CN108867991B - 基于uhpc的预制混凝土保温板、模块化建筑单元及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于UHPC的预制混凝土保温板、模块化建筑单元及制作方法，预制混凝土保温板包括两块先张预应力UHPC板、夹置在两张先张预应力UHPC板之间的中间保温层，通过十字片紧固连接，先张预应力UHPC板内部布置横纵交错的先张预应力筋；预制模块化建筑单元包括由预制混凝土保温板及预制混凝土梁、预制混凝土柱构成的盒状结构。本发明预制混凝土保温板利用UHPC强度高、耐久性好的特点，同时避免UHPC不利于现场浇筑和养护的缺点，在UHPC板中布置预应力筋，提高受拉性能，与预制梁、柱构成整体单元，参与整体受力，在整体混凝土用量极小的情况下，形成较好的受力性能，同时耐久、自重轻，有利于模块化建筑的推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种预制装配式结构，具体涉及一种预制混凝土保温板、模块化建筑单元及制作方法。
背景技术
预制装配式结构能大幅提高建造能力和建造速度，节省大量劳动力，保障了建造质量，并且有利于达到“四节一环保”的要求。在国家加大力度推行“建筑工业化、住宅产业化”，推广绿色建筑和绿色施工的背景下具有良好的发展前景。
模块建筑是将建筑体分成若干个空间模块，精装修甚至清洁都在工厂完成，然后运到工地像搭积木一样搭建住宅。模块式建筑技术集设计、工厂制造、工地搭建和验收等为一体，它能在单元体间形成许多空间，这些空间的合理运用，将节约土地。然而，常规模块建筑往往采用轻钢作为骨架，彩钢板作为维护构件，依靠焊接或者螺栓进行连接，耐久性差，结构性能较差。
超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)，其抗压、抗拉强度高，耐久性好，属于新一代土木工程材料。然而，UHPC收缩性大，需保温养护，不利于现场浇筑作业。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于UHPC的预制混凝土保温板、模块化建筑单元及制作方法，避免预制技术避免UHPC现场难以养护的劣势，形成预制模块化建筑，自重轻，便于吊装，耐久性好，具有较高的可推广性。
技术方案：本发明提供了一种基于UHPC材料的预制混凝土保温板，包括两块先张预应力UHPC板、夹置在两张先张预应力UHPC板之间的中间保温层，通过十字片紧固连接，所述先张预应力UHPC板内部布置横纵交错的先张预应力筋，先张预应力可提高先张预应力UHPC板的抗拉性能，形成拉、压稳定的预制板。
进一步，每块先张预应力UHPC板内部的先张预应力筋均匀分布，横向先张预应力筋之间的间隔距离与纵向先张预应力筋之间的间隔相等。
进一步，同一预制混凝土保温板中的两块先张预应力UHPC板内部的先张预应力筋非对称布置，即同一预制混凝土保温板中一块先张预应力UHPC板的先张预应力筋的交点对应另一块先张预应力UHPC板中的先张预应力筋网格中部。
进一步，所述十字片包括十字板及其两端的端板，紧贴一端端板的十字板上供同一预制混凝土保温板中的一块先张预应力UHPC板的横纵先张预应力筋相互垂直地穿过，另一端端板浇筑于另一块先张预应力UHPC板的横纵先张预应力筋形成的网格中部。
进一步，所述每块先张预应力UHPC板的厚度为2cm。
进一步，所述中间保温层由轻质保温隔声材料制成，起到隔声保温的作用。
进一步，所述十字片由FRP材料制成。
一种基于UHPC材料的预制模块化建筑单元，包括由预制混凝土保温板构成的盒状结构，其中，板间的横向接缝由先张预应力UHPC板伸出的先张预应力筋伸入预制混凝土梁中进行连接，纵向接缝由先张预应力UHPC板伸出的先张预应力筋伸入预制混凝土柱中进行连接；从先张预应力UHPC板伸出并进入预制混凝土梁和预制混凝土柱中的先张预应力筋能够提高板、梁、柱的拉结作用。
进一步，所述预制混凝土柱的长度等于层高。
一种基于UHPC材料的预制模块化建筑单元的制作方法，包括以下步骤：
（1）在刚性台模上布置一层预应力筋网格，在网格交叉点设置十字片，使预应力筋贯通于紧贴十字片一端端板的十字板中，张拉预应力；
（2）在预应力筋网格上浇筑UHPC，振捣并抹平形成一层先张预应力UHPC板；
（3）在先张预应力UHPC板上布置中间保温层；
（4）在中间保温层上布置另一层预应力筋网格并张拉，浇筑UHPC并振捣、抹平、养护形成另外一层先张预应力UHPC板；
（5）UHPC硬化后，放张并剪断预应力筋，形成预制混凝土保温板；
（6）将预制混凝土保温板拼接呈盒状；
（7）在预制混凝土保温板拼接处，绑扎钢筋笼，设立模板，浇筑混凝土，形成预制混凝土梁和预制混凝土柱，预制混凝土柱下部预留灌浆套筒，柱内贯穿有纵向钢筋并伸出柱的上端；
（8）预制模块化单元运至安装现场后，上下单元之间通过预制混凝土柱伸出的钢筋与灌浆套筒进行连接。
有益效果：（1）本发明采用先张法预制的预制混凝土保温板，结合混凝土梁和混凝土柱在工厂预制过程中连接在一起，形成有效的预制模块化建筑单元整体，减少湿作业，提高现场安装的效率，提高了建造速度，保温性能好；
