CN113216505A - 一种高强度装配式住宅用pc构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度装配式住宅用PC构件，包括设置在上下端面的钢板层和位于钢板层之间的结构内层，结构内层包括依次平行叠放设置的混凝土层和位于混凝土层之间的碳纤维布层；结构内层还包括位于最下层混凝土层底部的保温层；PC构件还含有钢筋构件；混凝土层原料按重量份计包括：水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、聚合物乳液、高分子纤维、减水剂、引气剂、早强剂和水；本发明混凝土层原料中包括由废弃橡胶改性制得的改性橡胶颗粒，将橡胶采用硅烷偶联剂进行浸透，增强橡胶与水泥之间的相容性，同时可以大幅度改善混凝土的抗裂性，同时减轻了混凝土层的重量。

Description

一种高强度装配式住宅用PC构件
技术领域
本发明属于预制构件技术领域，具体涉及一种高强度装配式住宅用PC构件。
背景技术
PC构件，是指在工厂中通过标准化、机械化方式加工生产的混凝土制品，如预制钢筋混凝土柱地基基础、预制钢结构钢柱基础、路灯广告牌柱钢筋混凝土基础、预制楼板；混凝土是指由胶凝材料将骨料胶结成整体的工程复合材料的统称。通常讲的混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作骨料，与水(可含外加剂或掺合料)按一定比例配合，经搅拌而得的水泥混凝土，也称普通混凝土；混凝土预制件被广泛应用于建筑、交通、水利等领域，在国民经济中扮演重要的角色；
目前大多数PC构件均采用预制方式进行制作，因为这样不仅能够提高劳动效率，而且还能够降低成本，但PC构件混凝土强度不够，而且随着混凝土组成材料的不断发展，人们对对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是立足强度的基础上，更加注重混凝土的耐久性以及抗变形能力。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上现有技术的不足，提出了一种高强度装配式住宅用PC构件，包括设置在上下端面的钢板层和位于钢板层之间的结构内层，所述的结构内层包括依次平行叠放设置的混凝土层和位于混凝土层之间的碳纤维布层；相邻两层混凝土层和碳纤维层之间通过胶粘剂层相连接；所述的结构内层还包括位于最下层混凝土层底部的保温层；所述PC构件还含有钢筋构件，所述的钢筋构件包括纵向钢筋和环形钢筋，所述的纵向钢筋垂直于钢板层表面和结构内层表面，并分别穿过所述钢板层以及结构内层，并连接在底部的钢板上；所述环形钢筋横向设置在每层混凝土层内，且在混凝土层两端形成U型挂耳；
所述的混凝土层原料按重量份计包括：水泥80-110份、粗骨料150-220份、细骨料85-125份、改性橡胶颗粒15-25份、聚合物乳液10-15份、高分子纤维5-10份、减水剂1-2份、引气剂0.5-1.5份、早强剂和水35-55份。
优选地，所述的纵向钢筋在上端面钢板的顶部引出连接柱，同时设置在横向钢筋的环形区域内。
优选地，所述保温层为XPS保温板。
优选地，所述的胶粘剂层为环氧树脂发泡粘合剂。
优选地，所述保温层上设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括分别一体成型在保温层两端的限位块，两限位块之间存在间隙。
优选地，所述的聚合物乳液采用巴斯夫S400F乳液。
优选地，所述的改性橡胶颗粒的制备包括如下步骤：将废弃橡胶粉碎为橡胶颗粒，橡胶颗粒粒径为0.1-20mm，将橡胶颗粒采用2％的硅烷偶联剂乙醇溶液充分浸湿，浸湿时间为5-8h，捞出晾干后得到所述改性橡胶颗粒；其中，橡胶颗粒和硅烷偶联剂的质量比为1:(0.01-0.03)。
优选地，所述废弃橡胶来源于废旧橡胶轮胎。
优选地，所述的硅烷偶联剂为kh560、kh550、kh570中的任意一种。
优选地，混凝土层的制备过程包括如下步骤：
1)按重量份计，称取水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、高分子纤维、减水剂、引气剂和早强剂混合均匀，得到干混料；
2)将步骤(1)中得到的干混料加入到混料机中，然后加入水和聚合物乳液，充分搅拌后得到混合浆体。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明在双钢板混凝土结构的基础上，通过纵向钢筋和环形钢筋将PC构件中的混凝土层、碳纤维布层以及保温层形成一个整体，解决了建筑墙体需要通过多次施工才能具备最终效果的问题，同时在多层混凝土层中间增设碳纤维布层，增强了PC构件的强度与抗裂性能；
