CN102828579A - 一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，包括模板转角面板和连接件。本发明在工业与民用建筑结构、水工结构以及港海结构等结构的柱体浇筑阶段作为柱模板使用，在浇筑成型后兼做该结构的防护板和外保护层并承受一部分荷载。本发明所提供的模板可以用以下几种不同种类材料制作：超高韧性水泥基复合材料UHTCC、非金属纤维编织网短纤维联合增强水泥基复合材料、钢丝网短纤维联合增强水泥基复合材料等，具有制作简便，使用方便，耐久性高，控制裂缝开展的特点。
Description
技术领域
本发明专利属于一种建筑模板，具体地说是一种主要用于工业与民用建筑结构、水工结构以及港海结构等结构的柱体的高耐久性永久性模板，在浇筑阶段作为模板使用，浇筑成型后兼做结构的防护板和外保护层，同时承担一部分的结构荷载。
背景技术
目前，国内建筑领域中，工业与民用建筑结构、水工结构以及港海结构等结构的柱体通常使用木模板、钢模板等模板，存在消耗量大、拆装不便、周转费用高、利用率低等不利因素。耐久性问题一直以来是钢筋混凝土结构所面临的主要问题之一。传统情况下的结构中普通混凝土表面自然裸露，耐久性较低，目前我国大约有50%的房屋进入老化阶段，即23.4亿平方米的建筑物面临耐久性问题。此外，以抗裂作为控制条件进行设计是水工结构、港海结构等有别于其他类型建筑结构的重要特征，普通混凝土易开裂问题不仅会影响水工结构等的正常工作也会影响其耐久性和使用寿命，严重的甚至会影响结构的安全运行。以上几点一直以来是工业与民用建筑结构、水工结构以及港海结构等施工和使用过程中较难解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，以改善传统模板带来的不利因素，同时提高结构耐久性，减少结构后期维护成本并最终延长结构的使用寿命，为此，本发明采用以下技术方案：
它由转角面板和连接条组成模板；所述转角面板以相垂直的第一面板和第二面板构成主体，转角面板的两侧具有向转角面板的内侧或外侧凸起的连接部位；所述连接条的横截面为凹型槽，所述凹形槽与左右相邻的两块转角面板的相邻连接部位扣合而将连接条和左右相邻的两块转角面板连接在一起，所述转角面板和连接条选用以下几种材料制作：超高韧性水泥基复合材料UHTCC、非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料、钢丝网和短纤维联合增强水泥基复合材料。
在采用上述技术方案的基础上，本发明还可采用以下进一步的技术方案：
所用的超高韧性水泥基复合材料UHTCC，其成分包括水泥、活性矿物掺合料、骨料、纤维和水，活性矿物掺合料采用粉煤灰或粉煤灰与以下一种或一种以上材料的组合：硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土；骨料的最大粒径不超过0.5mm，纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维中的一种或一种以上的组合，纤维长度为5～25mm、直径为0.015～0.055 mm、弹性模量为30~150GPa、抗拉强度为1000~3500MPa、极限伸长率为2％～15％，水泥和活性矿物掺合料各组分的重量比为：
水泥 12％～55％
粉煤灰 45％～85％
硅灰 0～15％
粒化高炉矿渣 0～10％
偏高岭土 0～20%
以上水泥和活性矿物掺合料各组分重量比之和满足100%；
骨料的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为1％～70％，水的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为18%～58%，纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.5%～2.5%。
当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维和芳香族聚酰胺纤维三种纤维同时增强时，其配比为：
水泥与活性矿物掺合料各组分的重量比为：水泥25％、粉煤灰60％、硅灰2％、粒化高炉矿渣8％、偏高岭土5％；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为40％，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为25%~45％；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.3％；
采用的聚乙烯纤维长度为12mm，直径为0.039mm，抗拉强度为1620MPa，弹性模量为42.8GPa，极限伸长率为6％，掺量为水泥基复合材料总体积的1.2%~1.5％；聚乙烯纤维长度为12.7mm，直径为0.038mm，抗拉强度为2700MPa，弹性模量为120GPa，极限伸长率为3.5％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.4%~0.9％；芳香族聚酰胺纤维长度为15mm，直径为0.015mm，抗拉强度为2800MPa，弹性模量为132GPa，极限伸长率2.4％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.2%~0.4％。
当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维和芳香族聚酰胺纤维两种纤维同时增强时，其配比为：
水泥和活性矿物掺合料各组分重量比为：水泥30％、粉煤灰52％、粒化高炉矿渣3％、偏高岭土15％；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为65％，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为20%~55％；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.2％；
