CN117428894A - 一种用于uhpc的定向纤维膜及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，包括定向纤维膜、纤维回收器、定向纤维筛等。利用纤维筛筛网尺寸减少竖向纤维分布比例并控制水平两方向上的纤维占比，利用纤维重量控制掺加纤维体积含量，利用生产出来的纤维膜浇筑UHPC构件，以此方法获得的UHPC构件内部钢纤维取向可控，能够大幅提高钢纤维利用率，降低其成本，对UHPC的大规模推广与应用具有巨大的推动意义。

Description

一种用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺

技术领域

本发明涉及纤维超高性能混凝土制备技术领域，尤其涉及一种纤维定向装置和施工工艺。

背景技术

UHPC超高性能混凝土是一种被广泛使用的新型混凝土，它与传统混凝土相比有着许多显著的不同之处，由于其高强轻质特点，其能够使结构轻量化，同时UHPC具有高耐久性，UHPC超高性能混凝土中含有的细小颗粒和纤维能够有效地抵抗裂缝和腐蚀，从而延长混凝土的使用寿命。最早UHPC因其高耐久和高强性，用于桥梁建设，在减少结构自重同时提升结构的使用寿命和耐久性。现在在外墙挂板、电力等市政、房建工程也逐渐关注这种材料。而目前来说制约UHPC应用的最大问题在于其成本，同等重量UHPC价格超过普通混凝土若干倍，而这其中纤维成本占比超过50％，纤维在提高UHPC力学性能的同时带来了高昂的成本，提高纤维利用率相当于降低UHPC造价，大大提高其在市场中的竞争力。

目前市面上绝大多数UHPC掺加的都是钢纤维，但纤维的掺加方式较为粗糙原始，实际应用中一般都是直接加入搅拌机内与其他浆体共同搅拌混合，随后倒入模板养护。而现有部分关于改善UHPC内纤维分布的方法往往操作、装置复杂，使用过程对外在设备要求高，因此往往只适应在工厂生产，且成本较高昂，不利于大规模推广应用，同时部分利用电磁设备对纤维方向的调整方法只适用于钢纤维，对于如聚丙烯纤维等无法用磁场吸附的纤维则不适用。另外现有方法对纤维取向的调整无法体现出其对纤维取向得到具体优化程度，这也导致设计人员无法衡量使用了这些方法调整后的构件能带来多少的性能上的优越性，进而难以推广。

本发明旨在提出一种适用于常见构件包括梁板柱所有构件形式，适用所有纤维类型、长度且操作简便，适用范围广，对施工环境要求低的易操作易于推广且纤维取向占比可控的控制UHPC内纤维方向的方法。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明旨在提出一种简单易行，适用于任意纤维类型、长度的梁板柱构件的纤维定向方法，其在工厂批量生产所需的“预制定向纤维膜”，随后运输到浇筑现场，与浆体共同浇筑入模，操作简便，对作业环境要求低，费时短。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种UHPC纤维定向方法，其特征在于：利用工厂生产的“预制定向纤维膜”，纤维网体积小、重量轻，易于运输，同时通过纤维定向筛网的筛孔尺寸控制“预制定向纤维膜”上两个方向纤维占比。后续构件生产时混合浆体和膜轮流浇筑，实现现场得到便捷浇筑。用此方式生产的UHPC构件，在控制纤维方向的基础上，能适应绝大部分浇筑养护环境。

优选的，生产所用的纤维定向筛网尺寸宜较大，而生产定向纤维膜所用的膜尺寸宜与实际构件截面尺寸接近或略小。

优选的，采用双层纤维定向膜且膜具有一定粘性，用于固定定向好的纤维集团。

优选的，纤维定向膜可折叠，便于运输。

优选的，纤维定向筛网上设置重力传感器，用于控制所需纤维体积含量，同时对生产后的纤维定向膜称重标号便于使用。

特别的，针对不同构件的受力特点和对纤维取向的需求，改变筛网内筛孔尺寸来控制纤维分布。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、能够适用各种工程常见的梁、板(单向、双向)、柱等构件对纤维取向调整的需求。

2、对纤维取向可控化，设计、施工人员能够对不同方向纤维的大致占比情况有一个了解，从而对优化后的力学性能有一定认识进而帮助在设计中减少构件尺寸、减少纤维掺量等方法降低成本。

