CN110397277A - 一种混凝土结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土施工技术领域，具体涉及一种混凝土结构；所采用的技术方案是：一种混凝土结构，包括外围体，所述外围体沿混凝土结构外围设置，所述外围体围成中空的封闭形状，所述外围体采用纤维混凝土筑成；所述外围体所围成的空间内设有骨架，所述骨架与外围体相连，所述骨架采用碳纤维混凝土筑成；所述骨架内部、骨架与外围体之间均留有混凝土浇筑腔，所述混凝土浇筑腔由混凝土填充。本发明在留有足够的施工缝的同时，确保混凝土的结构强度，能够防止混凝土结构因温度变化而产生裂缝，具有结构强度高、使用寿命长、适用范围广的特点。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土施工技术领域，具体涉及一种混凝土结构及施工方法。
背景技术
混凝土结构物，在水泥水化初期，大量的水化热导致混凝土内部温度急剧上升，但是混凝土表面散热较快，内部的冷却非常缓慢，这就使得混凝土内外形成较大的温差，从而造成内外热胀冷缩程度的不同，使混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，混凝土表面就会产生裂缝，这种由温差引起的裂缝称为温度裂缝，混凝土结构的温度裂缝大概占所有工程结构裂缝的80％以上。另外昼夜交替的温度循环变化，同样对混凝土结构强度具有很大的影响，特别是在昼夜温差大、日照充足的地区。同时由于施工时或后期使用产生的外部载荷以及结构部位自身承受的多向应力，以及地基和其他结构边界条件的约束力所引起的拉应力，超过混凝土抗拉强度时，将有可能产生贯通整个截面的裂缝，从而对结构使用危害巨大，且修补困难。
为了避免温度应力以及混凝土内部结构应力造成混凝土结构开裂，常用的手段是在混凝土结构内设置伸缩缝/施工缝。其中施工缝指的是在混凝土浇筑过程中，因设计需求或施工需要分段浇筑，而在先后浇筑的混凝土之间所形成的接缝。施工缝相对于伸缩缝来说，并不是一种真实存在的“缝”它只是因为先浇筑混凝土超过初凝时间，而与后浇筑的混凝土之间存在结合面，该结合面则为施工缝。采用多次浇筑与一次浇筑成型相比，较前浇筑的表面已终凝再次浇筑时，在原截面上存在冷缝，因此新旧面粘结力受到削弱，降低了混凝土的结构强度，对混凝土结构整体带来一定的危害，存在安全隐患。
发明内容
针对上述现有混凝土多次浇筑影响混凝土结构强度技术问题；本发明提供了一种混凝土结构，在留有足够的施工缝的同时，确保混凝土的结构强度，能够防止混凝土结构因温度变化而产生裂缝，具有结构强度高、使用寿命长、适用范围广的特点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种混凝土结构，包括外围体，所述外围体沿混凝土结构外围设置，所述外围体围成中空的封闭形状，所述外围体采用纤维混凝土筑成；所述外围体所围成的空间内设有骨架，所述骨架与外围体相连，所述骨架采用碳纤维混凝土筑成；所述骨架内部、骨架与外围体之间均留有混凝土浇筑腔，所述混凝土浇筑腔由混凝土填充。
本发明采用纤维混凝土筑设混凝土结构的外围，形成外围体，利用纤维混凝土的抗拉、抗裂性能，可预防混凝土结构的外表面形成裂缝。在内部采用碳纤维混凝土筑成的骨架，利用碳纤维混凝土的高强结构性能，确保混凝土结构的整体结构性能，使的混凝土结构具有高强的抗拉、抗压、抗裂性能，防止混凝土产生贯通整个截面的裂缝。而骨架内部、骨架与外围体之间的空腔由混凝土填充，能够减少纤维混凝土和碳纤维混凝土的用量，确保混凝土具有足够的结构强度的同时，降低混凝土的制造成本。其中，混凝土和外围体、骨架的交接面，即为传统意义上的施工缝，从而使得本发明具有面积较大的施工缝，可避免温度应力以及混凝土内部结构应力造成混凝土结构开裂。
