CN112942678B - 超高强度混凝土uhpc轻型组合梁 - Google Patents

超高强度混凝土uhpc轻型组合梁 Download PDF

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Abstract

本发明提供的超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，包括第一梁体和第二梁体，第一梁体包括第一立板和两个第一支撑板，第一立板固定连接在两个第一支撑板之间，第一支撑板上侧设有第一混凝土梁；第二梁体包括两个第二立板和两个第二支撑板，两个第二立板固定连接在两个第二支撑板之间，第二支撑板上侧设有第二混凝土梁；第一梁体与第二梁体能够插接配合连接，第一混凝土梁与第二混凝土梁之间通过连接件相连接。本发明所提供的超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，在第一梁体和第二梁体实现连接时，连接部位有部分重合，从而提高该轻型组合梁连接部位的抗压强度，延长了组合梁的整体使用寿命。

Description

超高强度混凝土UHPC轻型组合梁
技术领域
本发明涉及组合梁技术领域，尤其涉及超高强度混凝土UHPC轻型组合梁。
背景技术
组合梁，亦称联合梁。是由两种不同材料结合或不同工序结合而成的梁，是由钢和混凝土组合而成并共同受力的梁，包括钢骨混凝土梁和钢-混凝土组合梁，钢-混凝土组合梁是由混凝土板与钢梁组合而成并共同工作的梁。组合梁在使用过程中主要承担抗压作用，而组合梁的两个梁体间的连接部位往往由于抗压能力较弱，使得组合梁的整体使用寿命大大降低。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明采取的技术方案为：
超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，包括第一梁体和第二梁体，所述第一梁体包括第一立板和两个第一支撑板，所述第一立板固定连接在两个第一支撑板之间，第一支撑板上侧设有第一混凝土梁；
所述第二梁体包括两个第二立板和两个第二支撑板，两个所述第二立板固定连接在两个第二支撑板之间，第二支撑板上侧设有第二混凝土梁；
所述第一梁体与第二梁体能够插接配合连接，第一混凝土梁与第二混凝土梁之间通过连接件相连接。
优选地，两个所述第二立板的两侧均伸出两个第二支撑板外侧，两个所述第二立板之间形成连接通道，两个所述第二立板伸出两个第二支撑板外侧的部分均设有一组圆孔，所述第一立板上设有两组第一螺纹孔，两个所述第二立板通过连接通道与第一立板插接配合连接，每组所述圆孔均与第一螺纹孔对应设置，每个所述第一螺纹孔内均螺纹配合连接第一螺栓。
优选地，所述连接件包括两组立板，每组所述立板为四个，其中一组立板均固定连接在第一支撑板上侧，每个所述立板上均设有固定孔，所述第一混凝土梁设置在四个立板之间；
另一组立板均固定连接在第二支撑板上侧，每个所述立板上均设有第二螺纹孔，所述第二混凝土梁设置在四个立板之间，所述固定孔与第二螺纹孔对应设置，每个所述第二螺纹孔内均螺纹配合连接第二螺栓。
优选地，第一混凝土梁和第二混凝土梁均为超高性能混凝土(UHPC)制成。
优选地，所述超高性能混凝土的制备原料包括：
Figure GDA0003740447060000021
优选地，所述超高性能混凝土的制备原料包括：
Figure GDA0003740447060000022
Figure GDA0003740447060000031
更优选地，所述超高性能混凝土的制备原料还包括1-5份的聚乙烯醇。
在一种实施方式中，所述含氨基聚苯并咪唑按照中国授权专利CN101220163B中公开的类似方法予以制备，区别仅在于四氨略过量以获得略低的分子量和更多的活性氨基。具体为：
将1.082g 3，3’，4，4’-四氨基联苯和0.905g 5-氨基间苯二甲酸加入到20g含70-90wt％五氧化二磷的多聚磷酸中，氮气保护机械搅拌的条件下，先在150℃反应2小时后，190℃下再反应20小时，降温后倒入水中。先用氢氧化钠中和至弱酸性，再用碳酸氢钠中和至中性，过滤，将收集到的聚合物放入氨水中(氮气保护下)80℃搅拌12小时，过滤，样品洗至中性后，100℃真空干燥24小时，得到含氨基聚苯并咪唑。
在一种实施方式中，所述超高性能混凝土的制备方法包括以下步骤：
(1)按重量份将硅酸盐水泥、粉煤灰、膨胀剂、硅灰、石英砂、钢纤维、骨料加入混合器中，充分混合后，得混合料一；
(2)将减水剂加入水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将含氨基聚苯并咪唑和任选地聚乙烯醇加入二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；
(4)将磺化聚苯和KH-560加入乙醇中，充分混合后，得混合料四；
(5)将上述混合料一、二、三、四充分混合，即得所述超高性能混凝土。
本发明的优点在于：
(1)本发明提供了超高性能混凝土，其通过配方调整，引入了含氨基聚苯并咪唑和磺化聚苯以及任选地聚乙烯醇，提高了体系交联度、固化速度以及强度，形成互穿网络结构，可以获得固化速度更快，强度更高的第一混凝土梁和第二混凝土梁；