（2）本发明预制混凝土保温板利用UHPC强度高、耐久性好的特点，同时避免UHPC不利于现场浇筑和养护的缺点，在UHPC板中布置预应力筋，提高受拉性能，与预制梁、柱构成整体单元，参与整体受力，在整体混凝土用量极小的情况下，形成较好的受力性能，同时耐久、自重轻，有利于模块化建筑的推广使用；
（3）本发明连接均为混凝土材料，连接性能可靠。
附图说明
图1为基于UHPC材料的预制混凝土保温板的层间结构示意图；
图2为十字片与一块先张预应力UHPC板的连接关系示意图；
图3为十字片结构示意图；
图4为基于UHPC材料的预制模块化建筑单元的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一种基于UHPC材料的预制混凝土保温板，如图1所示，包括两块先张预应力UHPC板1、夹置在两张先张预应力UHPC板1之间的中间保温层2，每块先张预应力UHPC板1的厚度为2cm，中间保温层2由轻质保温隔声材料制成。三层结构通过若干个十字片4紧固连接，十字片4由FRP材料制成。先张预应力UHPC板1内部布置横纵交错的先张预应力筋3，且先张预应力筋3从板的侧面伸出。
如图2所示，每块先张预应力UHPC板1内部的先张预应力筋3均匀分布，形成网格状，横向先张预应力筋3之间的间隔距离与纵向先张预应力筋3之间的间隔相等。同一预制混凝土保温板中的两块先张预应力UHPC板1内部的先张预应力筋3非对称布置，即同一预制混凝土保温板中一块先张预应力UHPC板1的先张预应力筋3的交点对应另一块先张预应力UHPC板1中的先张预应力筋3网格中部。
如图3所示，十字片4包括十字板41及其两端的端板42，紧贴一端端板42的十字板41上设有双向垂直孔道，供同一预制混凝土保温板中的一块先张预应力UHPC板1的横纵先张预应力筋3相互垂直的穿过，另一端端板42浇筑于另一块先张预应力UHPC板1的横纵先张预应力筋3形成的网格中部。
一种基于UHPC材料的预制模块化建筑单元，如图4所示，包括由预制混凝土保温板构成的盒状结构，其中，板间的横向接缝设有预制混凝土梁5，板间的纵向接缝设有预制混凝土柱6，先张预应力UHPC板1伸出的先张预应力筋3伸入预制混凝土梁5和预制混凝土柱6中进行连接。预制混凝土柱6的长度等于模块化建筑单元的层高，下部预留灌浆套筒，纵筋伸出上端，便于模块化预制单元之间相互连接。
上述基于UHPC材料的预制模块化建筑单元的制作方法，包括以下步骤：
（1）在刚性台模上布置一层预应力筋网格，在网格交叉点设置十字片4，使预应力筋贯通于紧贴十字片4一端端板42的十字板41中，张拉预应力；
（2）在预应力筋网格上浇筑UHPC，振捣并抹平形成一层先张预应力UHPC板1；
（3）在先张预应力UHPC板1上布置中间保温层2；
（4）在中间保温层2上布置另一层预应力筋网格并张拉，浇筑UHPC并振捣、抹平、养护形成另外一层先张预应力UHPC板1；
（5）UHPC硬化后，放张并剪断预应力筋，形成预制混凝土保温板；
（6）将预制混凝土保温板拼接呈盒状；
（7）在预制混凝土保温板拼接处，绑扎钢筋笼，设立模板，浇筑混凝土，形成预制混凝土梁5和预制混凝土柱6，预制混凝土柱6下部预留灌浆套筒，柱内贯穿有纵向钢筋并伸出柱的上端；
（8）预制模块化单元运至安装现场后，上下单元之间通过预制混凝土柱6伸出的钢筋与灌浆套筒进行连接。
Claims (1)
1.一种基于UHPC材料的预制模块化建筑单元的制作方法，其特征在于：所述基于UHPC材料的预制模块化建筑单元，包括由预制混凝土保温板构成的盒状结构，其中，板间的横向接缝由先张预应力UHPC板伸出的先张预应力筋伸入预制混凝土梁中进行连接，纵向接缝由先张预应力UHPC板伸出的先张预应力筋伸入预制混凝土柱中进行连接；
所述预制混凝土保温板包括两块先张预应力UHPC板、夹置在两张先张预应力UHPC板之间的中间保温层，通过十字片紧固连接，所述先张预应力UHPC板内部布置横纵交错的先张预应力筋；
所述十字片包括十字板及其两端的端板，紧贴一端端板的十字板上供同一预制混凝土保温板中的一块先张预应力UHPC板的横纵先张预应力筋相互垂直的穿过，另一端端板浇筑于另一块先张预应力UHPC板的横纵先张预应力筋形成的网格中部；
所述建筑单元的制作方法包括以下步骤：
(1)在刚性台模上布置一层预应力筋网格，在网格交叉点设置十字片，使预应力筋贯通于紧贴十字片一端端板的十字板中，张拉预应力；
(2)在预应力筋网格上浇筑UHPC，振捣并抹平形成一层先张预应力UHPC板；
(3)在先张预应力UHPC板上布置中间保温层；
(4)在中间保温层上布置另一层预应力筋网格并张拉，浇筑UHPC并振捣、抹平、养护形成另外一层先张预应力UHPC板；
(5)UHPC硬化后，放张并剪断预应力筋，形成预制混凝土保温板；
(6)将预制混凝土保温板拼接呈盒状；
(7)在预制混凝土保温板拼接处，绑扎钢筋笼，设立模板，浇筑混凝土，形成预制混凝土梁和预制混凝土柱，预制混凝土柱下部预留灌浆套筒，柱内贯穿有纵向钢筋并伸出柱的上端；
(8)预制模块化单元运至安装现场后，上下单元之间通过预制混凝土柱伸出的钢筋与灌浆套筒进行连接。
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