CN110605776B

CN110605776B - 一种建筑用模具梁及制备方法

Info

Publication number: CN110605776B
Application number: CN201910976241.2A
Authority: CN
Inventors: 张育敏; 张超
Original assignee: State Railway New Material Beijing Technology Co ltd
Current assignee: State Railway New Material Beijing Technology Co ltd
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2019-10-15
Publication date: 2023-09-22
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: CN110605776A

Abstract

本申请提供了一种建筑用模具梁及制备方法，所述建筑用模具梁，包括梁本体，定形模具和加强筋，所述定形模具由复合材料围合成封闭的中空梁形状，所述定形模具的两端分别设有进浆口和出浆口，所述梁本体通过灌浆在定形模具中形成，且所述梁本体的外壁与所述定形模具的内壁粘接，所述加强筋嵌设在所述梁本体中，沿所述定形模具的长度方向延伸，且所述加强筋具有与所述梁本体的长度方向相适应的形状。通过上述技术方案，使模具梁相对于同截面积的混凝土钢筋建筑梁，其抗压、抗弯和抗剪力等强度都大大提升，最高可达60％，进而在空间较小时，所述模具梁仍具有较大的支撑强度。

Description

一种建筑用模具梁及制备方法

技术领域

本申请涉及建筑领域，尤其涉及一种建筑用模具梁及其制备方法。

背景技术

承重梁，就是各种建筑物里用来承重的梁和柱，是整个建筑物的支柱，一般情况下，大的支撑强度需要大截面积的承重梁来支撑，或者通过增加承重梁的数目来解决，但是在许多建筑物的建设或者修复过程中，特别是特殊的建筑物，由于建筑空间和场地的限制，在施工过程中无法制作安装较大截面积的建筑梁，也无法增加承重梁的数目，而如果采用较小的建筑梁来承受较大的支撑强度，在建筑物的使用过程中会遇到各种场景，例如受大荷载的承重，长期受震动疲劳等，则易导致建筑物结构下降，导致变形，降低建筑物的使用寿命，严重时还可能造成建筑物坍塌。其次，目前建筑梁采用常压灌注的方式灌注混凝土或者砂浆的浆体，当建筑物处于潮湿、渗水、酸、碱或者盐的使用环境时，这些腐蚀性物质往往容易侵蚀建筑梁，进入建筑梁的内部，导致建筑梁内部的钢筋锈蚀，混凝土内部发生膨胀，进而导致承重力下降，也会严重影响建筑物的使用寿命和安全。

发明内容

鉴于目前建筑中承重梁存在的上述不足，本申请提供一种建筑用模具梁，相对于截面形状和面积相同的混凝土钢筋建筑梁，其抗压、抗弯和抗剪力等强度都大大提高，最高可提升了60%，进而使在空间较小时，所述模具梁仍具有较大的支撑强度。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

一种建筑用模具梁，包括：

梁本体；

定形模具，所述定形模具由复合材料围合成封闭的中空梁形状，所述定形模具的两端分别设有进浆口和出浆口，所述梁本体通过灌浆在定形模具中形成，且所述梁本体的外壁与所述定形模具的内壁粘接；

加强筋，所述加强筋嵌设在所述梁本体中，沿所述定形模具的长度方向延伸，且所述加强筋具有与所述梁本体的长度方向相适应的形状；

其中，所述梁本体的材质为混凝土或砂浆；

所述复合材料，是指由至少两种材料复合而成，且具有高强度、高模量、耐高温、耐酸耐碱、抗老化等优良性能的材料。例如，芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维或者金属基复合材料。用复合材料制成定形模具，对所述梁本体在形成过程中起到加强和约束的作用，且在所述梁本体形成后，所述定形模具并不拆除，而是在混凝土浆的作用下与梁本体粘接形成了整体结构，一方面由于复合材料的强度高，在所述梁本体形成的过程中，可以采用高压进行灌浆，使梁本体的密度提升，增加模具梁的强度，相对于相同截面形状和截面面积的混凝土钢筋建筑梁，其抗压、抗弯和承载力等强度都大大提升，最高可提升60%；另一方面，由于复合材料是惰性的材料，可以耐酸耐碱、抗老化，在所述梁本体的外侧形成保护层，使所述模具梁可以在长期潮湿、渗水、酸、碱、盐等恶劣环境下使用而不被腐蚀，避免了因为腐蚀而导致模具梁的内部结构变化，进而延长建筑物的安全性能和使用寿命。此外，在所述梁本体的制备过程中。

