CN106381954A - 一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，具体步骤是：绑扎叠合梁的钢筋骨架，完毕后进行支模，得到带有钢筋骨架的梁模具；制备高韧性材料：浇筑控裂层：将步骤2）制备好的高韧性材料倒入步骤1）做好的带有钢筋骨架的梁模具中，浇筑至预设高度，所述预设高度为梁模具高度的1/4~1/3，浇筑得到高韧性材料层，即为控裂层；制得具有控裂梯度功能的叠合梁：将浇筑好的控裂层静置7~12小时，此时高韧性材料处在初凝后终凝前阶段；然后浇筑上部混凝土层，待混凝土层终凝后洒水覆膜养护至28天龄期后拆模，即得到具有控裂梯度功能的叠合梁。

Description

一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强钢筋混凝土叠合梁技术领域，具体地说是一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法。
背景技术
随着时代的发展，各类建筑结构对钢筋等级的要求越来越高，因此HRB500高强钢筋得到了越来越广泛地使用，HRB500与普通钢筋相比在强度、延性、耐高温、低温性能、抗震性能和疲劳性能等方面均有很大的提高。但我国现有的钢筋混凝土梁只由钢筋与混凝土两部分组成，当中的混凝土材料抗拉性能很差，容易开裂。高强钢筋混凝土构件裂缝控制试验研究及有限元分析(戎贤.高强钢筋混凝土构件裂缝控制试验研究及有限元分析[D].天津:天津大学，2005.)一文中指出HRB500钢筋与之组成的钢筋混凝土梁会由于混凝土容易开裂导致正常使用阶段裂缝发展过宽，如果按照我国现行规范关于裂缝宽度的要求，HRB500钢筋会在应力很小的时候裂缝宽度就已经到达规范限值，HRB500钢筋的强度得不到充分利用，其发挥的作用和低强度钢筋一样，从而造成了用钢的浪费。
另一方面，钢筋混凝土的裂缝问题一直备受结构工程研究领域的重视，过宽的裂缝会导致结构漏水、渗水以及一些如二氧化碳等腐蚀介质腐蚀钢筋，这样不仅影响结构或构件的承载力，更重要的是影响其耐久性，在HRB500高强钢筋混凝土结构当中尤为突出。
所以裂缝问题可以说是限制HRB500高强钢筋混凝土梁发展的“瓶颈”问题，这一问题也是影响HRB500钢筋能否推广使用的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，该方法采用将梁底部替换为一定厚度的高韧性材料层，形成明显的功能梯度梁，限制梁底部受拉区裂缝的开展，使其在相同受荷下的最大裂缝宽度较普通HRB500钢筋混凝土梁构件明显降低，从而解决HRB500高强钢筋混凝土梁结构的受拉区控裂能力弱、HRB500高强钢筋的应力得不到充分发挥的问题。
本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，具体步骤是：
1)绑扎叠合梁的钢筋骨架，完毕后进行支模，得到带有钢筋骨架的梁模具；
2)制备高韧性材料：
①以每立方米计，水泥、粉煤灰、石英砂、水、聚乙烯醇(简称PVA)纤维和减水剂的质量分别为583kg、700kg、410kg、320kg、26kg和17.962kg，按照上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀；
③然后加入称量好的水和减水剂，搅拌至减水剂完全发挥效用；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为大于60转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀；
3)浇筑控裂层：将步骤2)制备好的高韧性材料倒入步骤1)做好的带有钢筋骨架的梁模具中，浇筑至预设高度，所述预设高度为梁模具高度的1/4～1/3，浇筑得到高韧性材料层，即为控裂层；
4)制得具有控裂梯度功能的叠合梁：将浇筑好的控裂层静置7～12小时，此时高韧性材料处在初凝后终凝前阶段；然后浇筑上部混凝土层，待混凝土层终凝后洒水覆膜养护至28天龄期后拆模，即得到具有控裂梯度功能的叠合梁。
并采用振捣棒将高韧性材料振捣均匀，
