CN109555273A - 一种高性能的水泥基垫块及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高性能的水泥基垫块，所述水泥基垫块包括基块以及设置于基块下方的具有渐变截面的支撑腿，所述具有渐变截面的支撑腿的数量为至少两个，所述具有渐变截面的支撑腿与基块的底面形成拱形空腔；所述基块的顶面开设有钢筋限位槽。本发明还提供了该高性能的水泥基垫块的制造方法。与普通实心水泥基垫块相比，本发明重量较小，安装方便，可降低氯离子等有害成分在界面处的渗入，提高外观质量；采用本发明制作钢筋保护层垫块，垫块的有效厚度及性能质量稳定、产品合格率高，有助于确保结构耐久性。
Description
技术领域
本发明涉及一种高性能的水泥基垫块及其制造方法。
背景技术
钢筋保护层垫块(简称“垫块”)是垫在模板与钢筋之间控制钢筋保护层厚度和对钢筋进行定位的块体，因此，垫块有效厚度的偏差对保护层厚度的偏差有较大影响；同时，垫块位于作为钢筋保护层的一部分，其性能质量也直接关系到钢筋保护层的整体质量。
目前工程常用的垫块主要有塑料垫块、砂浆垫块和细石混凝土垫块三类，由于塑料垫块与混凝土粘结性能较差、易老化，且干湿变形、热膨胀系数性能与混凝土存在较大差异，塑料垫块易与混凝土脱空，形成氯离子等有害成分渗入的便捷通道，降低结构整体耐久性。因此，对于氯盐侵蚀环境下的钢筋混凝土结构，垫块可采用砂浆、纤维砂浆或细石混凝土制作，不宜采用工程塑料制作。
现有的水泥基垫块大多为方形的实心垫块，存在一些问题：垫块重量大，竖向安装时容易移位、松动；外露面积较大，与混凝土之间存在色差影响了外观质量；与浇注混凝土之间的接触面积较大，氯离子等有害成分易从垫块与混凝土之间的界面处渗入；垫块与扎丝没有分开，在垫块湿养护及堆放过程中扎丝存在锈蚀的隐患，而且不利于垫块的运输。
申请号为CN201510199390.4的中国专利公开了“一种超高性能水泥垫块”，所述垫块包括一体式的平板状平面体和支撑腿，所述支撑腿均匀设置于所述平面体下部。垫块本身是用超高性能混凝土来制备，得到的桌子形垫块；该发明还提供了一种超高性能水泥垫块的制备方法。该专利存在的问题是：对材料性能及尺寸的要求较高，垫块支撑腿易折断，产品合格率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高性能的水泥基垫块，其重量较小，安装方便，可降低氯离子等有害成分在界面处的渗入，提高外观质量；采用本发明制作钢筋保护层垫块，垫块的有效厚度及性能质量稳定、产品合格率高，有助于确保结构耐久性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种高性能的水泥基垫块，所述水泥基垫块包括基块以及设置于基块下方的具有渐变截面的支撑腿，所述具有渐变截面的支撑腿的数量为至少两个，所述具有渐变截面的支撑腿与基块的底面形成拱形空腔；所述基块的顶面开设有钢筋限位槽。
进一步地，本发明每相邻两个具有渐变截面的支撑腿之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形、抛物线或双曲线。
进一步地，本发明所述每相邻两个具有渐变截面的支撑腿之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形、抛物线或双曲线与直线的组合。
进一步地，本发明所述具有渐变截面的支撑腿的数量为2-4个。
进一步地，本发明所述基块上开设有用于扎丝绑扎的扎丝通孔。
进一步地，本发明所述扎丝通孔的数量为两个，两个扎丝通孔分别位于钢筋限位槽的两侧。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述高性能的水泥基垫块的制造方法。
为解决上述技术问题，技术方案有两个，一个是：
一种高性能的水泥基垫块的制造方法，包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块，垫块模具设有拔模倒角；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器在水泥基垫块的顶面压制出钢筋限位槽；
(3)在水泥砂浆初凝前，使用成孔器在水泥基垫块的内部压制出扎丝通孔；在水泥基垫块脱模后使用成孔器对扎丝通孔进行二次通孔。
其中，二次通孔能有效确保成孔质量；压槽器包括从上到下依次连接的握杆、连接杆、压板，握杆和压板均横向设置，连接杆竖向设置，压板的两端向外延伸设有用于防止超压的限位坎。
