CN111894191A - 自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于装配整体式预制混凝土构件，涉及一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板及其制备方法。该自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板由预制底板和位于预制底板上的后浇叠合层组成，通过使用自燃煤矸石粗集料和/或自燃煤矸石细集料，拌制轻集料混凝土制备而成。预制底板的制备方法包括：备料，自燃煤矸石破碎、筛分和级配，支模，钢筋加工，轻集料预湿，以及搅拌、浇筑、拉毛、养护及拆模等过程。后浇叠合层的制备方法包括：吊运、定位、支模、绑扎、预埋、润面、浇捣及养护过程。本发明实现了煤矸石在装配整体式预制混凝土构件中的资源化利用，且叠合楼板造价低、自重轻、整体性好、保温隔热性好，符合绿色、节能建筑要求，具有广阔的市场应用前景。

Description

自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板及制备方法
技术领域
本发明涉及一种装配整体式结构中的一种预制混凝土水平 构件，特别涉及一种以自燃煤矸石为粗集料和/或细集料制备的轻集料 混凝土叠合楼板及制备方法。
背景技术
目前国内外装配式混凝土建筑采用的预制构件主要由普通 混凝土生产，由于其自重大等缺点，不仅加大了装配式建筑运输、吊 装成本，也极大的限制了其在高层、大跨度建筑物中的应用。另一方 面，随着全球化资源的缩减以及由煤矸石等固废引发的环境问题日益 突出，固废资源化利用工作迫在眉睫，现有煤矸石建材资源化技术侧 重于制备传统烧结制品，缺乏高效率低成本的绿色、节能构件。
煤矸石长期堆放，除占用大片土地外，其内部含有的有毒 物质如多环芳烃的浸出会污染周边水源，煤矸石内部含有的大量硫和 碳等元素，还会引起煤矸石山自燃，煤矸石自燃放出的有毒、有害气 体对周边环境造成严重污染。综上所述，对煤矸石特别是自燃煤矸石 的资源化利用及无害化处理工作迫在眉睫。
发明内容
针对上述情况，本发明的目的在于研发一种自燃煤矸石轻 集料混凝土叠合楼板，实现自燃煤矸石在装配式建筑中的规模化利用， 煤矸石建材资源化是实现其彻底化和规模化应用的最好归宿。该叠合 楼板在制备过程中利用自燃煤矸石粗集料和/或自燃煤矸石细集料取 代了天然砂石。
为实现上述目的，本发明采取的主要技术方案是：提供一 种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板，该自燃煤矸石轻集料混凝土叠 合楼板包括预制底板和位于所述预制底板上的后浇叠合层，该预制底 板和/或该后浇叠合层通过使用自燃煤矸石粗集料和/或自燃煤矸石细 集料制备。
当该预制底板和该后浇叠合层皆为自燃煤矸石轻集料混凝 土时，该预制底板和该后浇叠合层的混凝土强度等级不变；当制备半 自燃煤矸石轻集料混凝土-半普通混凝土叠合楼板时，该预制底板的 自燃煤矸石轻集料混凝土强度要比该后浇叠合层的普通混凝土强度 高出1或2个强度等级；当制备半普通混凝土-半自燃煤矸石轻集料 混凝土叠合楼板时，该后浇叠合层的自燃煤矸石轻集料混凝土强度要 比该预制底板的普通混凝土强度高出1或2个强度等级。
叠合楼板的配筋包括分布钢筋、纵向受拉钢筋及桁架钢筋； 优选地，在该预制底板的内部架设桁架钢筋，该桁架钢筋是由上弦钢 筋、下弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化的钢筋骨架；更优选地， 该预制底板的桁架钢筋的腹杆钢筋的上部分及上弦钢筋外伸出该预 制底板的上表面而埋入后浇叠合层中。
在一个具体实施方式中，该桁架钢筋包括两根下弦钢筋和 一根上弦钢筋，该上弦钢筋和该下弦钢筋由位于两侧的两根水平波浪 形的腹杆钢筋焊接固定；优选地，该上弦钢筋和下弦钢筋之间的高度 为90mm，两根下弦钢筋之间的距离是80mm。
