CN113070977A - 预应力超高性能混凝土板的制作方法 - Google Patents

Abstract

一种预应力超高性能混凝土板的制作方法，包括超高性能混凝土的拌和、浇筑、养护和脱模步骤，以及预应力钢筋的拉伸、预应力控制步骤。本发明利用了高性能混凝土的超高抗压性能，使得板材拥有很高抗压强度，同时借助预应力钢筋中储存的拉应力帮助此板分担拉应力，大大弥补了混凝土材料的抗拉缺陷，使得此板不仅抗拉强度得到极大改善，并且在使用过程中，能够充分发挥超高性能混凝土的抗压强度，也使得其挠度和裂缝大大减小。

Description

预应力超高性能混凝土板的制作方法

技术领域

本发明属于预应力建筑结构领域，特别涉及一种预应力超高性能混凝土板的制作方法。

背景技术

随着建筑材料的发展，超高性能混凝土混凝土问世，其超高的抗压强度已经接近于钢材料，但是超高性能混凝土的抗拉性能远小于其抗压性能，这大大限制其应用领域，如果将超高性能混凝土中加入预应力超强钢筋，超强钢筋收缩，使得混凝土中预先存在压应力，在其受拉时，这部分拉应力便会被外部拉力抵消，大大减少混凝土中的拉应力，使得这种结构能够承受更大的拉应力，从而弥补超高性能混凝土抗拉强度低的缺陷。

相较于钢板，预应力超高性能混凝土板在耐久性方面的优势更为突出，超高性能混凝土比普通混凝土的耐久性更好，在抵抗碳化、有害物质侵蚀方面有非常好的效果，而一般的钢材在未做防腐处理、甚至做过了防腐处理的情况下，防腐能力也不如超高性能混凝土。

因此怎样制作出预应力超高性能混凝土板，是本技术方案要解决的问题。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的预应力超高性能混凝土板的制作方法，利用了高性能混凝土的超高抗压性能，使得板材拥有很高抗压强度，同时借助预应力钢筋中储存的拉应力帮助此板分担拉应力，大大弥补了混凝土材料的抗拉缺陷，使得此板不仅抗拉强度得到极大改善，并且在使用过程中，能够充分发挥超高性能混凝土的抗压强度，也使得其挠度和裂缝大大减小。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种预应力超高性能混凝土板的制作方法，包括如下步骤：

S1：先将水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂依次倒入搅拌机内；

S2：在进行步骤S1中的同时，将适量聚羧酸减水剂与适量清水混合，待搅拌机内材料搅拌均匀，将清水和减水剂混合物分两次倒入搅拌机内；

S3：待搅拌机内的物料搅拌均匀后，向搅拌机加入钢纤维，继续搅拌至均匀，制备出超高性能混凝土；

S4：在进行步骤S1中的同时，制作相应的模具，模具包括多个钻孔，所述的钻孔用于插装高强钢筋；使用预应力张拉器具张拉高强钢筋，通过控制拉力或者伸长量来控制预应力的大小；拉伸完成后，将高强钢筋固定在模具上，此时高强钢筋具有一定的应力，形成了预应力钢筋；

S5：将超高性能混凝土倒入预先准备的模具中，适当插捣、抹平，完成浇筑过程；

S6：浇筑完成后，将模具架空，保持通风，并在第二天开始早中晚三次喷水养护；

S7：七天后进行脱模，将预应力钢筋切断，然后脱模，脱模之后继续喷水养护28天；

S8：养护完成后，取用时，将切割成合适尺寸，保证没块边长不小于100mm，侧面保护层不小于10mm，并对切割面进行适当的打磨。

优选的方案中，所述的在步骤S1中，水泥为PO52.5水泥，PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂加入至搅拌机后，在不加水情况下搅拌1-2min，使四种材料混合均匀。

优选的方案中，所述的在步骤S2中，将PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰混合物成为胶凝材料，准备一定量的清水和聚羧酸减水剂，清水的质量与胶凝材料质量的比值为14%~24%，减水剂的质量与胶凝材料质量的比值为0.5%~4%，将聚羧酸减水剂倒入水中后，先从称量好的清水中取出10%，将聚羧酸减水剂倒入剩下的清水中后，用提前取出来的清水冲洗容器至少两遍，冲洗后的水倒入之前的混合液中，并搅拌均匀。