另一个技术方案是：
一种高性能的水泥基垫块的制造方法，包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块，垫块模具设有拔模倒角且预埋有钢针，钢针从垫块模具的底部向上穿过直至与水泥基垫块的顶面平齐，钢针的底部设有拉环；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器在水泥基垫块的顶面压制出钢筋限位槽；
(3)水泥基垫块脱模后拔出钢针，形成扎丝通孔。
采用方法第二个技术方案可避免第一个技术方案中扎丝通孔成型时，钢针的插入对已成型水泥砂浆的破坏，有助于确保垫块质量；钢针底部的拉环便于钢针变形后更换，拉环也可采用其他有利于钢针拔出的装置；更换钢针时，可将钢针从垫块模具底部抽出。
上述两个技术方案中，压槽器设置有限位坎，以避免超压或欠压而造成垫块有效厚度的偏差。
进一步地，所述垫块模具为多联模具，便于垫块成型。垫块模具可采用工程塑料制作，垫块模具设计时宜适当考虑砂浆收缩等对尺寸的影响，适当增加模具高度。
进一步地，所述高性能的水泥砂浆由重量比为6:1的干料和水混合而成，所述干料由以下重量份数的组分组成：水泥50-54份，改性粉煤灰10-12份，改性石英砂52-56份，碳纤维或钢纤维0.1-0.2份，聚羧酸盐减水剂0.2-0.3份；所述改性粉煤灰、改性石英砂的制备步骤为：将粉煤灰、石英砂放入等离子处理机中，打开真空泵，当真空度小于10Pa时通入气体，10分钟后打开高频电源放电，1分钟后关闭高频电源、真空泵，取出后得到改性粉煤灰、改性石英砂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明下方的拱形空腔体积较大，与普通方形垫块相比，可减少20-70％的材料用量，降低了产品的重量，节省了材料成本，安装方便，竖向安装时能有效减少垫块的移位、松动。
2)本发明与浇筑混凝土之间的接触面积较小，有助于减少氯离子等有害成分的渗入，同时外露面积小，可有效降低与混凝土之间的色差对外观质量的影响，能用于清水混凝土、抗氯盐混凝土等特殊要求的钢筋混凝土结构。
3)与常规的混凝土垫块相比，本发明与扎丝是分开的，绑扎扎丝是在安装的时候进行，因此能避免在湿养护或储存堆放过程中扎丝的锈蚀，且有利于水泥基垫块的运输。
4)与申请号为CN201510199390.4的中国专利相比，本发明的受力更合理，且降低了对材料性能及尺寸的要求，有助于节约成本；还有效降低了支撑腿折断的风险，产品合格率较高。
5)压制垫块钢筋限位槽的压槽器设置有限位坎，可避免超压或欠压，有助于垫块有效厚度的偏差，提高产品合格率。
6)本发明使用的水泥砂浆中的掺合料为改性粉煤灰和改性石英砂，普通的粉煤灰和石英砂与水泥之间的界面结合不是很理想，而本发明通过等离子处理对粉煤灰和石英砂进行了改性，改善了与水泥之间的界面结合，从而提高了水泥砂浆的韧性、抗压强度和抗腐蚀性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1a为本发明实施例1的立体图；
图1b为本发明实施例1的主视/后视图；
图1c为本发明实施例1的左视/右视图；
图1d为本发明实施例1的俯视图；
图1e为本发明实施例1的仰视图；
图2a为本发明实施例2的立体图；
图2b为本发明实施例2的主视/后视图；
图2c为本发明实施例2的左视/右视图；
图2d为本发明实施例2的俯视图；
图2e为本发明实施例2的仰视图；
图3a为本发明实施例3的立体图；
图3b为本发明实施例3的主视/后视图；
图3c为本发明实施例3的左视/右视图；
图3d为本发明实施例3的俯视图；
图3e为本发明实施例3的仰视图；
图4为压槽器的结构示意图；
图5为压槽器的另一角度的结构示意图；
图6为成孔器的结构示意图；
图7为钢针的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例及其说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1a至图1e所示为本发明所述的一种高性能的水泥基垫块的实施例1，水泥基垫块1 包括基块2以及设置于基块2下方的具有渐变截面的支撑腿3，具有渐变截面的支撑腿3与基块2的底面形成拱形空腔4；基块2的顶面开设有钢筋限位槽5。
在本实施例中，每相邻两个具有渐变截面的支撑腿3之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形与直线的组合。