优选的，所述定形模具沿长度方向为空心的直线柱状或者弧线柱状。所述定形模具的形状可以根据使用的环境进行设计和选择，具体可以根据使用空间，承载力等因素来确定。此外，所述定形模具在长度方向上可以为等径的，也可以是异径的。

优选的，所述定形模具的截面形状为圆形、椭圆形、T形、工形、槽形、箱形或者多边形。所述定形模具的截面形状可以根据使用的环境进行设计和选择，具体可以根据使用空间，承载力等因素来确定。

优选的，所述复合材料为芳纶纤维、玄武岩纤维或者金属基复合材料。复合材料的种类可以根据成本控制，强度等因素来进行选择。芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能。玄武岩纤维是以天然玄武岩拉制的连续纤维。是玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。金属基复合材料是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工结合成的复合材料。金属基复合材料按增强体的类别来分类，如纤维增强(包括连续和短切)、晶须增强和颗粒增强等，按金属或合金基体的不同，金属基复合材料可分为铝基、镁基、铜基、钛基、高温合金基、金属间化合物基以及难熔金属基复合材料等，其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。例如碳纤维增强铝复合材料其比强度3～4×10⁷mm，比模量为6～8×10⁹mm，又如石墨纤维增强镁不仅比模量可达1.5×10¹⁰mm，而且其热膨胀系数几乎接近零。

优选的，所述加强筋为玄武岩复合筋或者钢筋，当然，还可以是由其它高强度的材料制成的加强筋。加强筋的材料可以基于成本控制，强度等因素来进行选择。玄武岩复合筋是一种耐腐蚀、强度比钢材筋大，自重轻的复合筋，用这样的复合筋制成的模具梁，重量轻，防腐性能好，且相对于同等截面积的钢筋建筑梁，强度更高，承载力更大。

优选的，所述定形模具包括第一端盖、第二端盖和加强压板，所述第一端盖和第二端盖可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板包覆并固结在可拆分连接处的外侧。建筑物的梁往往都是很长的，将模具梁设置成分体的结构，可以将模具梁提前在工厂预制，且分体结构更加方便运输。

优选的，所述定形模具还包括连接管，所述连接管设置在所述第一端盖和第二端盖之间，与所述第一端盖和第二端盖首尾可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板包覆并固结在可拆分连接处的外侧。在施工过程中，采用连接管和两个端盖的分体结构，可以调整模具梁的长度，实现模块化生产，且分体结构更加方便预制和运输。

其中，可拆分连接为插接。

优选的，所述模具梁的端部和沿所述模具梁长度方向设有安装锚栓安装孔，方便将模具梁与建筑物进行安装。在具体的安装过程中，可以在模具梁和建筑物基面设置结构胶进行初步连接，然后再而锚栓等进行加固连接。

优选的，所述梁本体通过灌浆在定形模具中形成具体为：采用高压灌浆机在3～5MPa的压力下将混凝土或者砂浆的浆体灌入所述定形模具，再养护预设时间形成。由于混凝土或者砂浆的浆体是用高压灌浆机在相对较高的压力下注入的，形成的梁本体密度高，且较高的压力也让定形模具、混凝土或者砂浆的浆体和加强筋三者紧密的结合在一起，形成高密度高强度的整体结构，可以使模具梁的强度更高。其中，养护的预设时间可以根据需要作出调整，一般至少为28天。

本申请还提供了一种制备方法，用于制备如上所述的建筑用模具梁，包括如下步骤：

根据模具梁的安装空间和强度要求确定定形模具的形状和材料，以及加强筋的数目和材料；

从进浆口在3～5MPa的压力下灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁；

将所述待固化模具梁养护预设时长，得到模具梁。

所述制作定形模具可以采用真空热压、胶水粘接等工艺完成。我们可以根据不同建筑物对承载力的要求，进行不同强度、特殊截面形状的针对性设计，适用范围广；根据强度的要求在所述定形模具内布设加强筋，然后将混凝土或者砂浆的浆体注入固化后得到高强度的模具梁，工艺简单；定形模具和加强筋可以在工厂完成预制，混凝土或者砂浆的浆体的灌注可以在工厂完成预制，也可以在施工现场进行灌注，安装方便，简化了施工流程，有效的缩短了施工周期。

