CN111975934A - 一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，该预制超高性能混凝土护板主体为采用超高性能混凝土制备的薄壳结构，拼接处通过高性能拼缝胶进行粘接形成整体。所述超高性能混凝土薄壳护板可为曲面或平面结构，其截面形状与尺寸随被防护结构形状与尺寸而变化，内表面设置圆台剪力钉。所述制备方法中对超高性能混凝土与高性能拼缝胶的性能进行了限定，并对护板的制备步骤进行说明。该护板的设计与制备兼顾了施工特点与服役需求，适用于现浇结构与既有结构的防护，对于有效提升在建结构与既有结构的耐久性能具有积极意义。

Description

一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法。
背景技术
对于严酷环境下服役的混凝土结构，为提升其耐久性能，常需对其进行表面防护处理。例如，在承台、墩身等结构水位变动区的混凝土表面，常通过涂刷聚合物涂层或加设钢护筒等方式来改善其抗冲磨以及抗冻性能。然而，工程实践表明，有机涂层在强烈的日照条件下易发生明显老化，而钢护筒则易因与混凝土变形不同步而出现脱空，防护措施的失效势必难以保障受防护混凝土结构的耐久性。近年来，超高性能混凝土凭借其优良的力学与耐久性能，应用日益广泛。鉴于超高性能混凝土能极好地抵御化学腐蚀、冻融、冲磨等长期作用，对于现浇结构而言，若在桥墩、承台等结构的水位变动区采用超高性能混凝土护板取代钢模板，可省去钢模板周转、运输、处理等环节；对于既有的桥墩、承台等结构而言，若将防护层替换为超高性能混凝土护板，可免除焊接等工序，有效提高现场施工效率、降低施工与维护成本。不仅如此，超高性能混凝土护板作为结构内部混凝土的永久性防护外壳，能大幅提高结构的抗冻性、抗冲磨性，且能与内部混凝土实现同步变形、永久粘接等，保障工程质量。
在审发明专利(申请公布号：CN108756065A)公开了一种玄武岩纤维网格增强混凝土免拆柱模及其制备方法，该免拆柱模板包括空心超高性能混凝土层和玄武岩纤维网格，在空心超高性能混凝土层的内表面有抗剪凸块，通过石蜡基3D打印技术制作内翻模，可适用于个性化建筑曲形柱的制造。发明专利(公开号：CN106223544B)则公开了一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法，其超高性能混凝土永久模板包括空心柱状超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，在内表面设置了宽度大于30mm，深度不低于5mm的凹痕，以增强超高性能混凝土模板与后浇混凝土的粘接力。尽管相关专利中设计了凸起或凹槽以增加新旧界面粘接，但由于超高性能混凝土密实度极高，普通混凝土在其中的渗入较为有限，固结效果欠佳。此外，现有专利主要将超高性能混凝土用作永久模板浇筑混凝土，未考虑对已有结构防护，且所设计超高性能混凝土预制免拆模板均为一体成型，当结构尺寸较大时，如何进行相应预制免拆模板的运输与组装拼接，成为制约其应用的重要瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法。
本发明所述的种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于该预制超高性能混凝土护板主体为采用超高性能混凝土制备的薄壳结构，拼接处通过高性能拼缝胶进行粘接形成整体。
所述超高性能混凝土薄壳护板可为曲面或平面结构，其截面形状与尺寸随被防护结构形状与尺寸而变化。
所述超高性能混凝土薄壳护板的厚度为30～50mm，内表面设置垂直高度为15～20mm、上底半径为8～10mm、下底半径为12～15mm的圆台剪力钉，其上底面与护板内壁连接，分别沿护板横向与纵向布置，相邻圆台剪力钉的轴心间隔不超过50mm，通过与护筒一体浇筑得到。
所述超高性能混凝土包含但不限于水泥、硅灰、石英砂、外加剂、钢纤维等原材料，钢纤维长度不小于骨料最大粒径的1.5倍，且不超过护板壁厚1/3，因原材料种类与组成差异，超高性能混凝土配合比通过紧密堆积理论设计与试验验证相结合的方式确定。