在一个具体实施方式中，该预制底板的厚度为60mm，该后 浇叠合层的厚度为70mm。
该自燃煤矸石粗集料是指粒径为4.75mm～19mm的自燃煤 矸石，该自燃煤矸石细集料是指粒径为75μm～4.75mm自燃煤矸石。
该叠合楼板的预制底板和/或该后浇叠合层的自燃煤矸石轻 集料混凝土的集料原材料包括：自燃煤矸石粗集料、天然碎石、自燃 煤矸石细集料、天然砂、机制砂。可以使用自燃煤矸石粗集料替代天 然碎石来拌制混凝土，可以使用自燃煤矸石细集料替代天然砂或机制 砂来拌制混凝土。
该自燃煤矸石轻集料混凝土的原材料包括：水泥、自燃煤 矸石、天然砂或机制砂、水、复合添加剂及矿物外加剂；该复合添加 剂包括减水剂、早强剂、引气剂、防冻剂、缓凝剂及防水剂等，该矿 物外加剂包括粉煤灰、矿粉及自燃煤矸石粉等。
减水剂是指一种在保持混凝土坍落度基本不变的条件下， 能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有 木质素系、奈系、树脂类和聚羧酸盐等系列；早强剂是指能提高混凝 土早期强度，并且对后期强度无显著影响的外加剂。到目前为止，人 们已先后开发除氯盐和硫酸盐以外的多种早强型外加剂，如亚硝酸盐， 铬酸盐等，以及有机物早强剂，如三乙醇胺、甲酸钙、尿素等；引气 剂是一种憎水性表面活性剂，溶于水后加入混凝土拌合物内，在搅拌 过程中能产生大量微小气泡。
本发明自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板预制底板的制备 方法如下：
备料：生产原材料包括水泥、自燃煤矸石、天然砂或机制 砂、水、复合添加剂、矿物外加剂以及钢筋；
轻集料加工：自燃煤矸石通过分拣、破碎、筛分等工艺处 理后，粒径为4.75mm～19mm的自燃煤矸石作为自燃煤矸石粗集料， 粒径为75μm～4.75mm的自燃煤矸石作为自燃煤矸石细集料；
支模：根据板型及其相关尺寸，制作底模及侧模，连接固 定后，清理模板并在模板内表面涂刷脱模剂；
钢筋加工：制作钢筋网片及桁架钢筋，将钢筋网片及桁架 钢筋放置于模板内，并放置钢筋保护层定位器，预留电气线盒；优选 地，桁架钢筋是由上弦钢筋、下弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化 的钢筋骨架；
轻集料预处理：基于自燃煤矸石集料吸水特性，拌合前提 前1h对其进行润湿预处理，实测自燃煤矸石轻集料吸水率，根据施 工季节按吸水率的60～80％计算出预湿自燃煤矸石集料所需附加用 水量，并在拌制混凝土前1～1.5h均匀掺入自燃煤矸石集料中，该自燃煤矸石集料包括：自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料；
搅拌：采用预拌混凝土的搅拌工艺，投料顺序依次为：① 预湿的自燃煤矸石粗集料或天然碎石；②水泥和矿物外加剂；③自燃煤 矸石细集料或天然砂或机制砂；④水和复合添加剂；其中使用所述自 燃煤矸石粗集料和所述自燃煤矸石细集料中至少一种；
浇筑：搅拌完成15min内将新拌自燃煤矸石轻集料混凝土 浇入模板内，采用布料机布料，振动台振捣密实；
拉毛：浇筑完成后，静停10～20min，采用拉毛机对预制底 板面层进行拉毛处理，拉毛槽深度大于4mm，有拉毛机拉不到的地方， 人工处理；
养护：预制底板混凝土采用蒸汽养护，经历预热、升温、 恒温、降温四个阶段，养护湿度保持在95％以上，预热时间控制在3～ 4h，升温速率为10℃～20℃/h，蒸养室最高温度为60℃，并恒温持续 养护时间不低于4h，降温速率不大于10℃/h，叠合楼板的预制底板生产周期12～15h；
拆模：当混凝土强度达到设计强度的80％时，可拆除模板。
该自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板后浇叠合层的制备方 法如下：
