CN106150086A - 一种圆柱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以及固定于钢筋笼外表面的钢丝网。同时本发明提供一种圆柱超高性能混凝土永久模板的制备方法。本发明有效解决了永久模板离心成型时钢纤维外露的问题,适用于工业化生产，并且耐久性优异。

Description

一种圆柱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领域，具体涉及一种圆柱超高性能混凝土永久模板及其制备方法。

技术背景

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超高性能混凝土永久模板，利用1.0cm×1.0cm到2.0cm×2.0cm孔径的钢丝网对离心的钢纤维进行阻隔，使钢纤维在离心外抛的时候受阻而减少离心外抛至圆柱外表面的数量，确保钢纤维能充分发挥其阻裂，提供韧性和延性的作用，使圆柱超高性能混凝土永久模板预制构件的优势得以有效发挥。

本发明的另一目的在于提供一种制备该圆柱超高性能混凝土永久模板的技术方法，其不仅能减缓圆柱超高性能混凝土永久模板中钢纤维因离心而不均匀分布，还便于实现大规模工业化生产。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种圆柱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以及固定于钢筋笼外表面的钢丝网。

进一步地，所述超高性能混凝土层由离心成型，成型后永久模板的内表面粗糙，可以增强圆柱超高性能混凝土永久模板与后浇混凝土之间的整体性。

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为不超过圆柱直径的1/20，且不低于30mm。

进一步地，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。

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%。

进一步地，所述钢丝网采用的是1.0cm×1.0cm至2.0cm×2.0cm孔径的钢丝网，用焊接或绑接的方式将钢丝网和钢筋笼连接在一起。钢丝网固定于钢筋笼外侧，可以保证在注浆以及离心成型时钢丝网不会由于其刚度不够而被混凝土挤压变形，可以有效减少内掺钢纤维的不均匀分布。

本发明提供了一种所述的一种所述的圆柱超高性能混凝土永久模板的制备方法，包括步骤：

1)按照圆柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计永久模板钢筋笼；

2)制作永久模板钢筋笼；

3)按照圆柱尺寸和离心转速等确定钢丝网的尺寸；

4)将钢丝网固定在成型好的钢筋笼外表面，在连接点处钢筋笼和钢丝网紧密相连，同时在设计位置处焊上定位筋

5)将所述钢筋笼放置在外模中；

6)制备超高性能混凝土，将适量拌合好的超高性能混凝土浇筑入模，合上外模，对永久模板纵筋施加拉应力后，进行离心成型；

7)按照超高性能混凝土养护需要进行养护；

8)拆模后，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。

本发明提供的圆柱超高性能混凝土永久模板及其制备方法，相对于现有技术具有如下优点：

1、离心法预制成型的圆柱超高性能混凝土永久模板中设计布置了钢丝网，有效避免离心导致的钢纤维集中在构件外表面进而造成的构件耐久性下降。

2、离心法预制成型的圆柱超高性能混凝土永久模板中设计布置了钢丝网，有效避免离心可能导致的钢纤维集中在构件外表面进而在造成的材料不均匀，有效抗弯，抗剪截面减小，导致抗剪能力，正截面抗弯能力的下降，使得钢纤维充分发挥作用，提高圆柱超高性能混凝土永久模板整体性能。

3、实现离心法成型圆柱超高性能混凝土永久模板构件，所得圆柱超高性能混凝土永久模板构件内表面有一定粗糙度，可以提高其与后浇混凝土粘结力，增加构件整体性。

4、采用离心法成型，无需拆除内模，制作流程简单。

附图说明

图1是圆柱超高性能混凝土永久模板的横截面示意图。

图2是圆柱超高性能混凝土永久模板的纵剖面示意图。

图中，1是钢丝网，2是钢筋笼，3是超高性能混凝土层，4是纵向钢筋，5是箍筋。

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做进一步的详细描述，但本发明的实施方式不仅限于以下的实施方式。

实施例

如图1和图2所示，一种圆柱超高性能混凝土永久模板，包括超高性能混凝土层3，内置于超高性能混凝土层3中的钢筋笼2以及固定于钢筋笼2外表面的钢丝网1。

所述超高性能混凝土层由离心成型，成型后永久模板的内表面粗糙。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。