优选的，所述从进浆口灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁具体为：

在所述进浆口安装进浆头和第一截止阀，在出浆口安装出浆头和第二截止阀；

采用高压灌浆机将所述混凝土或者砂浆的浆体从进浆头灌入，并打开第二截止阀，排出所述定形模具内的空气；

关闭第二截止阀，继续采用高压灌浆机将所述混凝土或者砂浆的浆体灌入所述定形模具中直至压力至预设值,关闭第一截止阀得到待固化模具梁。

由于混凝土或者砂浆的浆体是用高压灌浆机在相对较高的压力下注入的，形成的梁本体密度高，且较高的压力也让定形模具、混凝土或者砂浆的浆体和加强筋三者紧密的结合在一起，形成高密度高强度的整体结构，可以使模具梁的强度更高。所述灌浆头、出浆头、第一截止阀和第二截止阀在模具梁固化后移除。

优选的，所述根据模具梁的安装空间和强度要求确定定形模具的形状和材料，以及加强筋的数目和材料还包括：在所述定形模具上预留与安装锚栓的安装孔。预留安装孔可以方便后期的安装。

本申请实施的优点：本申请提供了一种建筑用模具梁及制备方法，所述建筑用模具梁包括梁本体，定形模具和加强筋，所述定形模具由复合材料围合成封闭的中空梁形状，所述定形模具的两端分别设有进浆口和出浆口，所述梁本体通过灌浆在定形模具中形成，且所述梁本体的外壁与所述定形模具的内壁粘接，所述加强筋嵌设在所述梁本体中，沿所述定形模具的长度方向延伸，且所述加强筋具有与所述梁本体的长度方向相适应的形状。通过上述技术方案，使模具梁相对于同截面积的混凝土钢筋建筑梁，其抗压、抗弯和抗剪力等强度都大大提升，最高可达60%，进而在空间较小时，所述模具梁仍具有较大的支撑强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的外观示意图；

图2为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的结构示意图；

图3为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的结构示意图；

图4为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的结构示意图；

图5为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的结构示意图；

图6为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的灌浆时的结构示意图；

图7为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的灌浆时的结构示意图；

图8为本申请实施例所述的一种建筑用模具梁的与建筑物基面连接的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，一种建筑用模具梁，包括：

梁本体1；

定形模具2，所述定形模具2由复合材料围合成封闭的中空梁形状，所述定形模具2的两端分别设有进浆口21和出浆口22，所述梁本体1通过灌浆在定形模具2中形成，且所述梁本体1的外壁与所述定形模具2的内壁粘接；其中，所述进浆口21用于和灌浆设备连接，向定形模具2中注入混凝土或者砂浆的浆体，所述出浆口22用于在灌浆过程中，排出所述定形模具2中的空气。所述定形模具2的厚度可以根据灌浆过程中的压力控制等因素进行选择。

加强筋3，所述加强筋3嵌设在所述梁本体1中，沿所述定形模具2的长度方向延伸，且所述加强筋3具有与所述梁本体1的长度方向相适应的形状。在具体的实施过程中，所述加强筋3可以均匀分布，也可以根据承载力的要求，在所述梁本体1中不均匀分布，例如，集中分布在中心区域等。

其中，所述梁本体1的材质为混凝土或砂浆。

在本申请的具体实施例中，所述定形模具2的形状可以根据建筑物的具体情况进行设计，可以为直线柱状，也可以是弧线柱状。此外，所述定形模具2在长度方向上可以为等径的，也可以是异径的。

在本申请的具体实施例中，所述定形模具2的截面形状可以为圆形、椭圆形、T形、工形、槽形、箱形，也可以为多边形，也可以根据具体的建筑物的建筑空间设置成其它的形状，模具梁二端及沿长度方向均预留安装孔。

在本申请的实施过程中，所述梁本体1通过灌浆在定形模具2中形成可以具体为如下步骤：采用高压灌浆机在3～5MPa的压力下将混凝土或者砂浆的浆体灌入所述定形模具2，再养护预设时间形成。由于混凝土或者砂浆的浆体是用高压灌浆机在相对较高的压力下注入的，形成的梁本体1密度高，且较高的压力也让定形模具2、混凝土或者砂浆的浆体和加强筋3三者紧密的结合在一起，形成高密度高强度的整体结构，可以使模具梁的强度更高。其中，养护的预设时间可以根据需要作出调整，一般至少为28天。

在本申请的具体实施例中，所述复合材料可以为芳纶纤维、玄武岩纤维或者金属基复合材料。

在本申请具体的实施例中，所述加强筋3可以为玄武岩复合筋或者钢筋，当然，也可以是其它由高强度材料制成的复合筋。

在本申请的部分实施例中，所述定形模具2为分体结构，具体包括第一端盖23、第二端盖24和加强压板25，所述第一端盖23和第二端盖24可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板25包覆并固结在可拆分连接处的外侧。固结的方式可以采用现有技术中常见的方式，例如，焊接，锚栓及高强度结构胶水与建筑物基面连接等等。