吊运：当混凝土强度达到设计强度的80％时，可起吊，起 吊采用多点吊具起吊，吊点不少于4个、保证各吊点受力均匀；面积 较大的板，采取两次起吊，第一次单侧起吊，第二次整块吊起；运输 采用平板车，如车承料部位不平，运输带加装托架或桁架及橡胶垫层，码放层数不得超过6层；
定位：按图纸设计位置，吊放预制底板就位；
支模：按后浇叠合层混凝土厚度，边缘支设侧模；
绑扎：绑扎在所述预制底板之间的连接钢筋；
预埋：安装所述后浇叠合层内水、电管线及各种预埋件；
润面：清理预制底板上部叠合面(即与后浇叠合层相叠合 的上表面)杂物，并充分浇水润湿；
浇捣：后浇叠合层与预制底板混凝土均为自燃煤矸石轻集 料混凝土时，采用与预制底板自燃煤矸石轻集料混凝土相同强度等级 混凝土进行浇筑；后浇叠合层与预制底板混凝土分别采用普通混凝土 和自燃煤矸石轻集料混凝土时，自燃煤矸石轻集料混凝土比普通混凝 土高出1个或2个强度等级；采用振捣棒或平板振捣器对面层混凝土 进行振捣；
养护：面层混凝土浇筑后，进行保温保湿养护，养护时间 不少于14天。
本发明的自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的制备方法， 包括自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板预制底板的制备方法和自燃 煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的后浇叠合层的制备方法。
本发明研制出造价低、自重轻、整体性好、抗硫酸盐侵蚀 性能好、抗氯离子渗透和抗冻性皆满足规范要求的装配整体式叠合楼 板，符合节能、装配式绿色建筑及建筑工业化的要求，该自燃煤矸石 轻集料混凝土构件(预制底板和叠合楼板)集造价低、自重轻、施工快捷、维护简单、整体性好，具有轻质、高强、保温隔热、抗震和耐 久等特性，并且变形协调性能较好、抗裂性能较好，能有效吸收地震 能，提高建筑抗震能力，适用于有抗震要求的建筑，在同类产品中具 有较强的竞争优势。
附图说明
图1是预制底板配筋平面图。
图2是桁架钢筋配筋图，其中图2(a)为叠合楼板内桁架 钢筋水平布置图，描述桁架钢筋在叠合楼板内的位置；图2(b)为桁 架钢筋剖面图，描述桁架钢筋的组成，侧重描述上弦钢筋和下弦钢筋 的根数和具体位置参数；图2(c)为桁架钢筋立面图，侧重于描述腹杆钢筋(或称腹杆钢筋)与上弦钢筋和下弦钢筋之间固定点的间距。
图3是两种集料类型混凝土抗氯离子渗透试验结果及外观 图。
图4是NaSO4侵蚀后两种集料混凝土外观形貌。
图5是叠合板加载方式。其中图5(a)表示三点法集中加载， 图5(b)表示等效均布荷载加载。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
参见图1，叠合楼板的长度为2100mm，宽度为600mm。 叠合楼板的配筋包括纵向受拉钢筋、分布钢筋及桁架钢筋。如图1所 示，水平方向上的纵向受拉钢筋长度为2100mm，竖直方向上的分布 钢筋长600mm。纵向受拉钢筋与分布钢筋采用绑扎连接。参见图2(a)， 叠合楼板分为下部60mm厚的预制底板和上部的70mm厚的后浇叠合 层。60mm厚的预制底板在工厂预制后运至施工现场再现浇70mm厚 的后浇叠合层才制成完整的叠合楼板。在预制底板的内部架设桁架钢 筋。图2(b)为桁架钢筋的剖面示意图，可以看出桁架钢筋在垂直高度方向上包括底部2根下弦钢筋和顶部的1根上弦钢筋，上弦和下弦钢 筋由位于两侧的两根水平波浪形的腹杆钢筋通过焊接点连接固定。桁 架钢筋是由上弦钢筋、下弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化的钢筋 骨架。该上弦钢筋和下弦钢筋之间的高度为90mm，两根下弦钢筋之 间的距离是80mm。由图2(b)所示上弦和下弦钢筋之间高度为90mm 可知，下弦钢筋和下部分的腹杆钢筋是在预制底板制备过程中就固定 在了预制底板混凝土内部，而腹杆钢筋的上部分和上弦钢筋是外露在 预制底板的上表面的，待后浇叠合层浇筑后才不可见。换句话说，该 桁架钢筋的腹杆钢筋的上部分及上弦钢筋外伸出预制底板的上表面 而埋入后浇叠合层中。图2(c)侧重描述上弦钢筋和下弦钢筋的根数和 具体位置参数。