在本实施例中，具有渐变截面的支撑腿3的数量为4个。实际操作时，可以为2个或2个以上。
在本实施例中，基块2上开设有用于扎丝绑扎的扎丝通孔6，扎丝通孔6的数量为两个，两个扎丝通孔6分别位于钢筋限位槽5的两侧。
本实施例的制造方法包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块1，垫块模具设有拔模倒角；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器8(如图4和图5所示)在水泥基垫块1的顶面压制出钢筋限位槽5，压槽器8包括从上到下依次连接的握杆81、连接杆82、压板83，握杆 81和压板83均横向设置，连接杆82竖向设置，压板83的两端向外延伸设有用于防止超压的限位坎84；
(3)在水泥砂浆初凝前，使用成孔器9(如图6所示)在水泥基垫块1的内部压制出扎丝通孔6；在水泥基垫块1脱模后使用成孔器9对扎丝通孔6进行二次通孔。
在本实施例中，垫块模具为多联模具。
在本实施例中，高性能的水泥砂浆由重量比为6:1的干料和水混合而成，干料由以下重量份数的组分组成：水泥50份，改性粉煤灰12份，改性石英砂54份，碳纤维或钢纤维0.1份，聚羧酸盐减水剂0.2份；改性粉煤灰、改性石英砂的制备步骤为：将粉煤灰、石英砂放入等离子处理机中，打开真空泵，当真空度小于10Pa时通入气体，10分钟后打开高频电源放电，1分钟后关闭高频电源、真空泵，取出后得到改性粉煤灰、改性石英砂。
实施例2
如图2a至图2e所示为本发明所述的一种高性能的水泥基垫块的实施例2，与实施例1 不同的是：每相邻两个具有渐变截面的支撑腿3之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形，所对应的的垫块模具如图7所示；水泥砂浆中的干料由以下重量份数的组分组成：水泥52份，改性粉煤灰11份，改性石英砂52份，碳纤维或钢纤维0.2份，聚羧酸盐减水剂 0.3份。
实施例3
如图3a至图3e所示为本发明所述的一种高性能的水泥基垫块的实施例3，与实施例1 不同的是：每相邻两个具有渐变截面的支撑腿3之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为 抛物线。实际操作时，每相邻两个具有渐变截面的支撑腿3之间的拱形空腔轮廓的侧向正投 影的形状还可以是双曲线，抛物线与直线的组合，或双曲线与直线的组合等等；水泥砂浆中 的干料由以下重量份数的组分组成：水泥54份，改性粉煤灰10份，改性石英砂55份，碳纤 维或钢纤维0.2份，聚羧酸盐减水剂0.3份。
实施例4
与实施例1不同的是：其制造方法包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块1，垫块模具设有拔模倒角且预埋有钢针10(如图7所示)，钢针10从垫块模具的底部向上穿过直至与水泥基垫块1的顶面平齐，钢针10的底部设有拉环11；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器8在水泥基垫块1的顶面压制出钢筋限位槽5；
(3)水泥基垫块1脱模后拔出钢针10，形成扎丝通孔6。
钢针10底部的拉环11便于钢针10变形后更换，实际操作时，拉环11也可采用其他有利于钢针10拔出的装置；水泥砂浆中的干料由以下重量份数的组分组成：水泥51份，改性粉煤灰10.5份，改性石英砂56份，碳纤维或钢纤维0.1份，聚羧酸盐减水剂0.2份。
参比实施例
与实施例1不同的是：制造水泥基垫块的水泥砂浆的组分中的改性粉煤灰和改性石英砂被普通粉煤灰和普通石英砂代替。
对比例：申请号为CN201510199390.4的中国专利。
实验例1：韧性测试
参考GB/T 50266-2013测试实施例1-4、参比实施例以及对比例的弹性模量，弹性模量越低表明韧性越好。测试结果如表1所示：
| 弹性模量(MPa) | |
| 实施例1 | 3626.6 |
| 实施例2 | 3626.9 |
| 实施例3 | 3626.2 |
| 实施例4 | 3627.1 |
| 参比实施例 | 3913.5 |
| 对比例 | 3992.7 |
表1
由表1可看出，本发明实施例1-4的弹性模量均明显低于对比例，表明本发明的韧性较好。参比实施例的弹性模量明显高于实施例1-4，说明等离子处理能改善粉煤灰、石英砂与水泥的界面结合。