(2)本发明所提供的超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，混凝土梁抗折强度和抗压强度好，质量轻。在第一梁体和第二梁体实现连接时，连接部位有部分重合，从而提高该轻型组合梁连接部位的抗压强度；并且第一混凝土梁和第二混凝土梁也能够通过各自的连接件实现两者的相互固定连接，进一步提高了该轻型组合梁连接部位的抗压强度，从而延长组合梁的整体使用寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明的基本结构示意图；
图2是第一梁体与第一混凝土梁的连接结构示意图；
图3是第二梁体与第二混凝土梁的连接结构示意图；
图4是图3中A-A的剖视图；
图5是本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
实施例1-1
如图1-图5所示，本发明所提供的超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，包括第一梁体和第二梁体，第一梁体包括第一立板11和两个方形的第一支撑板12，第一立板11焊接固定在两个第一支撑板12之间，第一支撑板12上侧水平放置第一混凝土梁3；第二梁体包括两个平行设置第二立板21和两个方形的第二支撑板22，两个第二立板21焊接固定在两个第二支撑板22之间，第二支撑板22上侧水平放置第二混凝土梁4。两个第二立板21的两侧均伸出两个第二支撑板22外侧，两个第二立板21之间形成连接通道211，两个第二立板21通过连接通道211与第一立板11插接配合连接。两个第二立板21伸出两个第二支撑板22外侧的部分均设有一组圆孔212，第一立板11上设有两组第一螺纹孔13，每组圆孔212均与第一螺纹孔13对应设置，每个第一螺纹孔13内均螺纹配合连接第一螺栓131。第一立板11通过连接通道211插入两个第二立板21之间后，第一立板11上的圆孔23与第一螺纹孔13全部重合，再通过第一螺栓131穿过重合的圆孔212与第一螺纹孔13，从而使得第一梁体与第二梁体固定连接。
第一混凝土梁3与第二混凝土梁4之间通过连接件相连接。连接件包括两组立板5，每组立板5为四个，其中一组立板5分别焊接固定在第一支撑板12四个拐角的上侧，每个立板5上均设有固定孔。第一混凝土梁3放置在四个立板5之间，通过四个立板5能够限制第一混凝土梁3出现位移。另一组立板5分别焊接固定在第二支撑板22四个拐角的上侧，每个立板5上均设有第二螺纹孔51，第二混凝土梁4设置在四个立板5之间，通过四个立板5能够限制第二混凝土梁5出现位移。固定孔与第二螺纹孔51对应设置，每个第二螺纹孔51内均螺纹配合连接第二螺栓6。得第一梁体与第二梁体插接后，第一支撑板12与第二支撑板22相对的一侧相接触，从而使得第一支撑板12与第二支撑板相邻的立板5贴合，通过第二螺栓6穿过固定孔与第二螺纹孔51，使得一支撑板12与第二支撑板上侧的立板5被连接固定，进一步加强了第一梁体和第二梁体的连接强度。
使用时，将第一梁体和第二梁体插接，再使用第一螺栓131将第一梁体与第二梁体实现固定。将第一混凝土梁3和第二混凝土梁4分别放置在第一梁体与第二梁体的四个立板5之间，再通过第二螺栓6将第一梁体与第二梁体相邻的立板5固定连接，进一步加强第一梁体和第二梁体的连接强度，从而提高该轻型组合梁的抗压强度。
由超高性能混凝土制备用于上述UHPC轻型组合梁的第一混凝土梁和第二混凝土 梁
本发明中，超高性能混凝土的制备原料如下：
硅酸盐水泥是杭州铭炜建筑材料有限公司生产的P.O 42.5硅酸盐水泥。
粉煤灰购自灵寿县创伟矿产品加工厂，325目，密度为1.9-2(kg/m3)。
膨胀剂购自山东金邦德新型建材有限公司，型号为uea。
硅灰购自上高县华硅矿业有限公司，200目。
石英砂购自宁波嘉和新材料科技有限公司，20～40目。
钢纤维购自四川东南星建材有限公司，直径0.15mm，长度15mm。
骨料为郑州景峰耐磨材料有限公司的铝矾土骨料，325目。
减水剂购自广东中联邦精细化工有限公司，型号B-3805。
含氨基聚苯并咪唑，按以下方法制备得到：
将1.082g 3，3’，4，4’-四氨基联苯和0.905g 5-氨基间苯二甲酸加入到20g含70-90wt％五氧化二磷的多聚磷酸中，氮气保护机械搅拌的条件下，先在150℃反应2小时后，190℃下再反应20小时，降温后倒入水中。先用氢氧化钠中和至弱酸性，再用碳酸氢钠中和至中性，过滤，将收集到的聚合物放入氨水中(氮气保护下)80℃搅拌12小时，过滤，样品洗至中性后，100℃真空干燥24小时，得到含氨基聚苯并咪唑。
磺化聚苯，具体制备方法为：将聚苯(对位聚笨(ppl)，购自温州瓯科氟塑有限公司)按1g:20ml的投料量加入到98％的浓硫酸中,在170℃回流15h，然后倒入丙酮与水的混合物中充分洗涤后，100℃真空干燥24小时，得到所述磺化聚苯。
聚乙烯醇购自日本可乐丽，型号为PVA117。
KH-560、水、二甲基亚砜、乙醇均购自阿拉丁试剂。
以下实施例中的份数均为重量份。
实施例2-1
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、50份粉煤灰、3份膨胀剂、10份硅灰、60份石英砂、30份钢纤维、60份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将3份减水剂加入30份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将1份含氨基聚苯并咪唑加入5份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；