实施例1
本发明提供一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板预制底 板，其制备方法如下：
备料：水泥、自燃煤矸石、河砂、水、粉煤灰、减水剂及 钢筋，其中自燃煤矸石取自辽宁省阜新市海州露天煤矿的煤矸石山， 自燃煤矸石轻集料混凝土设计强度等级为C35。
分拣：通过人工分拣，将自燃煤矸石中的杂质(杂草、土 块等)和品质较差(未燃烧充分的)部分剔除。
破碎：采用鄂式破碎机破碎经分拣后的自燃煤矸石，最大 粒径≤20mm。
筛分：采用孔径为4.75mm和19mm的方孔筛网对破碎后 的自燃煤矸石进行筛分，取粒径为4.75～19mm的自燃煤矸石作为自 燃煤矸石粗集料，实测压碎值为9.7％。
支模：预制底板尺寸为：2100mm×600mm×60mm，按尺 寸制作侧模，底模采用成型钢模，下部连接振动台，底模与侧模采用 强磁连接，固定牢固无接缝后，模板内侧清理干净后涂刷脱模剂。
钢筋加工：制作钢筋网片及桁架钢筋，将该钢筋网片及该 桁架钢筋放置于该模板内，并放置钢筋保护层定位器，预留电气线盒。 叠合楼板的配筋包括分布钢筋、纵向受拉钢筋及桁架钢筋；纵向受拉 钢筋及分布钢筋均为HRB400E级热轧带肋钢筋，纵向受拉钢筋为
Figure BDA0002590252400000073
8@200，分布钢筋为
Figure BDA0002590252400000072
8@200(
Figure BDA0002590252400000071
8表示采用钢筋为HRB400级热轧带 肋钢筋，公称直径为8mm，@200表示钢筋之间间距为200mm)，纵 向受拉钢筋与分布钢筋采用绑扎连接，详见图1；桁架钢筋由上弦钢 筋、下弦钢筋及其间的腹杆钢筋经焊接连接制成。其中下弦钢筋为HRB400E级热轧带肋钢筋，公称直径8mm。上弦纵向钢筋为HRB400E 级热轧带肋钢筋，公称直径10mm。腹杆钢筋采用HPB300级热轧光 圆钢筋，直径6mm，详见图2。优选地，桁架钢筋是由上弦钢筋、下 弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化的钢筋骨架。下弦钢筋和下部分 的腹杆钢筋是在预制底板制备过程中就固定在了预制底板混凝土内 部，而腹杆钢筋的上部分和上弦钢筋是外露在预制底板上表面的。换 句话说，在叠合楼板中该桁架钢筋的腹杆钢筋的上部分及上弦钢筋外 伸出预制底板上表面而埋入后浇叠合层中。钢筋安装完毕后，下部纵 向受拉钢筋底部安装保护层垫块，垫块呈梅花状布置。
预湿：基于自燃煤矸石粗集料吸水特性，提前对其进行预 湿处理，根据实测自燃煤矸石粗集料1小时吸水率为7.6％，以80％ 吸水率计算出的吸附水预湿处理自燃煤矸石粗集料，并在拌制混凝土 前1小时均匀掺入自燃煤矸石粗集料中。
搅拌：采用预拌混凝土搅拌工艺，原材料投料均采用机械 计量及搅拌，投料顺序依次为：①自燃煤矸石粗集料，②水泥和粉煤 灰，③河砂，④水和减水剂。
浇捣：采用布料机在搅拌完成后15min内将自燃煤矸石轻 集料混凝土拌合物浇筑入模，布料不均处由人工调整平整；开动钢底 模下部振动台，确保振捣密实。
拉毛：振捣结束后，静停10～20min，对预制底板上表面叠 合层面进行拉毛处理，采用机械自动拉毛，拉毛槽深大于4mm，拉毛 机拉不到的地方，人工拉毛处理。
养护：预制底板混凝土采用蒸汽养护，拉毛完成后立即送 入蒸汽养护室内，经历预热、升温、恒温、降温四个阶段，养护室内 湿度保持在95％以上，预热时间控制在3～4h，升温速率为10℃～20 ℃/h，养护最高温度为60℃，并恒温持续养护时间不低于4h，降温速率不大于10℃/h。叠合楼板预制底板生产周期为12～15h。