同时，由于碳纤维混凝土中的碳纤维具有良好的导热性能，能够使得混凝土结构的温度分布均匀，防止混凝土结构内外形成较大的温差。通过碳纤维也能够将混凝土所吸收的热量导入混凝土地基，防止混凝土结构内部蓄热，避免昼夜交替时混凝土内部温度和环境温度形成较大温差而产生温度裂隙。另外，骨架和外围体所围成的空腔构成了混凝土浇筑腔，而骨架和外围体的土方量小，简单的支设骨架和外围体的筑设模腔即可，降低了混凝土筑设结构模具架设的难度，也保证了混凝土结构的尺寸精度；既适用于面积较大的路面、厂房地面、飞机跑道等截面面积大的混凝土浇筑，也适用于厚度较大的桥墩、拱桥座等体积较大的大体积混凝土结构。
作为骨架的具体实施方式，所述骨架由纵横交错的连接体组成，便于连接体筑设模具的支设。
优选的，所述外围体内固定有若干连接筋，所述连接筋一端位于外围体内，所述连接筋另一端位于混凝土浇筑腔内，所述连接体内布设有钢筋层，所述钢筋层与连接筋固定连接。通过钢筋层和连接筋的固定连接，能够确保连接体和外围体连接的结构强度；同时，连接筋也设于混凝土浇筑腔内，能够确保外围体和混凝土的连接强度。
优选的，所述连接体侧壁贯穿设有若干连通孔，从而使得各混凝土浇筑腔内的混凝土能够直接相互连接，确保混凝土和连接体的连接强度，以保证混凝土结构的整体结构强度。
进一步的，还包括底板筋、顶板筋，所述底板筋设于混凝土结构的下端，所述底板筋包括穿过连通孔的钢筋；所述顶板筋设于混凝土结构的上端，所述顶板筋包括穿过连通孔的钢筋。可进一步的增加混凝土结构的抗拉、抗压、抗裂性能。
优选的，所述混凝土浇筑腔各竖直棱边均设有弧形倒角，一方面防止连接体连接处、连接体与外围体连接处应力集中，另一方面也便于混凝土的浇筑，提高混凝土和连接体、外围体交接处的紧密性，确保混凝土和连接体、外围体结合的强度。
优选的，所述外围体内侧壁、连接体侧壁均为毛面，以进一步的增强混凝土和连接体、外围体的结合强度。
进一步的，还包括导热桩，所述导热桩位于骨架底端，所述导热桩顶端与骨架底端固定连接，所述导热桩由碳纤维混凝土筑成。进一步的将混凝土内的热量直接传到给混凝土地基，防止混凝土散热过慢而存储热量，也能够进一步提高混凝土结构的结构强度、抗震性能。
优选的，所述骨架高度小于外围体的高度，使得在骨架的顶端覆盖一层混凝土层，防止日照时热量直接由骨架传入混凝土内部。
本发明还提供了上述混凝土结构的施工方法，包括以下步骤：
根据混凝土结构的筑设位置和外围尺寸，筑设导热桩浇筑孔；
根据混凝土结构的外围尺寸，支设外围体浇筑模腔和连接体的浇筑模腔，使连接体之间、连接体与外围体之间均留有混凝土浇筑腔；
在连接体浇筑模腔内布设钢筋层，在外围体浇筑腔和混凝土浇筑腔内布设连接筋；
浇筑导热桩、连接体和外围体；
待导热桩、骨架和外围体终凝后，拆除外围体和连接体浇筑模腔模板；
在外围体内侧壁、连接体侧壁凿设毛面；
布设底板筋和顶板筋，将混凝土浇入混凝土浇筑腔，并养护混凝土完成施工。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
包括由纤维混凝土筑成的外围体、碳纤维混凝土筑成的骨架；骨架内部、骨架与外围体之间的空腔由混凝土填充。利用纤维混凝土的抗拉、抗裂性能，可预防混凝土结构的外表面形成裂缝。利用碳纤维混凝土的高强结构性能，确保混凝土结构的整体结构性能，防止混凝土产生贯通整个截面的裂缝。而骨架内部、骨架与外围体之间的空腔由混凝土填充，能够减少纤维混凝土和碳纤维混凝土的用量，降低混凝土的制造成本。其中，混凝土和外围体、骨架的交接面，即为施工缝，从而使得本发明具有面积较大的施工缝，可避免温度应力以及混凝土内部结构应力造成混凝土结构开裂。
同时，由于碳纤维混凝土中的碳纤维具有良好的导热性能，能够使得混凝土结构的温度分布均匀，防止混凝土结构内外形成较大的温差。也能够将混凝土所吸收的热量导入混凝土地基，防止混凝土结构内部蓄热，避免昼夜交替时混凝土内部温度和环境温度形成较大温差而产生温度裂隙。
另外，骨架和外围体所围成的空腔构成了混凝土浇筑腔，而骨架和外围体的土方量小，简单的支设骨架和外围体的筑设模腔即可，降低了混凝土结构筑设模具架设的难度，也保证了混凝土结构的尺寸精度；既适用于面积较大的路面、厂房地面、飞机跑道等截面面积大的混凝土浇筑，也适用于厚度较大的桥墩、拱桥座等体积较大的大体积混凝土结构。因此本发明具有结构强度高、使用寿命长、适用范围广的特点。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的俯视结构示意图；
