板2拆下，拆除内模和外模；

8）将永久模板蒸汽养护24小时，温度为40℃；再在85℃环境下蒸汽养护72小时；

六、制备C50的高强海工混凝土，现场浇筑进永久模板中成型；

七、标养28天。

本实施例中，所述活性粉末混凝土实测坍落扩展度812mm，实测抗压强度163.4MPa。

其核心混凝土实测强度58.4MPa。

按照《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）的测试方法，其开裂荷载为71.1MPa为比普通工艺成型超高性能混凝土圆柱提高了13.9%，极限荷载为87.3MPa比普通工艺成型超高性能混凝土永久模板圆柱提高了1.7%。永久模板与核心混凝土共同工作，受力性能良好。

综上所述，本发明的圆柱的超高性能混凝土永久模板及其制备方法，通过内表面的凹凸不平的沟槽增强了永久模板与现浇混凝土之间的粘结力，制备方便，成本较低，经济效益显著，可以满足大规模工业化生产的需求。

上述说明书及实施例仅为示例性说明本发明的原理及其功效，并非是对本发明的限制。任何落入本发明权利要求范围内的创作皆属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种圆柱的超高性能混凝土永久模板，其特征在于：包括超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土层的内壁沿长度方向设置有至少三段凹凸不平的沟槽，各沟槽沿内壁周向均匀分布。

2.根据权利要求1所述圆柱的超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述沟槽的深度不低于5mm。

3.根据权利要求1所述超高性能混凝土柱永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土层具有超高强度和超高耐久性,抗压强度超过130MPa，电量值不超过40C。

4.根据权利要求1所述超高性能混凝土柱永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土层厚度不低于35mm。

5.根据权利要求1所述的超高性能混凝土柱永久模板，其特征在于：所述的钢筋笼包括若干箍筋、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋的纵向钢筋。

6.根据权利要求1所述超高性能混凝土柱永久模板，其特征在于：所述永久模板箍筋距超高性能混凝土层外表面的距离不小于10mm，且不超过壁厚的40%。

7.一种如权利要求1至6所述的圆柱的超高性能混凝土永久模板的制备方法，按下述步骤进行：

1）按照圆柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将长度不少于50mm、宽度不少于30mm、厚度不低于5mm的橡胶块粘贴于内模三块圆弧板的中线上，每块橡胶块的间距不少于50mm；

3）组装内模，将三块圆弧板插在底板凹槽上，用小楔条插在相邻两个圆弧板之间，用中间支架顶住小楔条；

4）将钢筋笼、外模依次套在内模外面，并通过顶板和底板进行固定，组装好永久模板模具；

5）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

6）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，拆除顶板和底板；拆除固定内模中的中间支架，拆除三个小楔块，再将三块粘贴有橡胶块的圆弧板拆下，拆除内模和外模；

7）按照超高性能混凝土养护需要进行养护，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述橡胶块一面粘贴于固定内模的圆弧板外表面，所述橡胶块对外模的另一表面印刻有纹理。