拆模：从蒸养室出来的叠合底板，实测强度等级大于80％， 可以直接拆模和吊装。
实施例2
本发明提供一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板后浇叠 合层，其制备方法如下：
起吊：当混凝土强度达到设计强度的80％时，起吊预制底 板，采用8吊点起吊，保证各吊点受力均匀；
定位：按图纸设计位置，吊放预制底板就位；
支模：后浇叠合层混凝土厚度为70mm，按此高度，支设侧 模；
润面：清理预制底板上部叠合面杂物，并充分浇水润湿；
浇捣：后浇叠合层混凝土为普通混凝土，设计强度等级为 C30，比实施例1该叠合楼板预制底板自燃煤矸石轻集料混凝土强度 等级C35低1个强度等级，而当后浇叠合层混凝土同样为自燃煤矸石 轻集料混凝土时，其强度等级也为C35，与预制底板自燃煤矸石轻集 料混凝土强度等级相同；将普通混凝土或者自燃煤矸石轻集料混凝土 浇入模板内，采用振捣棒或平板振捣器对面层混凝土进行振捣，确保 密实；
养护：后浇叠合层混凝土浇筑后，进行保温保湿养护，养 护时间不少于14d(天)。
实施例3
结合叠合楼板的使用要求，对所研发的自燃煤矸石轻集料 混凝土进行了下列基本性能试验：
(1)粗集料基本性质
对实施例1该预制底板自燃煤矸石轻集料混凝土所用自燃 煤矸石粗集料和实施例2该后浇叠合层普通混凝土所用天然碎石(花 岗岩碎石)粗集料进行基本性质检测，结果详见表1。从表1中可以 看出，自燃煤矸石粗集料较天然碎石的表观密度、堆积密度小，说明自燃煤矸石粗集料具有轻质的特点，配制的混凝土属于次轻级混凝土。 自燃煤矸石粗集料的吸水率远大于天然碎石，为控制其吸收拌合水而 导致拌合物坍落度经时损失过大，采取拌合前对自燃煤矸石粗集料提 前1小时润湿预处理。从表1中可以看出，虽然自燃煤矸石粗集料的 吸水率、压碎值偏大，但仍满足《建筑用卵石、碎石:GB/T14685-2011》 标准中对Ⅲ类粗集料的要求，可用于拌制混凝土。
表1天然碎石和自燃煤矸石粗集料基本性质
Figure BDA0002590252400000101
(2)力学性能
对不同强度等级自燃煤矸石轻集料混凝土和实施例2该叠 合楼板后浇叠合层普通混凝土进行了基本力学性能试验，包括：立方 体抗压强度、劈裂抗拉强度，棱柱体轴心抗压强度、抗折强度和弹性 模量等，试验结果详见表2。试验结论表明自燃煤矸石轻集料混凝土 各项力学指标均满足国家相关标准要求，用于生产叠合楼板是可行的； 相同强度等级自燃煤矸石轻集料混凝土弹性模量值低于普通混凝土， 但当自燃煤矸石轻集料混凝土强度等级提高1个或2个强度等级时， 其弹性模量接近或者超过普通混凝土，故当叠合楼板的预制底板与后 浇叠合层分别采用自燃煤矸石轻集料混凝土和普通混凝土时，为保证 荷载作用下变形协调，减小叠合面剪应力，自燃煤矸石轻集料混凝土 强度等级应比普通混凝土高出1个或2个强度等级。
表2两种不同粗集料混凝土力学性能
Figure BDA0002590252400000102
注：NAC-普通混凝土，SAC-自燃煤矸石轻集料混凝土。
(2)耐久性能
①抗氯离子渗透性：自燃煤矸石轻集料混凝土抗氯离子渗 透试验结果见图3所示。从图3中可知，自燃煤矸石轻集料混凝土在 复合矿物外加剂作用下，抗氯离子渗透性得到很大提高，满足规范规 定要求。
②抗硫酸盐侵蚀性：自燃煤矸石轻集料混凝土抗硫酸盐侵 蚀试验结果见图4所示。从图4中可知，自燃煤矸石轻集料混凝土在 复合矿物外加剂作用下，无论从抗压强度、动弹性模量损失，还是从 质量损失来评判，自燃煤矸石轻集料混凝土抗硫酸盐侵蚀能力都强于 普通混凝土。
③抗冻性：自燃煤矸石轻集料混凝土抗冻试验结果见表3～ 4。从表3～4中可知，尽管自燃煤矸石轻集料混凝土的抗冻性较普通 混凝土弱，但在复合外加剂作用下，100次冻融循环后仍满足国家规 范规定要求。
表3两种不同粗集料混凝土冻融前后质量(kg)
Figure BDA0002590252400000111
注：NAC-普通混凝土；SAC-自燃煤矸石轻集料混凝土.