实验例2：抗压强度测试
参考GB/T 17671-1999测试实施例1-4、参比实施例以及对比例的抗压强度。测试结果如表2所示：
| 抗压强度(MPa) | |
| 实施例1 | 22.63 |
| 实施例2 | 22.66 |
| 实施例3 | 22.68 |
| 实施例4 | 22.60 |
| 参比实施例 | 20.39 |
| 对比例 | 20.21 |
表2
由表2可看出，本发明实施例1-4的抗压强度均明显高于对比例，表明本发明的抗压强度较好。参比实施例的抗压强度明显低于实施例1-4，说明等离子处理能改善粉煤灰、石英砂与水泥的界面结合。
实验例3：抗腐蚀性能测试
将实施例1-4、参比实施例以及对比例浸泡于稀盐酸溶液中，10小时后取出，计算出抗压强度保持率，抗压强度保持率＝测试后抗压强度/测试前抗压强度×100％，抗压强度保持率越高表明抗腐蚀性能越好。测试结果如表3所示：
| 抗压强度保持率(％) | |
| 实施例1 | 93.4 |
| 实施例2 | 93.7 |
| 实施例3 | 93.3 |
| 实施例4 | 93.5 |
| 参比实施例 | 90.2 |
| 对比例 | 87.9 |
表3
由表3可看出，本发明实施例1-4的抗压强度保持率均明显高于对比例，表明本发明的抗腐蚀性能较好。参比实施例的抗压强度保持率明显低于实施例1-4，说明等离子处理能改善粉煤灰、石英砂与水泥的界面结合。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种高性能的水泥基垫块，其特征在于：所述水泥基垫块包括基块以及设置于基块下方的具有渐变截面的支撑腿，所述具有渐变截面的支撑腿的数量为至少两个，所述具有渐变截面的支撑腿与基块的底面形成拱形空腔；所述基块的顶面开设有钢筋限位槽。
2.根据权利要求1所述的高性能的水泥基垫块，其特征在于：每相邻两个具有渐变截面的支撑腿之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形、抛物线或双曲线。
3.根据权利要求1所述的高性能的水泥基垫块，其特征在于：每相邻两个具有渐变截面的支撑腿之间的拱形空腔轮廓的侧向正投影的形状为椭圆形、抛物线或双曲线与直线的组合。
4.根据权利要求1所述的高性能的水泥基垫块，其特征在于：所述具有渐变截面的支撑腿的数量为2-4个。
5.根据权利要求1所述的高性能的水泥基垫块，其特征在于：所述基块上开设有用于扎丝绑扎的扎丝通孔。
6.根据权利要求5所述的高性能的水泥基垫块，其特征在于：所述扎丝通孔的数量为两个，两个扎丝通孔分别位于钢筋限位槽的两侧。
7.根据权利要求1所述高性能的水泥基垫块的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块，垫块模具设有拔模倒角；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器在水泥基垫块的顶面压制出钢筋限位槽；
(3)在水泥砂浆初凝前，使用成孔器在水泥基垫块的内部压制出扎丝通孔；在水泥基垫块脱模后使用成孔器对扎丝通孔进行二次通孔。
8.根据权利要求1所述高性能的水泥基垫块的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将配制好的高性能的水泥砂浆浇注于垫块模具中，振动成型形成水泥基垫块，垫块模具设有拔模倒角且预埋有钢针，钢针从垫块模具的底部向上穿过直至与水泥基垫块的顶面平齐，钢针的底部设有拉环；
(2)在水泥砂浆初凝前，使用压槽器在水泥基垫块的顶面压制出钢筋限位槽；
(3)水泥基垫块脱模后拔出钢针，形成扎丝通孔。
9.根据权利要求7或8所述高性能的水泥基垫块的制造方法，其特征在于：所述垫块模具为多联模具。
10.根据权利要求7或8所述高性能的水泥基垫块的制造方法，其特征在于：所述高性能的水泥砂浆由重量比为6:1的干料和水混合而成，所述干料由以下重量份数的组分组成：水泥50-54份，改性粉煤灰10-12份，改性石英砂52-56份，碳纤维或钢纤维0.1-0.2份，聚羧酸盐减水剂0.2-0.3份；所述改性粉煤灰、改性石英砂的制备步骤为：将粉煤灰、石英砂放入等离子处理机中，打开真空泵，当真空度小于10Pa时通入气体，10分钟后打开高频电源放电，1分钟后关闭高频电源、真空泵，取出后得到改性粉煤灰、改性石英砂。
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