优选的方案中，所述的在步骤S3中，待减水剂效用发挥完全，搅拌机内混合物流动性较好时，加入钢纤维，并搅拌均匀。

优选的方案中，所述的在步骤S4中，模具的制作方法为：

S4.1：准备需要制作模具的材料，所述材料包括箱型梁、第一连接板、第二连接板、钢板、高强钢筋、底板、把手、钩体、调节螺栓和固定架；

S4.2：利用多根箱型梁连接构成外框，在外框外边缘焊接钢板，从而形成延伸框，并在延伸框上钻孔；

S4.3：将第一连接板和第二连接板焊接构成内框，并在第二连接板上加固焊接箱型梁；在第一连接板上钻孔；

S4.4：利用螺栓将第一连接板和外框连接，同时保证第一连接板上钻孔和外框的钻孔对齐；

S4.5：在固定架上钻孔后，将固定架焊接外框上，安装调节螺栓，并将调节螺栓与钩体固定；

S4.6：安装底板，并通过调节螺栓和钩体调节底板高度；

S4.7：穿装高强钢筋；

S4.8：使用预应力张拉器具张拉高强钢筋。

优选的方案中，所述的在步骤S4.8中，预应力钢筋拉伸过程中，拉力不可超过其屈服强度，通过控制其伸长率来控制预应力的大小，或者在其一端安装一个拉力计，直接用拉力计示数来控制预应力大小。

优选的方案中，所述的在步骤S4.5中，钩体与调节螺栓的螺杆部分焊接固定，钩体跨度大于内框宽度，使钩体带动底板上下移动而不会与内框相撞。

优选的方案中，所述的在步骤S4.4中，外框内壁焊接有多个悬臂贴片，悬臂贴片用于与第一连接板通过螺栓固定；第一连接板上边缘与延伸框上边缘平齐。

优选的方案中，所述的在步骤S4.2中，高强钢筋的直径为4.5mm，延伸框上开设有四个钻孔，钻孔直径为5mm，并且钻孔的上边缘与延伸框上边缘有5mm的距离，保证混凝土具有5mm厚度的保护层。

本专利可达到以下有益效果：

1、本发明利用了高性能混凝土的超高抗压性能，使得板材拥有很高抗压强度，同时借助预应力钢筋中储存的拉应力帮助此板分担拉应力，大大弥补了混凝土材料的抗拉缺陷，使得此板不仅抗拉强度得到极大改善，并且在使用过程中，能够充分发挥超高性能混凝土的抗压强度，也使得其挠度和裂缝大大减小。

2、由于采用的超高性能混凝土，使得板材的强度大大提升，在相同的承载要求下，此种板的厚度只有一般普通混凝土板材的1/2以下，这使得板材的重量大大减小，施工时可以节省人力物力；

3、超高性能混凝土还具有超高的耐久性，一般使用寿命比普通混凝土至少延长一倍的试件，同时在使用过程中抵抗各种有害物质侵蚀的能力远远优于普通混凝土，因此，此板从其使用的全周期来看，可以大大节省维修和保养的经费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为采用本发明提供的方法制作的预应力超高性能混凝土板结构图；

图2为本发明预应力混凝土板模具三维结构图图一;

图3为本发明预应力混凝土板模具三维结构图图二；

图4为本发明钩体结构图；

图5为本发明预应力混凝土板模具侧视图；

图6为本发明预应力混凝土板模具局部图。

图中：外框13、内框14、第一连接板14.1、第二连接板14.2、延伸框15、高强钢筋、底板17、把手18、钩体71、调节螺栓72、固定架73。

具体实施方式

优选的方案如图1至图6所示，一种预应力超高性能混凝土板的制作方法，

S1：先将水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂依次倒入搅拌机内；水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂的质量比例为0.25：0.25：0.5：1。

PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂加入至搅拌机后，在不加水情况下搅拌1-2min，使四种材料混合均匀。

S2：在进行步骤S1中的同时，将适量聚羧酸减水剂与适量清水混合，待搅拌机内材料搅拌均匀，将清水和减水剂混合物分两次倒入搅拌机内；

在步骤S2中，将PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰混合物成为胶凝材料，准备一定量的清水和聚羧酸减水剂，清水的质量与胶凝材料质量的比值为14%~24%，减水剂的质量与胶凝材料质量的比值为0.5%~4%，将聚羧酸减水剂倒入水中后，先从称量好的清水中取出10%，将聚羧酸减水剂倒入剩下的清水中后，用提前取出来的清水冲洗容器至少两遍，冲洗后的水倒入之前的混合液中，并搅拌均匀。

S3：待搅拌机内的物料搅拌均匀后，向搅拌机加入钢纤维，继续搅拌至均匀，制备出超高性能混凝土；

在步骤S3中，待减水剂效用发挥完全，搅拌机内混合物流动性较好时，加入钢纤维，并搅拌均匀。

S4：在进行步骤S1中的同时，制作相应的模具，模具包括多个钻孔，所述的钻孔用于插装高强钢筋；使用预应力张拉器具张拉高强钢筋，通过控制拉力或者伸长量来控制预应力的大小；拉伸完成后，将高强钢筋固定在模具上，此时高强钢筋具有一定的应力，形成了预应力钢筋；