表4两种不同粗集料混凝土冻融前后弹性模量/(GPa)
Figure BDA0002590252400000112
上述几项混凝土基本性能试验数据表明，自燃煤矸石轻集 料混凝土的耐久性满足国家相关规范标准要求，用于生产叠合楼板是 可行的。
实施例4
叠合楼板作为典型的受弯构件，抗弯承载能力是评价其安 全性、适用性的主要力学性能指标，分别对叠合楼板在集中荷载和等 效均布荷载作用下的抗弯承载力进行了试验检测。
(1)集中荷载作用下叠合楼板抗弯承载力试验
采用跨中三分点集中加载方式，加载示意图详见图5(a) 所示。进行了叠合楼板集中荷载作用下抗弯静力加载试验，共制作5 块相同尺寸叠合楼板，板长2100mm，板宽600mm，板厚130mm， 其中预制底板厚70mm，后浇叠合层厚60mm，简支支座间有效跨度 为1800mm。五块叠合板的配筋相同，具体配筋详见图1～图2所示。 五块板的组合形式为：1块预制-后浇皆为C30普通混凝土叠合板；1 块预制-后浇皆为C30自燃煤矸石轻集料混凝土叠合板；1块预制底板 为C30自燃煤矸石轻集料混凝土，后浇叠合层为C30普通混凝土叠 合板；1块预制底板为C35自燃煤矸石轻集料混凝土，后浇叠合层为 C30普通混凝土叠合板；1块预制底板为C40自燃煤矸石轻集料混凝 土，后浇叠合层为C30普通混凝土叠合板，叠合形式详见表5。
本实施例所用自燃煤矸石轻集料混凝土原材料包括：自燃 煤矸石粗集料、河砂、水泥、水、矿物外加剂及复合添加剂，其组成 按物料重量配比如下：水泥：16％～20％；水：12％～14％；自燃煤矸 石粗集料：33％～35％；河砂：28％～30％；矿物外加剂：3.2％～4.3％； 复合添加剂：0.3％～0.4％。
依据相关规范，试验以挠度达到板跨的1/200或板底最大裂 缝宽度达到0.2mm为极限状态。试验结果详见表5，当预制底板自燃 煤矸石轻集料混凝土强度等级高于后浇叠合层普通混凝土1个或2个 强度等级时，自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板抗弯承载力接近或者 超过普通混凝土叠合楼板。
表5集中荷载下叠合楼板抗弯承载力试验结果
Figure BDA0002590252400000121
注：NAC-普通混凝土；SAC-自燃煤矸石轻集料混凝土；Lc为开裂荷载(包含分配梁等自重)；Lu为极限荷载；Du破坏挠度。
(2)等效均布荷载作用下叠合板抗弯承载力
采用等效均布荷载静力加载方式进行叠合楼板均布荷载静 力加载抗弯试验，详见图5(b)，5块板设计与集中荷载试验相同， 详见表5。试验结果见表6所示。由表6可知，当预制底板自燃煤矸 石轻集料混凝土强度等级高于后浇叠合层普通混凝土1个或2个强度等级时，自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板抗弯承载力接近或者超过 普通混凝土叠合楼板。
表6等效均布荷载下叠合楼板抗弯承载力试验结果
Figure BDA0002590252400000131
实施例5
本实施例试验方法均与实施例4相同，唯一与实施例4不 同之处在于：采用自燃煤矸石轻集料替代实施4中的河砂来拌制自燃 煤矸石轻集料混凝土，即本实施例中自燃煤矸石轻集料混凝土原材料 包括：自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料、水泥、水、粉煤灰、减水剂，其组成按物料重量配比如下：水泥：17～21％；水：14％～16％； 自燃煤矸石粗集料：30％～33％；自燃煤矸石细集料：30％～32％；矿 物外加剂：4.5％～5.1％；复合添加剂：0.5％～0.6％。
按实施例4所述试验方法，进行了集中荷载作用下叠合楼 板的抗弯承载力实验，实验结果见表7所示；并进行了等效均布荷载 作用下叠合楼板的抗弯承载力实验，实验结果见表8所示。由表7、8 可知，当全部采用自燃煤矸石粗集料和自燃煤矸石细集料拌制的预制 底板自燃煤矸石轻集料混凝土强度等级高于后浇叠合层普通混凝土1 个或2个强度等级时，自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板抗弯承载力 接近或者超过普通混凝土叠合楼板。