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明方法可以明显改善梁受拉区的控裂能力，使其最大裂缝宽度显著降低，从而解决了HRB500高强钢筋应力得不到充分发挥的问题,提高了梁的整体承载力，例如实施例1中，叠合梁的平均裂缝间距(高韧性材料层为1.9mm,混凝土层为7.6mm),相比普通HRB500梁平均裂缝间距(为13.6mm)大幅降低；叠合梁的屈服荷载为106kN，相比普通HRB梁(为76kN)大幅提高；同时高韧性材料层可以保护HRB500高强钢筋免受腐蚀，增强了结构的耐久性；高韧性材料中大量粉煤灰(掺量为700kg/m3)的使用减少了水泥的用量，有利于绿色建筑和节省能源；高韧性材料与钢筋骨架的粘结较为牢固，受荷时两者之间的粘结滑移量很小，与相同荷载时的钢筋混凝土梁的挠度值相比降低许多，使结构更趋于安全；高韧性材料的自密实性使其浇筑过程可以不用振捣或轻微振捣，从一定程度上节省了人力和时间。
附图说明
图1是本发明方法制备得到的具有控裂梯度功能的叠合梁的结构示意图；
图2是图1的断面图。
图中，1、混凝土层；2、高韧性材料层(控裂层)；3、架立筋；4、箍筋；5、受拉纵筋。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步叙述本发明，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。
本发明具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法(简称方法)，具体步骤是：
1)绑扎叠合梁的钢筋骨架，完毕后进行支模，得到带有钢筋骨架(又称钢筋笼)的梁模具；
2)制备高韧性材料：
①以每立方米计，水泥、粉煤灰、石英砂、水、聚乙烯醇(简称PVA)纤维和减水剂的质量分别为583kg、700kg、410kg、320kg、26kg和17.962kg，按照上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀；
③然后加入称量好的水和减水剂，搅拌至减水剂完全发挥效用，具体表现为拌合物呈黏糊状，流动性较大；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为大于60转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀，搅拌锅的转速应在60转/min以上，否则可能导致纤维结团；
3)浇筑控裂层：将步骤2)制备好的高韧性材料倒入步骤1)做好的带有钢筋笼的梁模具中，浇筑至预设高度，所述预设高度为梁模具高度(即梁的高度)的1/4～1/3，浇筑得到高韧性材料层，即为控裂层；
4)制得具有控裂梯度功能的叠合梁：将浇筑好的控裂层静置7～12小时，此时高韧性材料处在初凝后终凝前阶段；然后浇筑上部混凝土层，待混凝土层终凝后洒水覆膜养护至28天龄期后拆模，即得到具有控裂梯度功能的叠合梁。
本发明方法的进一步特征在于所述聚乙烯醇纤维为表面经涂油处理的短纤维，体积掺量为2％；减水剂为聚羧酸类高效减水剂，减水率为30％，该减水剂的减水效率较高；水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，石英砂的粒径目数为80-100目。
本发明方法中绑扎叠合梁的钢筋骨架为常规钢筋混凝土钢筋骨架配置。高韧性材料层与混凝土层的浇筑时间间距定为7～12小时，是为了使高韧性材料层处在初凝与终凝之间，确保混凝土层与之具有牢固的粘结力，同时不会使混凝土下浸入高韧性材料层内。
本发明所述的控裂梯度是指该方法制备的叠合梁具有控制裂缝宽度功能的分层的梁。
实施例1
本实施例具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，具体步骤是：
1)绑扎叠合梁的钢筋骨架，完毕后进行支模，得到带有钢筋骨架的梁模具；
2)制备高韧性材料：
①以每立方米计，水泥、粉煤灰、石英砂、水、聚乙烯醇纤维和减水剂的质量分别为583kg、700kg、410kg、320kg、26kg和17.962kg，按照上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌5分钟，至搅拌均匀；
③然后加入称量好的水和减水剂，搅拌约3分钟至减水剂完全发挥效用，具体表现为拌合物呈黏糊状，流动性较大；
④最后再放入称量好的PVA纤维，湿拌5分钟，至PVA纤维分散均匀，此时搅拌锅的转速为70转/min，否则可能导致纤维结团；
3)浇筑控裂层：将步骤2)制备好的高韧性材料倒入步骤1)做好的带有钢筋笼的梁模具中，浇筑至预设高度，所述预设高度为叠合梁高度的1/4，浇筑得到高韧性材料层，即为控裂层；