模具的制作方法为：

S4.1：准备需要制作模具的材料，所述材料包括箱型梁、第一连接板14.1、第二连接板14.2、钢板、高强钢筋、底板17、把手18、钩体71、调节螺栓72和固定架73；

S4.2：利用多根箱型梁连接构成外框13，在外框13外边缘焊接钢板，从而形成延伸框15，并在延伸框15上钻孔；

S4.3：将第一连接板14.1和第二连接板14.2焊接构成内框14，并在第二连接板14.2上加固焊接箱型梁；在第一连接板14.1上钻孔；

S4.4：利用螺栓将第一连接板14.1和外框13连接，同时保证第一连接板14.1上钻孔和外框13的钻孔对齐；

S4.5：在固定架73上钻孔后，将固定架73焊接外框13上，安装调节螺栓72，并将调节螺栓72与钩体71固定；

S4.6：安装底板17，并通过调节螺栓72和钩体71调节底板17高度；

S4.7：穿装高强钢筋；

S4.8：使用预应力张拉器具张拉高强钢筋。

进一步地，在步骤S4.8中，预应力钢筋拉伸过程中，拉力不可超过其屈服强度，通过控制其伸长率来控制预应力的大小，或者在其一端安装一个拉力计，直接用拉力计示数来控制预应力大小。

进一步地，在步骤S4.5中，钩体71与调节螺栓72的螺杆部分焊接固定，钩体71跨度大于内框14宽度，使钩体71带动底板17上下移动而不会与内框14相撞。

进一步地，在步骤S4.4中，外框13内壁焊接有多个悬臂贴片，悬臂贴片用于与第一连接板14.1通过螺栓固定；第一连接板14.1上边缘与延伸框15上边缘平齐。

进一步地，在步骤S4.2中，高强钢筋的直径为4.5mm，延伸框15上开设有四个钻孔，钻孔直径为5mm，并且钻孔的上边缘与延伸框15上边缘有5mm的距离，保证混凝土具有5mm厚度的保护层。

S5：将超高性能混凝土倒入预先准备的模具中，适当插捣、抹平，完成浇筑过程；因为浇筑的混凝土为超高性能混凝土，且有较好的流动性，其中有钢纤维，且此板的厚度很薄，可以做到20mm或10mm，故只需要插捣，而不用振捣棒振。

S6：浇筑完成后，将模具架空，保持通风，并在第二天开始早中晚三次喷水养护；

S7：七天后进行脱模，将预应力钢筋切断，然后脱模，脱模之后继续喷水养护28天；

S8：养护完成后，取用时，将切割成合适尺寸，保证没块边长不小于100mm，侧面保护层不小于10mm，并对切割面进行适当的打磨。

本发明涉及的模具其结构具体为：

一种预应力混凝土板模具，包括外框13和内框14，外框13的外边缘向上延伸形成了延伸框15，延伸框15上设有多个贯穿孔，贯穿孔内贯穿设置有预应力钢筋16；内框14可拆卸地与外框13连接，内框14内部可活动地设有底板17，底板17通过高度调节装置调节高度，高度调节装置与外框13连接，底板17与内框14构成了盖体结构；内框14上设有贯穿孔，预应力钢筋16从内框14上的贯穿孔内穿过。

高度调节装置包括钩体71，钩体71通过调节螺栓72与固定架73连接，固定架73与外框13固定，钩体71用于支撑底板17，调节螺栓72用于调节底板17高度。

如图2和图3所示，所显示的钩体为弧形钩，且尺寸较小，在实际制作中，钩体的尺寸会扩大，以钩体能跨过内框边为准。优选地，钩体采用如图4所示的钩体，钩体为折形板结构。

内框14包括两块平行设置的第一连接板14.1，第一连接板14.1通过螺栓与外框13内壁连接，两块第一连接板14.1之间设置有两块第二连接板14.2；底板17与第一连接板14.1和第二连接板14.2内壁贴合设置。

外框13由箱型梁制成，外框13外壁设有多个把手18。

第二连接板14.2与箱型梁连接，箱型梁与第二连接板14.2平行设置。

如图1所示，预应力超高性能混凝土板厚度为20mm，可以根据需求确定为10-20mm中任意数值，预应力超高性能混凝土板的长宽为1200mm×500mm，但是实际生产中可以进行将尺寸进行调整，在使用时还可以进行适当切割。图中预应力钢筋为直径为4.5mm的高强钢筋，数量为10根，对于较薄的板可以替换为钢绞线，适当增加根数。预应力大小为100kN。板的顶面还有一些花纹，例如正方形和菱形，可更换不同花纹的底板实现。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：先将水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂依次倒入搅拌机内；