(2)本发明混凝土层原料中包括由废弃橡胶改性制得的改性橡胶颗粒，将橡胶采用硅烷偶联剂进行浸透，硅烷偶联剂可以在橡胶和水泥之间起到粘结作用，同时硅烷偶联剂中含有大量的甲氧基，能够与水泥中的羟基缩合为Si-O-Si键，增强橡胶与水泥之间的相容性，同时可以大幅度改善混凝土的抗裂性，同时减轻了混凝土层的重量。
附图说明
图1为本发明的PC构件立体结构示意图；
图2为PC构件的断面结构示意图。
图中，1-钢板层、2-结构内层、21-混凝土层、22-碳纤维布层、23-保温层、231-限位块、3-钢筋构件、31-纵向钢筋、32-环形钢筋。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
参阅图1-2，本发明提供了一种基于预装式的高层建筑用PC构件，包括设置在上下端面的钢板层1和位于钢板层之间的结构内层2，所述的结构内层2包括依次平行叠放设置的混凝土层21和位于混凝土层21之间的碳纤维布层22；相邻两层混凝土层和碳纤维层之间通过胶粘剂层相连接；所述的结构内层还包括位于最下层混凝土层底部的保温层23；所述PC构件还含有钢筋构件3，所述的钢筋构件3包括纵向钢筋31和环形钢筋32，所述的纵向钢筋31垂直于钢板层表面和结构内层表面，并分别穿过所述钢板层1以及结构内层2，并连接在底部的钢板上；所述环形钢筋32横向设置在每层混凝土层内，且在混凝土层两端形成U型挂耳；
在上述技术方案中，所述的纵向钢筋31在上端面钢板的顶部引出连接柱，同时设置在横向钢筋32的环形区域内。
在上述技术方案中，所述保温层23为XPS保温板，胶粘剂层为环氧树脂发泡粘合剂。
在上述技术方案中，所述保温层23上设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括分别一体成型在保温层两端的限位块231，两限位块之间存在间隙；在PC构件受热膨胀时起到缓冲作用，避免因热胀冷缩而导致PC构件产生裂纹。
实施例1
混凝土层原料按重量份计包括：水泥95份、粗骨料185份、细骨料106份、改性橡胶颗粒18份、聚合物乳液13份、高分子纤维8份、减水剂1.5份、引气剂1.2份、早强剂和水42份。
在上述技术方案中，所述的聚合物乳液采用巴斯夫S400F乳液。
在上述技术方案中，所述的改性橡胶颗粒的制备包括如下步骤：将废弃橡胶粉碎为橡胶颗粒，橡胶颗粒粒径为0.1-20mm，将橡胶颗粒采用2％的硅烷偶联剂乙醇溶液充分浸湿，浸湿时间为6h，捞出晾干后得到所述改性橡胶颗粒；其中，橡胶颗粒和硅烷偶联剂的质量比为1:0.02。
在上述技术方案中，所述废弃橡胶来源于废旧橡胶轮胎。
在上述技术方案中，所述的硅烷偶联剂为kh560、kh550、kh570中的任意一种。
在上述技术方案中，混凝土层的制备过程包括如下步骤：
1)按重量份计，称取水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、高分子纤维、减水剂、引气剂和早强剂混合均匀，得到干混料；
2)将步骤(1)中得到的干混料加入到混料机中，然后加入水和聚合物乳液，充分搅拌后得到混合浆体。
经测试，得到的混凝土(28天养护)进行抗压强度测试以及抗折强度测试，抗压强度(3d和28d)分别为146MPa和118MPa，抗折强度(3d和28d)分别为18.2MPa和26.3MPa。
实施例2
混凝土层原料按重量份计包括：水泥100份、粗骨料168份、细骨料99份、改性橡胶颗粒22份、聚合物乳液13份、高分子纤维8份、减水剂1.5份、引气剂0.8份、早强剂和水50份。
在上述技术方案中，所述的聚合物乳液采用巴斯夫S400F乳液。
在上述技术方案中，所述的改性橡胶颗粒的制备包括如下步骤：将废弃橡胶粉碎为橡胶颗粒，橡胶颗粒粒径为0.1-20mm，将橡胶颗粒采用2％的硅烷偶联剂乙醇溶液充分浸湿，浸湿时间为6h，捞出晾干后得到所述改性橡胶颗粒；其中，橡胶颗粒和硅烷偶联剂的质量比为1:0.015。
在上述技术方案中，所述废弃橡胶来源于废旧橡胶轮胎。
在上述技术方案中，所述的硅烷偶联剂为kh560、kh550、kh570中的任意一种。
在上述技术方案中，混凝土层的制备过程包括如下步骤：
1)按重量份计，称取水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、高分子纤维、减水剂、引气剂和早强剂混合均匀，得到干混料；
2)将步骤(1)中得到的干混料加入到混料机中，然后加入水和聚合物乳液，充分搅拌后得到混合浆体。
经测试，得到的混凝土(28天养护)进行抗压强度测试以及抗折强度测试，抗压强度(3d和28d)分别为142MPa和114MPa，抗折强度(3d和28d)分别为18.9MPa和27.6MPa。
实施例3