4)制得具有控裂梯度功能的叠合梁：将浇筑好的控裂层静置7小时，此时高韧性材料处在初凝后终凝前阶段；然后浇筑上部混凝土层，待混凝土层终凝后洒水覆膜养护至28天龄期后拆模，即得到具有控裂梯度功能的叠合梁。
本实例制备的叠合梁的尺寸为b×h×l＝200mm×300mm×3300mm，底部高韧性材料层高度为h/4，
本实例所用混凝土原材料如下：旋窑牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，Ⅰ级粉煤灰，5mm-20mm连续级配的碎石，细度模数2.3的河砂，江苏博特建材有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，自来水，具体配比见表1。
表1混凝土配合比
PVA纤维采用日本Kuraray公司生产的REC15KURALON K-Ⅱ新型聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)系列纤维，具体性能参见表2。
表2PVA纤维性能参数
钢筋骨架中的纵向受力筋(受拉纵筋5)采用HRB500级钢筋，箍筋4和架立筋3均采用HRB400级钢筋。
本实施例得到的叠合梁的抗压强度为45.2MPa，测试抗压强度试块尺寸为100mm*100mm*100mm。
本实施例制得具有控裂梯度功能的叠合梁(结构参见图1-2)的相关指标如表3-5所示。
表3 HRB500高强钢筋应力发挥比较
表4梁受弯承载力结果比较
表5裂缝试验结果比较
实施例2
本实例制备叠合梁的方法及所用原材料与实施例1相同，不同之处在于高韧性材料层的浇筑高度(预设高度)为h/3，
本实施例制得的具有控裂梯度功能的叠合梁的相关指标如表8-10所示：
表8 HRB500高强钢筋应力发挥比较
表9梁受弯承载力结果比较
表10裂缝试验结果比较
实施例1和实施例2的相关数据表明，本发明方法制得的叠合梁使HRB500钢筋的应力得到了充分发挥，显著提高了梁的承载力，减小了裂缝宽度。
本发明具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法所用的原料均通过商购或其他公知途径获得，所涉及的工艺均是本技术领域的技术人员熟知并能掌握的。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (3)

1.一种具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，具体步骤是：
1）绑扎叠合梁的钢筋骨架，完毕后进行支模，得到带有钢筋骨架的梁模具；
2）制备高韧性材料：
①以每立方米计，水泥、粉煤灰、石英砂、水、聚乙烯醇(简称PVA）纤维和减水剂的质量分别为583kg、700kg、410kg、320kg、26kg和17.962kg，按照上述比例称量原料；
②将称量好的水泥、粉煤灰和石英砂放入搅拌锅中干拌3至5分钟，至搅拌均匀；
③然后加入称量好的水和减水剂，搅拌至减水剂完全发挥效用；
④最后再放入PVA纤维，调整搅拌锅的转速为大于60转/min的速度，湿拌5至7分钟，至PVA纤维分散均匀；
3）浇筑控裂层：将步骤2）制备好的高韧性材料倒入步骤1）做好的带有钢筋骨架的梁模具中，浇筑至预设高度，所述预设高度为梁模具高度的1/4~1/3，浇筑得到高韧性材料层，即为控裂层；
4）制得具有控裂梯度功能的叠合梁：将浇筑好的控裂层静置7~12小时，此时高韧性材料处在初凝后终凝前阶段；然后浇筑上部混凝土层，待混凝土层终凝后洒水覆膜养护至28天龄期后拆模，即得到具有控裂梯度功能的叠合梁。
2.根据权利要求1所述的具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，其特征在于所述步骤3）中浇筑时采用振捣棒将高韧性材料振捣均匀。
3.根据权利要求1或2所述的具有控裂梯度功能的叠合梁的制备方法，其特征在于所述聚乙烯醇纤维为表面经涂油处理的短纤维，体积掺量为2%；减水剂为聚羧酸类高效减水剂，减水率为30%；水泥为强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，石英砂的粒径目数为80-100目。
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