3、适用于各种浇筑养护环境，且浇筑工序简单，操作容易。

4、工程生产定向纤维膜成本低廉，运输方便。

附图说明

图1纤维定向膜生产示意图

图2使用纤维定向膜浇筑方法示意图

图3几类纤维定向筛网示意图

附图标号说明：

1.电脑，2.重力传感器，31.可活动固定夹，32.固定式固定夹，4.纤维定向筛，41.由线、钢丝或皮筋组成的筛孔，51.连接板，52.固定栓板，53.旋转轴，54.支座，6.纤维7.纤维定向膜，8.养护模板，9.混合浆体，10.纤维回收器。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本实施例是一种纤维取向可控的常见UHPC浇筑梁、板、柱构件的生产方法，纤维发挥桥接作用的前提是纤维分布在微裂缝中，且两端埋置长度尽可能大。对于梁构件，纤维宜沿受力钢筋方向分布；对于单向板，纤维宜与短跨方向的钢筋分布方向一致；对于双向板，纤维宜减少竖向纤维的比例；对柱构件，纤维宜沿着竖向钢筋方向分布，将柱构件水平方向浇筑，此时与梁构件浇筑方法一致。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

如图1所示，一种纤维定向膜的生产方法，其特征包括重力传感器2、含纤维筛孔41的纤维定向筛4、纤维定向膜7、可旋转式支架5等。重力传感器2用于控制纤维筛网上纤维的大致重量进而控制制作出的纤维定向膜上纤维含量，实现批量化生产。纤维定向筛4固定在旋转支架5上，旋转支架5由旋转轴53、连接板51、固定栓板52等组成，利用固定式固定夹32固定在旋转支架上的纤维定向筛4在旋转支座帮助下能够在纤维定向完毕后转动到另一侧，最后由纤维定向膜7将纤维定向筛4上的纤维固定在膜上。

如图2所示，将生产后的纤维定向膜7运输到现场，在搭建完成施工模板后，纤维定向膜7与不含纤维的UHPC混合浆体9逐层浇筑，完成后表面覆膜避免水分蒸发，养护完成后拆模即可。

进一步的，宜采用双层膜结构固定纤维，进而避免纤维在运输过程中脱落。

进一步的，纤维回收器装满后将纤维重新从上方倾倒。

进一步的，生产完的纤维定向膜宜再次称重，并将纤维净重标注在膜的表面，便于后续施工过程中的使用。

进一步的，根据纤维长度和构件对纤维方向的需求控制筛网大小和长宽比例。见图3中(a)类筛网和(c)类筛网用于单向纤维分布，(b)类筛网用于双向板构件类双向纤维分布。

进一步的，制备完成得到纤维定向膜称重标注后，宜进行折叠处理，便于后续运输，减少运输成本。

参考图1至图3，本发明的施工方法的技术方案包括以下步骤：

实施例：

参考图1-3，具体施工步骤如下：

步骤一：确定所需构件的受力情况和使用的纤维6类型和长度，选择相应的纤维定向筛4，将重力传感器连接电脑记录纤维定向筛上的纤维重量。

步骤二：从上方均匀将纤维洒落，可以采用机械装置提高效率也可以人工控制纤维落入纤维定向筛上，当电脑读数纤维重量达标后，转动旋转支架180°。

步骤三：将固定好纤维的纤维定向筛网上的纤维用纤维定向膜固定，固定完成后称出净重并标注在膜上最后将膜折叠便于运输。另一侧继续重读步骤二的操作。

步骤四：重复步骤二、三操作。

步骤五：运输纤维定向膜到现场后，按照构件尺寸搭建好模具，用纤维定向膜和混合浆体逐层浇筑到模板内。

步骤六：表面覆膜防止水分蒸发，养护完成后拆模，若为柱构件由于需要水平浇筑，还需吊装。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (5)

1.一种用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，其特征在于：利用纤维定向筛控制的纤维用膜固定，称重标注运送到浇筑现场，与混合浆体分层浇筑，实现纤维可视化可控化浇筑UHPC构件。

2.根据权利要求1所述的用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，其特征在于，工厂生产纤维定向膜，利用固定好纤维的纤维定向膜实现浇筑，控制UHPC构件内部纤维取向。

3.根据权利要求1所述的用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，其特征在于，纤维定向膜生产过程用重力传感器控制纤维含量，同时对生产完成的膜上纤维含量进行标注，便于使用。

4.根据权利要求1所述的用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，其特征在于，纤维定向筛固定在可旋转支架上，可以同时进行膜固定和纤维定向，提高生产效率。

5.根据权利要求1所述的用于UHPC的定向纤维膜及其生产工艺，其特征在于，纤维定向膜的生产机器可以采用流水线工作，提高工作效率，降低生产成本，将浇筑过程的人工转化为工厂生产纤维定向膜的工作，纤维定向膜成为土工材料商品。