混凝土层原料按重量份计包括：水泥110份、粗骨料150-220份、细骨料115份、改性橡胶颗粒22份、聚合物乳液15份、高分子纤维8份、减水剂2份、引气剂1.2份、早强剂和水52份。
在上述技术方案中，所述的聚合物乳液采用巴斯夫S400F乳液。
在上述技术方案中，所述的改性橡胶颗粒的制备包括如下步骤：将废弃橡胶粉碎为橡胶颗粒，橡胶颗粒粒径为0.1-20mm，将橡胶颗粒采用2％的硅烷偶联剂乙醇溶液充分浸湿，浸湿时间为5-8h，捞出晾干后得到所述改性橡胶颗粒；其中，橡胶颗粒和硅烷偶联剂的质量比为1:0.03。
在上述技术方案中，所述废弃橡胶来源于废旧橡胶轮胎。
在上述技术方案中，所述的硅烷偶联剂为kh560、kh550、kh570中的任意一种。
在上述技术方案中，混凝土层的制备过程包括如下步骤：
1)按重量份计，称取水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、高分子纤维、减水剂、引气剂和早强剂混合均匀，得到干混料；
2)将步骤(1)中得到的干混料加入到混料机中，然后加入水和聚合物乳液，充分搅拌后得到混合浆体。
经测试，得到的混凝土(28天养护)进行抗压强度测试以及抗折强度测试，抗压强度(3d和28d)分别为155MPa和123MPa，抗折强度(3d和28d)分别为19.0MPa和26.8MPa。
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)

1.一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，包括设置在上下端面的钢板层和位于钢板层之间的结构内层，所述的结构内层包括依次平行叠放设置的混凝土层和位于混凝土层之间的碳纤维布层；相邻两层混凝土层和碳纤维层之间通过胶粘剂层相连接；所述的结构内层还包括位于最下层混凝土层底部的保温层；所述PC构件还含有钢筋构件，所述的钢筋构件包括纵向钢筋和环形钢筋，所述的纵向钢筋垂直于钢板层表面和结构内层表面，并分别穿过所述钢板层以及结构内层，并连接在底部的钢板上；所述环形钢筋横向设置在每层混凝土层内，且在混凝土层两端形成U型挂耳；
所述的混凝土层原料按重量份计包括：水泥80-110份、粗骨料150-220份、细骨料85-125份、改性橡胶颗粒15-25份、聚合物乳液10-15份、高分子纤维5-10份、减水剂1-2份、引气剂0.5-1.5份、早强剂和水35-55份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述的纵向钢筋在上端面钢板的顶部引出连接柱，同时设置在横向钢筋的环形区域内。
3.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述保温层为XPS保温板。
4.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述的胶粘剂层为环氧树脂发泡粘合剂。
5.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述保温层上设置有缓冲结构，所述缓冲结构包括分别一体成型在保温层两端的限位块，两限位块之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述的聚合物乳液采用巴斯夫S400F乳液。
7.根据权利要求1所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述的改性橡胶颗粒的制备包括如下步骤：将废弃橡胶粉碎为橡胶颗粒，橡胶颗粒粒径为0.1-20mm，将橡胶颗粒采用2％的硅烷偶联剂乙醇溶液充分浸湿，浸湿时间为5-8h，捞出晾干后得到所述改性橡胶颗粒；其中，橡胶颗粒和硅烷偶联剂的质量比为1:(0.01-0.03)。
8.根据权利要求7所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述废弃橡胶来源于废旧橡胶轮胎。
9.根据权利要求7所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，所述的硅烷偶联剂为kh560、kh550、kh570中的任意一种。
10.根据权利要求1-9任一项权利要求所述的一种高强度装配式住宅用PC构件，其特征在于，混凝土层的制备过程包括如下步骤：
1)按重量份计，称取水泥、粗骨料、细骨料、改性橡胶颗粒、高分子纤维、减水剂、引气剂和早强剂混合均匀，得到干混料；
2)将步骤(1)中得到的干混料加入到混料机中，然后加入水和聚合物乳液，充分搅拌后得到混合浆体。
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