(4)将1份磺化聚苯和1份KH-560加入10份乙醇中，充分混合后，得混合料四；
(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁。
实施例2-2
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将3份含氨基聚苯并咪唑加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；
(4)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料四；
(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁。
实施例2-3
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将上述混合料一、二以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(4)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁。
实施例2-4
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料三；
(4)将上述混合料一、二、三以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(5)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁。
实施例2-5
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将3份含氨基聚苯并咪唑加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；
(4)将上述混合料一、二、三以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(5)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁。
实施例2-6
第一混凝土梁或第二混凝土梁的制备方法，步骤如下：
(1)将100份硅酸盐水泥、54份粉煤灰、7份膨胀剂、13份硅灰、77份石英砂、35份钢纤维、78份骨料加入混合器中，以200r/min充分混合100秒后，得混合料一；
(2)将6份减水剂加入65份水中，充分混合后，得混合料二；
(3)将3份含氨基聚苯并咪唑以及2份聚乙烯醇加入8份二甲基亚砜中，充分溶解后，得混合料三；
(4)将3份磺化聚苯和4份KH-560加入12份乙醇中，充分混合后，得混合料四；
(5)将上述混合料一、二、三、四以200r/min在50℃下充分混合150秒后，即得所述超高性能混凝土；
(6)将所述超高性能混凝土装模、成型并脱模后，即得所述第一混凝土梁或第二混凝土梁
性能测试：
将上述实施例2-1至2-6所得的超高性能混凝土装模、成型并脱模后，制备成标准混凝土试块，然后进行性能试验，结果如下表。
Figure GDA0003740447060000101
Figure GDA0003740447060000111
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.超高强度混凝土UHPC轻型组合梁，包括第一梁体和第二梁体，其特征在于：所述第一梁体包括第一立板(11)和两个第一支撑板(12)，所述第一立板(11)固定连接在两个第一支撑板(12)之间，第一支撑板(12)上侧设有第一混凝土梁(3)；
所述第二梁体包括两个第二立板(21)和两个第二支撑板(22)，两个所述第二立板(21)固定连接在两个第二支撑板(22)之间，第二支撑板(22)上侧设有第二混凝土梁(4)；
所述第一梁体与第二梁体能够插接配合连接，第一混凝土梁(3)与第二混凝土梁(4)之间通过连接件相连接；
两个所述第二立板(21)的两侧均伸出两个第二支撑板(22)外侧，两个所述第二立板(21)之间形成连接通道(211)，两个所述第二立板(21)伸出两个第二支撑板(22)外侧的部分均设有一组圆孔(212)，所述第一立板(11)上设有两组第一螺纹孔(13)，两个所述第二立板(21)通过连接通道(211)与第一立板(11)插接配合连接，每组所述圆孔(212)均与第一螺纹孔(13)对应设置，每个所述第一螺纹孔(13)内均螺纹配合连接第一螺栓(131)；
所述连接件包括两组立板(5)，每组所述立板(5)为四个，其中一组立板(5)均固定连接在第一支撑板(12)上侧，每个所述立板(5)上均设有固定孔，所述第一混凝土梁(3)设置在四个立板(5)之间；
另一组立板(5)均固定连接在第二支撑板(22)上侧，每个所述立板(5)上均设有第二螺纹孔(51)，所述第二混凝土梁(4)设置在四个立板(5)之间，所述固定孔与第二螺纹孔(51)对应设置，每个所述第二螺纹孔(51)内均螺纹配合连接第二螺栓(6)。
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