S2：在进行步骤S1中的同时，将适量聚羧酸减水剂与适量清水混合，待搅拌机内材料搅拌均匀，将清水和减水剂混合物分两次倒入搅拌机内；

S3：待搅拌机内的物料搅拌均匀后，向搅拌机加入钢纤维，继续搅拌至均匀，制备出超高性能混凝土；

S4：在进行步骤S1中的同时，制作相应的模具，模具包括多个钻孔，所述的钻孔用于插装高强钢筋；使用预应力张拉器具张拉高强钢筋，通过控制拉力或者伸长量来控制预应力的大小；拉伸完成后，将高强钢筋固定在模具上，此时高强钢筋具有一定的应力，形成了预应力钢筋；

S5：将超高性能混凝土倒入预先准备的模具中，适当插捣、抹平，完成浇筑过程；

S6：浇筑完成后，将模具架空，保持通风，并在第二天开始分三次喷水养护；

S7：七天后进行脱模，将预应力钢筋切断，然后脱模，脱模之后继续喷水养护28天。

2.根据权利要求1所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S1中，水泥为PO52.5水泥，PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰和石英砂加入至搅拌机后，在不加水情况下搅拌1-2min，使四种材料混合均匀。

3.根据权利要求2所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S2中，将PO52.5水泥、硅灰、粉煤灰混合物成为胶凝材料，准备一定量的清水和聚羧酸减水剂，清水的质量与胶凝材料质量的比值为14%~24%，减水剂的质量与胶凝材料质量的比值为0.5%~4%，将聚羧酸减水剂倒入水中后，先从称量好的清水中取出10%，将聚羧酸减水剂倒入剩下的清水中后，用提前取出来的清水冲洗容器至少两遍，冲洗后的水倒入之前的混合液中，并搅拌均匀。

4.根据权利要求1所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S3中，待减水剂效用发挥完全，搅拌机内混合物流动性较好时，加入钢纤维，并搅拌均匀。

5.根据权利要求1所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S4中，模具的制作方法为：

S4.1：准备需要制作模具的材料，所述材料包括箱型梁、第一连接板（14.1）、第二连接板（14.2）、钢板、高强钢筋、底板（17）、把手（18）、钩体（71）、调节螺栓（72）和固定架（73）；

S4.2：利用多根箱型梁连接构成外框（13），在外框（13）外边缘焊接钢板，从而形成延伸框（15），并在延伸框（15）上钻孔；

S4.3：将第一连接板（14.1）和第二连接板（14.2）焊接构成内框（14），并在第二连接板（14.2）上加固焊接箱型梁；在第一连接板（14.1）上钻孔；

S4.4：利用螺栓将第一连接板（14.1）和外框（13）连接，同时保证第一连接板（14.1）上钻孔和外框（13）的钻孔对齐；

S4.5：在固定架（73）上钻孔后，将固定架（73）焊接外框（13）上，安装调节螺栓（72），并将调节螺栓（72）与钩体（71）固定；

S4.6：安装底板（17），并通过调节螺栓（72）和钩体（71）调节底板（17）高度；

S4.7：穿装高强钢筋；

S4.8：使用预应力张拉器具张拉高强钢筋。

6.根据权利要求5所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S4.8中，预应力钢筋拉伸过程中，拉力不可超过其屈服强度，通过控制其伸长率来控制预应力的大小，或者在其一端安装一个拉力计，直接用拉力计示数来控制预应力大小。

7.根据权利要求5所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S4.5中，钩体（71）与调节螺栓（72）的螺杆部分焊接固定，钩体（71）跨度大于内框（14）宽度，使钩体（71）带动底板（17）上下移动而不会与内框（14）相撞。

8.根据权利要求5所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S4.4中，外框（13）内壁焊接有多个悬臂贴片，悬臂贴片用于与第一连接板（14.1）通过螺栓固定；第一连接板（14.1）上边缘与延伸框（15）上边缘平齐。

9.根据权利要求5所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：在步骤S4.2中，高强钢筋的直径为4.5mm，延伸框（15）上开设有四个钻孔，钻孔直径为5mm，并且钻孔的上边缘与延伸框（15）上边缘有5mm的距离，保证混凝土具有5mm厚度的保护层。

10.根据权利要求1所述的预应力超高性能混凝土板的制作方法，其特征在于：S7步骤完成后：

S8：养护完成后，取用时，将切割成合适尺寸，保证没块边长不小于100mm，侧面保护层不小于10mm，并对切割面进行适当的打磨。

Images