CN110424716A - 制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具及模块系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具及模块系统，包括A模具和B模具；所述A模具和B模具均由类方体中空的模板。本发明模块系统装配施工完成后，直接在模板系统内部浇筑普通混凝土，使普通混凝土与超高性能混凝土模板系统形成一个整体。

Description

制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具及模块系统

技术领域

本发明涉及土木建筑工程领域，具体涉及一种制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具及模块系统，可广泛应用于公路、桥梁、铁路及民用建筑等工程领域的混凝土结构中。

背景技术

目前，国内外交通工程及民用建设工程领域内，使用的模板多为木模板和钢模板。在浇筑前安装，混凝土成型后拆除，存在模板周转率低、周转费用高同时施工周期长的缺点，同时木模板和钢模板的质量对混凝土结构的表面质量影响明显。对于海洋环境及其他腐蚀环境条件下的钢筋混凝土结构而言，往往受到氯盐及硫酸盐等腐蚀介质的侵蚀，而普通钢筋混凝土结构抵抗此类介质侵蚀的能力较弱，直接影响了钢筋混凝土结构的耐久性，一旦其受到破坏对于跨海公路桥梁的安全服役造成严重的影响。

如果有一种永久性混凝土结构模板体系能代替木模板或钢模板使用，提高主体钢筋混凝土结构表面的质量便可提高整个结构的耐久性，但这对混凝土的功能性(如抗腐蚀性能)提出更高的要求。同时如何设计模板形式及功能也对其结构适应性和功能性也起到至关重要的作用，可有效解决目前工程中用的木模板及钢模板仅仅作为模板使用的单一性，提升模板体系的综合利用效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具及模块系统，此模板系统采用超高性能混凝土进行制备，能根据不同腐蚀环境条件的要求设计不同的功能性。模块系统的形式采用单元模块，根据工程结构形式的需要进行装配式施工，模板的内表面亦可设计各种浮雕花纹。模块系统装配施工完成后，直接在模板系统内部浇筑普通混凝土，使普通混凝土与超高性能混凝土模板系统形成一个整体。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具，包括A模具和B模具；所述A模具和B模具均由类方体中空的模板。

优选的是，所述A模具的模板其为类方体的中空结构，且A模具的模板四个两两相对的周面向外形成凸出腔；

所述B模具的模板其为类方体的中空结构，且B模具的模板四个两两相对的周面向内形成凹陷结构，所述凹陷结构与所述凸出腔相匹配。

优选的是，所述凸出腔和凹陷结构内预留有相对应的螺栓孔。

优选的是，所述A模具和B模具的模板均由PVC塑料制成。

本发明还提供了采用任一所述的模具制备的装配式超高性能混凝土模板系统，包括采用A模具制作的A单元模块以及B模具制作的B单元模块拼装而成，所述A单元模块和B单元模块均采用超高性能混凝土浇筑而成；

所述A单元模块为方体结构，且其四个周面上均具有与凸出腔相匹配的凸块，所述凸块上具有贯通的螺栓孔；

所述B单元模块为方体结构，且其四个周面上均具有与凹陷结构相匹配的凹块，所述B单元模块上具有贯通的螺栓孔；

其中，A单元模块和B单元模块内部均具有由不锈钢钢筋网和竖向钢筋绑扎而成的结构；将A单元模块和B单元模块利用凸块和凹块交错拼装为所需要的混凝土模板结构，拼装后A单元模块的螺栓孔与B单元模块的螺栓孔一一对应且同轴贯通，并通过螺栓固定。

优选的是，在凸块和凹块的四周均设置橡胶密封条。

优选的是，所述A单元模块和B单元模块表面凿毛。

优选的是，所述超高性能混凝土其原料包括以下组分，以重量份计：

硅酸盐水泥100份、矿物外加剂10～55份、硅灰20～60份、石英砂150～290份、钢纤维15～30份、聚乙烯醇纤维10～25份、减水剂2.0～5.0份、水30～45份、碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的混合物5～7份；

碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的重量比为2:1。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明的制备装配式超高性能混凝土模块系统具有整体性好、强度高、耐久性高、多功能性、装配化施工工艺简单、施工效率高的特点，还具有美观典雅的外形，使得工程钢筋混凝土结构具有艺术性，解决了目前工程模板普遍存在的强度低，耐久性不足，外观质量差，使用效率低，周转成本高等一系列问题。

本申请与现有技术相比，优点在于：

其一，本发明设计的功能化超高性能混凝土具有超高韧性、超高耐久性，抗压强度强度超过220MPa，抗弯强度超过40MPa，材料耐久性超过200年，可达一级抗震等级(抵抗地震烈度9度以上)。正是由于本发明涉及的超高性能混凝土具有超高的韧性及强度特点，与普通混凝土(抗弯强度超过5MPa)相比，获得相同的抗弯拉强度时模板尺寸及厚度可大大缩小5倍，具有轻质高强、经久耐用、快速架设、生产周转简易的特点。