所述圆柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土层厚度为不超过圆柱直径的1/20，且不低于30mm。

所述的钢筋笼2包括若干箍筋5、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋5的纵向钢筋4。

所述钢丝网采用的是1.0cm×1.0cm至2.0cm×2.0cm孔径的钢丝网，用焊接或绑接的方式将钢丝网和钢筋笼连接在一起。

本实施例还提供了一种圆柱超高性能混凝土永久模板的制备方法，其实施步骤如下：

1、按照直径600mm，长1500mm的圆柱尺寸和50mm的圆柱超高性能混凝土永久模板，15mm的保护层厚度，选择Ф16的纵向钢筋4和Ф10的箍筋5；

2、制作永久模板钢筋笼；

3、按照圆柱尺寸和离心转速等确定使用孔径为10mm的钢丝网1；

4、将钢丝网1固定在成型好的钢筋笼2外表面，在连接点处钢筋笼2和钢丝网1紧密相连，同时在设计位置处焊上定位筋；

5、将钢筋笼2放置在外模中以确保保护层厚度；

6、制备超高性能混凝土；将适量拌合好后的超高性能混凝土浇筑入模，合上外模，对永久模板纵筋施加拉应力后进行离心成型；；

7、超高性能混凝土构件再在85℃环境下蒸汽养护48小时；

8、制备C50的后浇核心混凝土，现场浇筑进圆柱超高性能混凝土永久模板中成型；

10、现浇核心混凝土后，整体构件再标准养护至28天。

制备时采用坍落度352mm，立方体抗压强度162MPa的超高性能混凝土。采用坍落扩展度344mm，立方体强度58.4MPa的核心高强混凝土。

经观察，实施例圆柱超高性能混凝土永久模板外表面无钢纤维露在外表面。

通过对比有无钢丝网的圆柱超高性能混凝土永久模板的横向切片，采用钢丝网1后钢纤维分散系数显著提高。

按照《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）的测试方法，实施例超高性能混凝土永久模板圆柱在水平剪力作用下破坏荷载约为698kN，而无钢丝网的超高性能混凝土永久模板圆柱在水平剪力作用下破坏荷载约为632kN，提高了约10.4%。

综上所述，本发明的圆柱超高性能混凝土永久模板及其制备方法，在钢筋笼上固定一层钢丝网，有利于减少钢纤维在离心成型下的不均匀分布，有效提高圆柱超高性能混凝土永久模板耐久性，同时增加圆柱超高性能混凝土永久模板材料的均匀性，增加构件有效抗弯，抗剪截面，提高其抗剪能力以及正截面抗弯能力。此外本方法提高了钢纤维的利用率，且能满足大规模工业化生产的需求。

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 (8)

1.一种圆柱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以及固定于钢筋笼外表面的钢丝网。

2.根据权利要求1所述圆柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土层由离心成型，成型后永久模板的内表面粗糙。

3.根据权利要求1所述圆柱超高性能混凝土永久模板，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所述圆柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土层厚度为不超过圆柱直径的1/20，且不低于30mm。

5.根据权利要求1所述的圆柱超高性能混凝土永久模板，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所述圆柱超高性能混凝土永久模板，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.根据权利要求1所述的圆柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述钢丝网采用的是1.0cm×1.0cm至2.0cm×2.0cm孔径的钢丝网，用焊接或绑接的方式将钢丝网和钢筋笼连接在一起。

8.一种如权利要求1~7任一项所述的圆柱超高性能混凝土永久模板的制备方法，包括步骤：

1）按照圆柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计永久模板钢筋笼；

2）制作永久模板钢筋笼；

3）按照圆柱尺寸和离心转速等确定钢丝网的尺寸；

4）将钢丝网固定在成型好的钢筋笼外表面，在连接点处钢筋笼和钢丝网紧密相连，同时在设计位置处焊上定位筋

5）将所述钢筋笼放置在外模中；

6）制备超高性能混凝土，将适量拌合好的超高性能混凝土浇筑入模，合上外模，对永久模板纵筋施加拉应力后，进行离心成型；

7）按照超高性能混凝土养护需要进行养护；

8）拆模后，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。