表7集中荷载下叠合楼板抗弯承载力试验结果
Figure BDA0002590252400000132
Figure BDA0002590252400000141
注：NAC-普通混凝土；SAC-自燃煤矸石轻集料混凝土；Lc为开裂荷载(包含分配梁等自重)；Lu为极限荷载；Du破坏挠度。
表8等效均布荷载下叠合楼板抗弯承载力试验结果
Figure BDA0002590252400000142
本发明所提供的叠合楼板厚度为130mm，其中预制底板厚 度为60mm，后浇叠合层因预埋管线等原因厚度为70mm，可以有单 向板或双向板两种形式。
本发明所提供的自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板，符合 节能、绿色建筑的相关要求，造价低、自重轻、施工快捷、维护简单、 整体性好，集轻质，承重，保温，隔热，抗震等功能于一体，在同类 产品中具有较强的竞争优势。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本 发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板，其特征在于，所述自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板包括预制底板和位于所述预制底板上的后浇叠合层，所述预制底板和/或所述后浇叠合层通过使用自燃煤矸石粗集料和/或自燃煤矸石细集料制备。
2.根据权利要求1所述的叠合楼板，其特征在于，当所述预制底板和所述后浇叠合层皆为自燃煤矸石轻集料混凝土时，所述预制底板和所述后浇叠合层的混凝土强度等级相同；当制备半自燃煤矸石轻集料混凝土-半普通混凝土叠合楼板时，所述预制底板的自燃煤矸石轻集料混凝土强度要比所述后浇叠合层的普通混凝土强度高出1或2个强度等级；当制备半普通混凝土-半自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板时，所述后浇叠合层的自燃煤矸石轻集料混凝土强度要比所述预制底板的普通混凝土强度高出1或2个等级。
3.根据权利要求1所述的叠合楼板，其特征在于，叠合楼板的配筋包括分布钢筋、纵向受拉钢筋及桁架钢筋；
优选地，在所述预制底板的内部架设桁架钢筋，所述桁架钢筋是由上弦钢筋、下弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化的钢筋骨架；
更优选地，所述预制底板的桁架钢筋的腹杆钢筋的上部分及上弦钢筋外伸出所述预制底板的上表面而埋入所述后浇叠合层中。
4.根据权利要求3所述的叠合楼板，其特征在于，所述桁架钢筋包括两根下弦钢筋和一根上弦钢筋，所述上弦钢筋和所述下弦钢筋由位于两侧的两根水平波浪形的腹杆钢筋焊接固定；
优选地，所述上弦钢筋和下弦钢筋之间的高度为90mm，两根下弦钢筋之间的距离是80mm。
5.根据权利要求1所述的叠合楼板，其特征在于，所述预制底板的厚度为60mm，所述后浇叠合层的厚度为70mm。
6.根据权利要求1所述的叠合楼板，其特征在于，所述自燃煤矸石粗集料是指粒径为4.75～19mm的自燃煤矸石，自燃煤矸石细集料是指粒径为75μm～4.75mm的自燃煤矸石；
可选地，所述叠合楼板的预制底板和/或所述后浇叠合层的自燃煤矸石轻集料混凝土的集料原材料包括：自燃煤矸石粗集料、天然碎石、自燃煤矸石细集料、天然砂、机制砂。
7.根据权利要求1所述的叠合楼板，其特征在于，所述自燃煤矸石轻集料混凝土的原材料包括：水泥、自燃煤矸石、天然砂或机制砂、水、复合添加剂及矿物外加剂；所述复合添加剂包括减水剂、早强剂、引气剂、防冻剂、缓凝剂及防水剂，所述矿物外加剂包括粉煤灰、矿粉及自燃煤矸石粉。
8.一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的预制底板的制备方法，其特征在于，所述自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的预制底板的制备方法包括：