图2为图1的A-A面示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-外围体，2-骨架，3-混凝土浇筑腔，4-连接体，5-连接筋，6-连通孔，7-底板筋，8-顶板筋，9-导热桩。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
一种混凝土结构，包括外围体1，所述外围体1沿混凝土结构外围设置，所述外围体1围成中空的封闭形状。也就是说，外围体1构成了混凝土结构的外侧壁。所述外围体1采用纤维混凝土筑成，利用纤维混凝土的抗拉、抗裂性能，可预防混凝土结构的外表面形成裂缝。所述外围体1所围成的空间内设有骨架2，所述骨架2与外围体1相连。可以理解的是，骨架2可以是各种形状的网格体、纵横交错的墙体等，只需将骨架2的各外侧与外围体1的内侧固定连接即可。所述骨架2采用碳纤维混凝土筑成，利用碳纤维混凝土的高强结构性能，确保混凝土结构的整体结构性能，使的混凝土结构具有高强的抗拉、抗压、抗裂性能，防止混凝土产生贯通整个截面的裂缝。
所述骨架2内部、骨架2与外围体1之间均留有混凝土浇筑腔3，所述混凝土浇筑腔3由混凝土填充。骨架2内部、骨架2与外围体1之间的空腔由混凝土填充，能够减少纤维混凝土和碳纤维混凝土的用量，确保混凝土具有足够的结构强度的同时，降低混凝土的制造成本。其中，混凝土和外围体1、骨架2的交接面，即为传统意义上的施工缝，从而使得本发明具有面积较大的施工缝，可避免温度应力以及混凝土内部结构应力造成混凝土结构开裂。
同时，由于碳纤维混凝土中的碳纤维具有良好的导热性能，能够使得混凝土结构的温度分布均匀，防止混凝土结构内外形成较大的温差。通过碳纤维也能够将混凝土所吸收的热量导入混凝土地基，防止混凝土结构内部蓄热，避免昼夜交替时混凝土内部温度和环境温度形成较大温差而产生温度裂隙。另外，骨架2和外围体1所围成的空腔构成了混凝土浇筑腔3，而骨架2和外围体3的土方量小，简单的支设骨架2和外围体1的筑设模腔即可，降低了混凝土结构模具架设的难度，也保证了混凝土结构的尺寸精度；既适用于面积较大的路面、厂房地面、飞机跑道等截面面积大的混凝土浇筑，也适用于厚度较大的桥墩、拱桥座等体积较大的大体积混凝土结构。
作为骨架2的具体实施方式，所述骨架2由纵横交错的连接体4组成，便于连接体4筑设模具的支设，提高施工速度。
优选的，所述外围体1内固定有若干连接筋5，在本发明中，连接筋5预设在外围体1内，且所述连接筋5一端位于外围体1内，所述连接筋5另一端位于混凝土浇筑腔3内。在所述连接体1内布设有钢筋层，所述钢筋层与连接筋5固定连接。通过钢筋层和连接筋5的固定连接，能够确保连接体4和外围体1连接的结构强度；同时，连接筋5也设于混凝土浇筑腔内，能够确保外围体1和混凝土的连接强度。
优选的，所述连接体4侧壁贯穿设有若干连通孔6，从而使得各混凝土浇筑腔内的混凝土能够直接相互连接，确保混凝土和连接体4的连接强度，以保证混凝土结构的整体结构强度。
进一步的，还包括底板筋7、顶板筋8，所述底板筋7设于混凝土结构的下端，所述底板筋7包括穿过连通孔6的钢筋。所述顶板筋8设于混凝土结构的上端，所述顶板筋8包括穿过连通孔6的钢筋。可进一步的增加混凝土结构的抗拉、抗压、抗裂性能。
优选的，所述混凝土浇筑腔3各竖直棱边均设有弧形倒角，一方面防止连接体4连接处、连接体与外围体1连接处应力集中，另一方面也便于混凝土的浇筑，提高混凝土和连接体4、外围体1交接处的紧密性，确保混凝土和连接体4、外围体1结合的强度。
优选的，所述外围体1内侧壁、连接体4侧壁均为毛面，以进一步的增强混凝土和连接体4、外围体1的结合强度。
进一步的，还包括导热桩9，所述导热桩9位于骨架2底端，所述导热桩1顶端与骨架2底端固定连接，所述导热桩9由碳纤维混凝土筑成。进一步的将混凝土内的热量直接传到给混凝土地基，防止混凝土散热过慢而存储热量，也能够进一步提高混凝土结构的结构强度、抗震性能。