所述超高性能混凝土坍落度扩展度为600～700mm，具有自密实性能，28d抗压强度不小于150MPa，轴拉强度不小于5MPa。
所述高性能拼缝胶的颜色与预制超高性能混凝土护板颜色相近，可施胶时间不低于30min，不流坠厚度不小于12mm。
所述高性能拼缝胶的收缩率不大于0.1％，可挥发物含量不高于0.5％，水中溶解率低于0.08％，热变形温度不低于70℃。
所述高性能拼缝胶抗弯强度不低于50MPa，抗压强度不低于100MPa，混凝土对混凝土的压缩剪切强度比不低于18MPa。
超高性能混凝土护板的制备方法包括以下步骤：
1)根据已有或待建结构信息，确定预制超高性能混凝土护板的尺寸、形状、数量等参数；
2)合理选择超高性能混凝土配比、纤维尺寸，设计圆台剪力钉、拼接部位尺寸参数；
3)制作整体外模与拼接内模，确保护板表面外观良好且圆台剪力钉处易拆模，拼接内模接缝处采用黄油密封；
4)制备超高性能混凝土，浇入模具中，浇筑过程中采用附着式振捣器小振幅高频振捣排气；
5)对浇筑好的护板上表面覆盖保湿养护膜进行养护，达到拆模强度后拆除模板，继续养护至设计龄期。
6)将预制模板运输至施工现场，安装完毕后，采用高性能拼缝胶粘接为整体。
所述预制超高性能混凝土护板可作为现浇结构的永久模板或既有结构的防护面层，适用于高低温交替、水位变动区域等多种复杂作用环境，可满足不同的结构与工况需求。
本发明的积极效果是：
旨在提出一种适用场景广泛多样、施工便捷高效，并能兼顾模板刚度与制造成本等因素的预制超高性能混凝土护板，所设计的超高性能混凝土护板主体为工厂预制的超高性能混凝土板，创新性地在预制板内侧设置圆台剪力钉以提升界面固结强度。与此同时，提出采用拼接设计，通过高性能拼缝胶将各预制超高性能混凝土板粘接为整体，兼顾了施工特点与服役需求，适用于现浇结构与既有结构的防护，对于有效提升新建结构与既有结构的耐久性能具有积极意义。
具体实施方式
下面结合实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例1：
所述预制超高性能混凝土护板主体为采用超高性能混凝土制备的薄壳结构，内侧设置圆台剪力钉，护板主体接缝处通过高性能拼缝胶粘接形成整体。所述超高性能混凝土护板的设计与制备中，对超高性能混凝土的性能、护板与圆台剪力钉的尺寸以及高性能拼缝胶的性能进行了限定。所述超高性能混凝土坍落扩展度为650mm，20℃养护28d抗压强度为154.1MPa，轴拉强度为6MPa；护板厚度40mm，圆台剪力钉上底半径10mm，下底半径15mm，高15mm，高性能拼缝胶抗弯强度为55MPa，流挂厚度14mm。
超高性能混凝土护板的制备方法包括以下步骤：
1)根据既有墩柱信息，确定预制超高性能混凝土护板的尺寸、形状、数量等参数；
2)确定超高性能混凝土配比、纤维尺寸，设计圆台剪力钉、拼接部位尺寸参数；
3)制作整体外模与拼接内模，确保护板表面外观良好且圆台剪力钉处易拆模，拼接内模接缝处采用黄油密封；
4)制备超高性能混凝土，浇入模具中，浇筑过程中，采用频率150Hz、振幅6mm的附着式振捣器振捣排气；
5)对浇筑好的护板上表面覆盖保湿养护膜进行养护，达到拆模强度后拆除模板，继续养护至设计龄期。
6)将预制模板运输至施工现场，安装完毕后，采用高性能拼缝胶粘接为整体，护板与既有墩柱间填充超高性能混凝土。
实施例2：
所述预制超高性能混凝土护板主体为采用超高性能混凝土制备的薄壳结构，内侧设置圆台剪力钉，护板主体接缝处通过高性能拼缝胶粘接形成整体。所述超高性能混凝土护板的设计与制备中，对超高性能混凝土的性能、护板与圆台剪力钉的尺寸以及高性能拼缝胶的性能进行了限定。所述超高性能混凝土坍落扩展度为600mm，20℃养护28d抗压强度为163.6MPa，轴拉强度为6.5MPa；护板厚度45mm，圆台剪力钉上底半径8mm，下底半径12mm，高15mm，高性能拼缝胶抗弯强度为60MPa，流挂厚度15mm。
超高性能混凝土护板的制备方法包括以下步骤：
1)根据现浇墩柱尺寸，确定预制超高性能混凝土护板的尺寸、形状、数量等参数；
2)合理选择超高性能混凝土配比、纤维尺寸，设计圆台剪力钉、拼接部位尺寸参数；