备料：生产原材料包括水泥、自燃煤矸石、天然砂或机制砂、复合添加剂、矿物外加剂以及钢筋；
轻集料加工：自燃煤矸石通过分拣、破碎、筛分等工艺进行加工处理，其中粒径为4.75mm～19mm的自燃煤矸石作为自燃煤矸石粗集料，粒径为75μm～4.75mm的自燃煤矸石作为自燃煤矸石细集料；
支模：根据施工图叠合楼板尺寸，制作底模及侧模，连接固定后，模板内表面涂刷脱模剂；
钢筋加工：制作钢筋网片及桁架钢筋，将所述钢筋网片及所述桁架钢筋放置于所述模板内，并放置钢筋保护层定位器，预留电气线盒；优选地，桁架钢筋是由上弦钢筋、下弦钢筋和腹杆钢筋组成的一个一体化的钢筋骨架；
集料预处理：基于自燃煤矸石轻集料吸水特性，拌合前提前1h对其进行预湿处理，实测自燃煤矸石集料吸水率，根据施工季节按其吸水率的60～80％计算出轻集料所需附加用水量，并在拌制混凝土前1～1.5h均匀掺入自燃煤矸石集料中，所述自燃煤矸石集料包括：自燃煤矸石粗集料、自燃煤矸石细集料；
搅拌：采用预拌混凝土的搅拌工艺，投料顺序依次为：①预湿的自燃煤矸石粗集料或天然碎石；②水泥和矿物外加剂；③天然砂或机制砂或预湿的自燃煤矸石细集料；④水和复合添加剂；其中使用所述自燃煤矸石粗集料和所述自燃煤矸石细集料中至少一种；
浇筑：搅拌完成15min内将新拌自燃煤矸石轻集料混凝土浇入模板内，采用布料机布料，振动台振捣密实；
拉毛：浇筑完成后，静停10～20min，采用拉毛机对底板面层进行拉毛处理，拉毛槽深度大于4mm，有所述拉毛机拉不到的地方，人工处理；
养护：预制底板混凝土采用蒸汽养护，经历预热、升温、恒温、降温四个阶段，养护湿度保持在95％以上，预热时间控制在3～4h，升温速率为10℃～20℃/h，蒸养室最高温度为60℃，并恒温持续养护时间不低于4h，降温速率不大于10℃/h，叠合楼板预制底板的生产周期为12～15h；
拆模：当混凝土强度达到设计强度的80％时，可拆除模板。
9.一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的后浇叠合层的制备方法，其特征在于，所述自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的后浇叠合层的制备方法包括：
吊运：当自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的预制底板的混凝土强度达到设计强度的80％时起吊，起吊采用多点吊具起吊，吊点不少于4个、保证各吊点受力均匀；运输采用平板车，在车承料部位不平的情况下，运输带加装托架或桁架及橡胶垫层，码放层数不得超过6层；
定位：按图纸设计位置，吊放所述预制底板就位；
支模：按所述后浇叠合层混凝土厚度，边缘支设侧模；
绑扎：绑扎在所述预制底板之间的连接钢筋；
预埋：安装所述后浇叠合层内水、电管线及各种预埋件；
润面：清理所述预制底板的上部叠合面杂物，并充分浇水润湿；
浇捣：所述后浇叠合层与所述预制底板的混凝土均为自燃煤矸石轻集料混凝土时，采用与所述预制底板的自燃煤矸石轻集料混凝土相同强度等级混凝土进行浇筑；所述后浇叠合层与所述预制底板的混凝土分别采用普通混凝土和自燃煤矸石轻集料混凝土时，自燃煤矸石轻集料混凝土比普通混凝土高出1个或2个强度等级；将普通混凝土或者自燃煤矸石轻集料混凝土浇入模板内，采用振捣棒或平板振捣器对所述后浇叠合层混凝土进行振捣；
养护：所述后浇叠合层混凝土浇筑后，进行保温保湿养护，养护时间不少于14d。
10.一种自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的制备方法，其特征在于，包括权利要求8所述的自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的预制底板的制备方法和权利要求9所述的自燃煤矸石轻集料混凝土叠合楼板的后浇叠合层的制备方法。
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