优选的，所述骨架2高度小于外围体1的高度，使得在骨架2的顶端覆盖一层混凝土层，防止日照时热量直接由骨架2传入混凝土内部，而致使混凝土结构内外温差过大。
本发明还提供了上述混凝土结构的施工方法，包括以下步骤：
根据混凝土结构的筑设位置和外围尺寸，筑设导热桩浇筑孔，也就是在混凝土结构的地基上打设或挖设一定深度的孔，孔的深度由混凝土的应用场合确定；
根据混凝土结构的外围尺寸，支设外围体浇筑模腔和连接体的浇筑模腔，使连接体之间、连接体与外围体之间均留有混凝土浇筑腔，同时在模板的连接处设置圆弧形模板，以使得混凝土浇筑腔各竖直棱边均形成弧形倒角；
在连接体浇筑模腔内布设钢筋层，在外围体浇筑腔和混凝土浇筑腔内布设连接筋；
浇筑导热桩、连接体和外围体，其中连接体和外围体应同时浇筑，操作时应当从连接体和外围体连接处开始浇筑，使连接体混凝土和外围体混凝土进行充分融合，以使得连接体和外围连接牢靠；
待导热桩、骨架和外围体终凝后，拆除外围体和连接体浇筑模腔模板；
在外围体内侧壁、连接体侧壁凿设毛面，一进步的增强混凝土和外围体、连接体的结合力；
布设底板筋和顶板筋，将混凝土浇入混凝土浇筑腔，并养护混凝土完成施工。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种混凝土结构，包括外围体(1)，所述外围体(1)沿混凝土结构外围设置，所述外围体(1)围成中空的封闭形状，其特征在于：所述外围体(1)采用纤维混凝土筑成；所述外围体(1)所围成的空间内设有骨架(2)，所述骨架(2)与外围体(1)相连，所述骨架(2)采用碳纤维混凝土筑成；所述骨架(2)内部、骨架(2)与外围体(1)之间均留有混凝土浇筑腔(3)，所述混凝土浇筑腔(3)由混凝土填充。
2.根据权利要求1所述的混凝土结构，其特征在于：所述骨架(2)由纵横交错的连接体(4)组成。
3.根据权利要求2所述的混凝土结构，其特征在于：所述外围体(1)内固定有若干连接筋(5)，所述连接筋(5)一端位于外围体(1)内，所述连接筋(5)另一端位于混凝土浇筑腔(3)内，所述连接体(4)内布设有钢筋层，所述钢筋层与连接筋(5)固定连接。
4.根据权利要求2所述的混凝土结构，其特征在于：所述连接体(4)侧壁贯穿设有若干连通孔(6)。
5.根据权利要求4所述的混凝土结构，其特征在于：还包括底板筋(7)、顶板筋(8)，所述底板筋(7)设于混凝土结构的下端，所述底板筋(7)包括穿过连通孔(6)的钢筋；所述顶板筋(8)设于混凝土结构的上端，所述顶板筋(8)包括穿过连通孔(6)的钢筋。
6.根据权利要求1所述的混凝土结构，其特征在于：所述混凝土浇筑腔(3)各竖直棱边均设有弧形倒角。
7.根据权利要求2所述的混凝土结构，其特征在于：所述外围体(1)内侧壁、连接体(4)侧壁均为毛面。
8.根据权利要求1所述的混凝土结构，其特征在于：还包括导热桩(9)，所述导热桩(9)位于骨架(2)底端，所述导热桩(9)顶端与骨架(2)底端固定连接，所述导热桩(9)由碳纤维混凝土筑成。
9.根据权利要求1所述的混凝土结构，其特征在于：所述骨架(2)高度小于外围体(1)的高度。
10.一种混凝土结构施工方法，其特征在于，用于权利要求1～9任意一项所述的混凝土结构，所述混凝土结构施工方法包括以下步骤：
根据混凝土结构的筑设位置和外围尺寸，筑设导热桩浇筑孔；
根据混凝土结构的外围尺寸，支设外围体浇筑模腔和连接体的浇筑模腔，使连接体之间、连接体与外围体之间均留有混凝土浇筑腔；
在连接体浇筑模腔内布设钢筋层，在外围体浇筑腔和混凝土浇筑腔内布设连接筋；
浇筑导热桩、连接体和外围体；
待导热桩、骨架和外围体终凝后，拆除外围体和连接体浇筑模腔模板；
在外围体内侧壁、连接体侧壁凿设毛面；
布设底板筋和顶板筋，将混凝土浇入混凝土浇筑腔，并养护混凝土完成施工。
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