其二，本发明的在模板内铺设钢筋网和构造钢筋，并在内里面凿毛的方式，可以大幅度提高混凝土模板系统与内部浇筑普通混凝土的结合能力，提高钢筋混凝土结构的整体性。

其三，本发明的超高性能混凝土具有超高的韧性及抗弯能力，只需0.1m厚度便可达到类似钢模的韧性及强度，模板结构轻薄，内部只需填充普通混凝土便可达到整体结构的高性能化，相互匹配性良好，经济效益明显。普通木模板使用周转2～3次后便无法使用，造成严重浪费且污染环境，并且木模板刚度低，易变形且对混凝土表面质量影响大。普通钢模板存在造价高，周转效率低，对混凝土表面质量影响大。而普通永久钢模又存在与内部普通混凝土结合能力差，易脱空，对结构的整体性能存在的影响(钢材热膨胀系数为1.2×10^-5/℃，是混凝土热膨胀系数为0.7×10^-5/℃的1.7倍)，并且钢材的耐腐蚀性能差的缺陷。本发明的模板系统能有效解决上述存在的各类问题，在全过程中无浪费损耗，绿色环保。

其四，本发明的超高性能混凝土制作时搅拌工艺简单，整体性、匀质性好，辅以PVC成型模具，加之设计浮雕图案，成型后表面光滑如镜面，无气孔、无色差。同时混凝土原色即具有非常好的装饰效果，与设计浮雕图案相得益彰，典雅美观，具有较高的艺术观赏性。

其五，本发明可采用工厂预制，转运简单，现场装配式安装，提高施工效率，节能环保。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是A模具内部浇筑超高性能混凝土后的俯视图；

图2是A模具内部浇筑超高性能混凝土后的部分结构的主视图；

图3是B模具内部浇筑超高性能混凝土后的俯视图；

图4是B模具内部浇筑超高性能混凝土后的部分结构的主视图；

图5是PVC模板内侧面雕刻浮雕图案示意图；

图6是A单元模块和B单元模块拼装成装配式模板体系后浇筑普通混凝土的示意图；

图7是采用对比例3～5任一配比制作的混凝土结构受到地震或强荷载破坏时的结构示意图；

图8是采用实施例1～3任一配比制作的混凝土结构受到地震或强荷载破坏时的结构示意图。

其中，1 A模具，101凸出腔，2 B模具，201凹陷结构，3螺栓孔，4不锈钢钢筋网，5竖向钢筋，6表面凿毛，7 A单元模块，8 B单元模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

(1)绿色装配式多功能超高性能混凝土模板体系由A单元模块7和B单元模块8两种单元模块拼接而成，标准A、B单元模块的尺寸根据工程需求进行确定，本实施例以1m×1m×0.1m为例。单元模块可在现场或工厂进行预制，先利用PVC塑料模板制作单元模块的外模，PVC模板内侧面雕刻浮雕图案，如文字或其他图案等(如图5所示)，更加美观。

(2)PVC塑料模板安装完成形成A模具1和B模具2，A模具1具有凸出腔101，B模具2具有凹陷结构201，绑扎不锈钢钢筋网4和构造竖向钢筋5如图1、图2、图3和图4所示。

(3)根据设计要求配制高耐久抗震型超高性能混凝土，浇筑至PVC模板内部，待混凝土硬化后进行表面凿毛6，然后常温保湿养护至规定龄期后脱模，即完成了标准A、B单元模块的制作，如图6所示。

(4)将制作完成的标准A单元模块和B单元模块运输至现场进行拼装，利用凹凸卯榫的特点进行A块和B块的交错拼装至设计规定的尺寸(如10m×10m×0.1m)，拼装时齿块处相互挤压橡胶条密封，在凹凸卯榫处预留的螺栓孔内安装不锈钢高强螺栓进行固定，如图6所示。需要说明的是在制作A单元模块，A模具在图1中的制作而成的A单元模块的顶面在现场拼装时需要转向90°朝向装配式模板体系内部的面，B同样适用。

(5)所有标准单元模板安装完成以后，在装配式模板体系内部浇筑普通钢筋混凝土，即可完成工程结构部位的施工。

本发明所涉及的标准单元模块尺寸、模块形式、钢筋工艺、拼装工艺、浮雕图案及混凝土配比等仅作为列举，其他未涉及的类型尺寸及形式(如三角形)都属于本发明的范畴。

在实施例1的基础上，表1为实施例2～4的超高性能混凝土的原料的组成表，单位为千克。

所述超高性能混凝土的原料包括以下组分，以重量份计：

硅酸盐水泥100份、矿物外加剂10～55份、硅灰20～60份、石英砂150～290份、钢纤维15～30份、聚乙烯醇纤维10～25份、减水剂2.0～5.0份、水30～45份、碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的混合物5～7份；

碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的重量比为2:1。

表1

在实施例1的基础上，表2为对比例1～5的超高性能混凝土的原料的组成表，单位为千克。

表2

一、实验测定

依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)，测试超高性能混凝土抗压强度、抗折强度。

依据《普通混凝土拌合物性能试验方法》(GBT50080-2002)，测试超高性能混凝土塌落扩展度。

依据GB/T 50082《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》，抗氯离子渗透性能采用电通量法检测。

依据《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2001)把混凝土结构抗震分为一、二、三、四共4个不同的等级，测试超高性能混凝土抗震等级。

二、结果与分析

表3为超高性能混凝土的性能。

表3

由表3可以看出，在实施例2～4以及对比例1～5中超高性能混凝土的塌落度在670～750mm之间，表面超高性能混凝土的流动性良好，在超高性能混凝土中加入聚乙烯醇纤维能够提高超高性能混凝土各方面的性能，但聚乙烯醇纤维的加入量需要在一定范围内，一旦超过这个范围超高性能混凝土各方的性能均有所下降，通过在超高性能混凝土的配方中复合加入碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚能够进一步显著提高超高性能混凝土的抗压强度、抗折强度、氯离子扩散系数以及抗震等级，若单独添加，则几乎无提升效果。由此可以看出本发明的材料选择以及成分的组成应用对于模板的性能有着重要的影响，并不是随意选择组合成分和比例可以得到预期的效果和功能化特点的。

通常的混凝土或对比例3～5中的混凝土在受到地震或强荷载破坏时，出现脆性断裂而导致结构失效垮塌，如图7所示。但本发明中的高耐久性抗震型超高性能混凝土具有较高的韧性，在受到地震或强荷载破坏时，出现延性断裂而导致结构承载力下降，但不会失效垮塌，可有效保证结构的稳定性和安全性，如图8所示。

本申请的高耐久性抗震型超高性能混凝土整体品质表现较好，当物料的配合比例适宜的时候，可以更好的保证高耐久性抗震型超高性能混凝土制作的模板的高耐久、抗震及其他综合性能，更加坚固耐用，实现功能化特点，同时结构内部只需浇筑普通混凝土即可达到结构整体的高性能化及功能化，具有良好的经济效益，具备节能环保和绿色的理念。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具，其特征在于，包括A模具和B模具；所述A模具和B模具均由类方体中空的模板。

2.如权利要求1所述的制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具，其特征在于，所述A模具的模板其为类方体的中空结构，且A模具的模板四个两两相对的周面向外形成凸出腔；

所述B模具的模板其为类方体的中空结构，且B模具的模板四个两两相对的周面向内形成凹陷结构，所述凹陷结构与所述凸出腔相匹配。

3.如权利要求2所述的制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具，其特征在于，所述凸出腔和凹陷结构内预留有相对应的螺栓孔。

4.如权利要求1所述的制备装配式超高性能混凝土模板系统的模具，其特征在于，所述A模具和B模具的模板均由PVC塑料制成。

5.采用如权利要求1～4任一所述的模具制备的装配式超高性能混凝土模块系统，其特征在于，包括采用A模具制作的A单元模块以及B模具制作的B单元模块拼装而成，所述A单元模块和B单元模块均采用超高性能混凝土浇筑而成；

所述A单元模块为方体结构，且其四个周面上均具有与凸出腔相匹配的凸块，所述凸块上具有贯通的螺栓孔；

所述B单元模块为方体结构，且其四个周面上均具有与凹陷结构相匹配的凹块，所述B单元模块上具有贯通的螺栓孔；

其中，A单元模块和B单元模块内部均具有由不锈钢钢筋网和竖向钢筋绑扎而成的结构；将A单元模块和B单元模块利用凸块和凹块交错拼装为所需要的混凝土模板结构，拼装后A单元模块的螺栓孔与B单元模块的螺栓孔一一对应且同轴贯通，并通过螺栓固定。

6.如权利要求5所述的模具制备的装配式超高性能混凝土模块系统，其特征在于，在凸块和凹块的四周均设置橡胶密封条。

7.如权利要求5所述的模具制备的装配式超高性能混凝土模块系统，其特征在于，所述A单元模块和B单元模块表面凿毛。

8.如权利要求5所述的模具制备的装配式超高性能混凝土模块系统，其特征在于，所述超高性能混凝土其原料包括以下组分，以重量份计：

硅酸盐水泥100份、矿物外加剂10～55份、硅灰20～60份、石英砂150～290份、钢纤维15～30份、聚乙烯醇纤维10～25份、减水剂2.0～5.0份、水30～45份、碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的混合物5～7份；

碳酸锂和聚氧丙烯甘油醚的重量比为2:1。