3)制作整体外模与拼接内模，确保护板表面外观良好且圆台剪力钉处易拆模，拼接内模接缝处采用黄油密封；
4)制备超高性能混凝土，浇入模具中，浇筑过程中，采用频率170Hz，振幅5mm的附着式振捣器振捣排气；
5)对浇筑好的护板上表面覆盖保湿养护膜进行养护，达到拆模强度后拆除模板，继续养护至设计龄期。
6)将预制模板运输至施工现场，安装完毕后，采用高性能拼缝胶粘接为整体，作为芯部现浇混凝土的永久性防护模板。

Claims (10)

1.一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于该预制超高性能混凝土护板主体为采用超高性能混凝土制备的薄壳结构，拼接处通过高性能拼缝胶进行粘接形成整体。
2.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述超高性能混凝土薄壳护板可为曲面或平面结构，其截面形状与尺寸随被防护结构形状与尺寸而变化。
3.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述超高性能混凝土薄壳护板的厚度为30～50mm，内表面设置垂直高度为15～20mm、上底半径为8～10mm、下底半径为12～15mm的圆台剪力钉，其上底面与护板内壁连接，分别沿护板横向与纵向布置，相邻圆台剪力钉的轴心间隔不超过50mm，通过与护筒一体浇筑得到。
4.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述超高性能混凝土包含但不限于水泥、硅灰、石英砂、外加剂、钢纤维等原材料，钢纤维长度不小于骨料最大粒径的1.5倍，且不超过护板壁厚1/3，因原材料种类与组成差异，超高性能混凝土配合比通过紧密堆积理论设计与试验验证相结合的方式确定。
5.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述超高性能混凝土坍落度扩展度为600～700mm，具有自密实性能，20℃环境下28d抗压强度不小于150MPa，轴拉强度不小于5MPa。
6.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述高性能拼缝胶的颜色与预制超高性能混凝土护板颜色相近，可施胶时间不低于30min，不流坠厚度不小于12mm。
7.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述高性能拼缝胶的收缩率不大于0.1％，可挥发物含量不高于0.5％，水中溶解率低于0.08％，热变形温度不低于70℃。
8.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述高性能拼缝胶抗弯强度不低于50MPa，抗压强度不低于100MPa，混凝土对混凝土的压缩剪切强度比不低于18MPa。
9.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1)根据已有或待建结构信息，确定预制超高性能混凝土护板的尺寸、形状、数量等参数；
2)合理选择超高性能混凝土配比、纤维尺寸，设计圆台剪力钉、拼接部位尺寸参数；
3)制作整体外模与拼接内模，确保护板表面外观良好且圆台剪力钉处易拆模，拼接内模接缝处采用黄油密封；
4)制备超高性能混凝土，浇入模具中，浇筑过程中采用附着式振捣器小振幅高频振捣排气；
5)对浇筑好的护板上表面覆盖保湿养护膜进行养护，达到拆模强度后拆除模板，继续养护至设计龄期。
6)将预制模板运输至施工现场，安装完毕后，采用高性能拼缝胶粘接为整体。
10.根据权利要求1所述的一种预制超高性能混凝土护板及其制备方法，其特征在于所述预制超高性能混凝土护板可作为现浇结构的永久模板或既有结构的防护面层，适用于高低温交替、水位变动区域等多种复杂作用环境，可满足不同的结构与工况需求。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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