在本申请的部分实施例中，所述定形模具2也为分体结构，除了包括第一端盖23、第二端盖24和加强压板25外，还包括连接管26，所述连接管26设置在所述第一端盖23和第二端盖24之间，与所述第一端盖23和第二端盖24首尾可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板25包覆并固结在可拆分连接处的外侧。

在本申请的具体实施例中，所述模具梁的两端设有安装孔。

上述的建筑用模具梁的制备方法，包括如下步骤：

根据模具梁的安装空间和强度要求确定定形模具2的形状和材料，以及加强筋3的数目和材料；

从进浆口21在3～5MPa灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁；

将所述待固化模具梁养护预设时长，得到模具梁。一般情况下，养护周期为28天，具体的养护时间可以根据工程质量的要求进行调整。

在本申请的具体实施过程中，所述从进浆口21灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁具体为：

在所述进浆口21安装进浆头4和第一截止阀5，在出浆口22安装出浆头6和第二截止阀7；其中，所述进浆头4是指与所述高压灌浆机连接的专用管道状接头，设置在进浆口21和高压灌浆机之间，所述出浆头6是与出浆口22连接的管道状接头，所述第一截止阀5安装在进浆头4上，所述第二截止阀7安装在出浆头6上。

采用高压灌浆机将所述混凝土或者砂浆的浆体从进浆头4灌入，排出所述定形模具2内的空气；

关闭第二截止阀7，继续采用高压灌浆机将所述混凝土或者砂浆的浆体灌入所述定形模具2中直至压力至预设值3～5MPa,关闭第一截止阀5得到待固化模具梁。

待养护完成后，拆除进浆头4、第一截止阀5、出浆头6和第二截止阀7。将模具梁安装到建筑物基面8的过程中，可以在模具梁和建筑物基面8设置结构胶进行初步连接，然后再而锚栓等进行加固连接。

在本申请的具体实施过程中，所述根据模具梁的安装空间和强度要求确定定形模具2的形状和材料，以及加强筋3的数目和材料步骤中还包括：在所述定形模具2上预留与安装锚栓的安装孔。预留安装孔可以方便后期的安装。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本申请公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种建筑用模具梁，包括梁本体，其特征在于，还包括：

其中，所述梁本体的材质为混凝土或砂浆；

采用高压灌浆机将混凝土或者砂浆的浆体在3～5MPa的压力下灌入所述定形模具形成。

2.根据权利要求1所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述定形模具沿长度方向为空心的直线柱状或者弧线柱状。

3.根据权利要求1所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述定形模具的截面形状为圆形、椭圆形、T形、工形、槽形、箱形或者多边形。

4.根据权利要求1所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述复合材料为芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维或者金属基复合材料。

5.根据权利要求1所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述加强筋为玄武岩复合筋或者钢筋。

6.根据权利要求1～5任一项所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述定形模具包括第一端盖、第二端盖和加强压板，所述第一端盖和第二端盖可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板包覆并固结在可拆分连接处的外侧。

7.根据权利要求6所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述定形模具还包括连接管，所述连接管设置在所述第一端盖和第二端盖之间，与所述第一端盖和第二端盖首尾可拆分连接形成封闭的中空梁形状，所述加强压板包覆并固结在可拆分连接处的外侧。

8.根据权利要求7所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述可拆分连接为插接。

9.根据权利要求1～5任一项所述的建筑用模具梁，其特征在于，所述模具梁的端部和沿所述模具梁长度方向设有安装锚栓安装孔。

10.一种制备方法，用于制备权利要求1-9任一项所述的建筑用模具梁，其特征在于，包括如下步骤：

从进浆口在3～5MPa压力下灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁；

将所述待固化模具梁养护预设时长，得到模具梁。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述从进浆口灌入混凝土或者砂浆的浆体形成待固化模具梁具体为：

采用高压灌浆机将所述混凝土或砂浆的浆体从进浆头灌入，并打开第二截止阀，排出所述定形模具内的空气；

关闭第二截止阀，继续采用高压灌浆机将所述混凝土或者砂浆的浆体灌入所述定形模具中直至压力至3～5MPa,关闭第一截止阀得到待固化模具梁。

12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述根据模具梁的安装空间和强度要求确定定形模具的形状和材料，以及加强筋的数目和材料还包括：在所述定形模具上预留与安装锚栓的安装孔。