采用的聚乙烯醇纤维长度为12mm，直径为0.039mm，抗拉强度为1620MPa，弹性模量为42.8GPa，极限伸长率为6％，掺量为水泥基复合材料总体积的1.6%~2.0％；芳香族聚酰胺纤维长度为15mm，直径为0.015mm，抗拉强度为2800MPa，弹性模量为132GPa，极限伸长率2.4％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.2％~0.4%。
当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维和聚乙烯纤维两种纤维同时增强时，其配比为：
水泥和活性矿物掺合料各组分重量比为：水泥55%、粉煤灰45%，水泥的型号为P.II 52.5 R；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为50%，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为40%~55%；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.2%；
采用的聚乙烯醇纤维长度为12mm，直径为0.039mm、抗拉强度为1620MPa、弹性模量为42.8GPa、极限伸长率为6%，掺量为纤维混凝土总体积的1.2%~1.9%；聚乙烯纤维长度为12.7mm，直径为0.038mm，抗拉强度为2700MPa，弹性模量为120GPa，极限伸长率为3.5%，掺量为水泥基复合材料总体积的0.3%~0.8%。
所述非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料由非金属纤维编织网、非金属短纤维和水泥基基体组成，所述非金属纤维编织网包括：碳纤维编织网、芳纶纤维编织网、耐碱玻璃纤维编织网、聚乙烯醇纤维编织网、聚乙烯纤维编织网或由以上纤维混编制成的混杂纤维编织网；非金属短纤维包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；水泥基基体的组成成分包括：硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或几种、活性矿物细掺料，减水剂、精细沙，所述活性矿物细掺料为具有火山灰活性的材料。
火山灰活性的材料包括粉煤灰、硅粉、粒化高炉矿渣中的一种或几种，精细沙的最大粒径小于0.6mm。
在非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料中，非金属短纤维相对该复合材料总体积的体积百分比为1.5~2.5%。
所述转角面板的内侧表面分布有若干凹槽；所述连接条的外侧表面分布有若干凹槽；所述连接部位呈转角面板两侧的侧壁状，所述连接条的凹形槽宽度和左右相邻的两块面板的相邻侧壁厚度总和相适配，并与所述左右相邻的两块面板的相邻侧壁相扣合，同一列的连接条前后相接，所述相邻的转角面板之间、转角面板和连接条之间还通过粘结剂粘合。
本发明由多块转角面板和多条连接条连接以及所述转角面板间的横向接缝互相错开、连接条间的接缝和转角面板间的横向接缝相互错开而连接构成柱模板。
本发明可以根据使用需要来调整转角面板的数量和大小来组合形成所需尺寸和形状的柱模板，同时，连接条可以保证转角面板和转角面板之间的连接，从而形成完整的模板体系。本发明的柱模板的尺寸可以根据实际需要通过调整转角面板的尺寸来满足正方形、长方形等不同形状尺寸的需要，调整转角面板、连接条数量来满足不同高度大小的需要。
由于采用本发明的技术方案，本发明在浇筑阶段作为模板使用，浇筑成型后，不需拆除，而兼做结构的防护板和外保护层，成为永久性模板，其本身成本低且还消除了拆除费用和周转费用，降低工程成本，可以改善和解决工业与民用建筑结构、水工结构以及港海结构等模板施工中的拆卸和利用率等问题，降低施工强度，可大大缩短施工时间。与此同时，由于该模板由超高韧性水泥基复合材料、非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料或钢丝网和短纤维联合增强水泥基复合材料制成，具有高拉伸延性和裂缝控制能力、损伤容限高、能量吸收能力强等特点，可以有效减少结构表面产生的有害裂缝并抑制裂缝发展，其抗氯离子渗透和抗水渗透性能远优于普通混凝土，能够显著提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。同时，采用本发明的面板和连接件的结构，模板由面板和连接件拼装组装，具有制作简单，组装使用方便，耐久性高，控制裂缝开展的特点。本发明所提供的柱模板还可以承担部分结构荷载并减少柱体内部钢筋用量，提升整体效益。
附图说明
图1(a)是本发明的转角面板和连接条组合连接成的永久性柱模板结构示意图。
图1(b)是本发明的转角面板和连接条组合连接成的永久性柱模板俯视图。
图2(a)是本发明的转角面板的结构示意图。
图2(b)是本发明的转角面板的正视图。
图2(c)是本发明的转角面板的俯视图。
图2(d)是本发明的转角面板的侧视图。
图2(e)是图2(b)的A-A剖视图。
图2(f)是图2(c)的B-B剖视图。
图3(a)是本发明的连接条的结构示意图。
图3(b)是本发明的连接条的俯视图。
图3(c)是图3(b)的C-C剖视图。
图4(a)是本发明的组装示意图的西南等轴侧图。
图4(b)是本发明的组装示意图的东南等轴侧图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板具体实施方式作进一步说明，本实施实例是对本发明的说明，而不是对本发明作出任何限定。
本实施例的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板由转角面板1十块和连接条2十二块连接以及所述转角面板间的横向接缝互相错开、连接条间的接缝和转角面板间的横向接缝相互错开而连接构成。所述转角面板1以相垂直的第一面板13和第二面板14构成主体，转角面板1的两侧具有向转角面板的内侧或外侧凸起的连接部位10；所述连接条2的横截面为凹型槽，所述凹形槽与左右相邻的两块转角面板的相邻连接部位10扣合而将连接条和左右相邻的两块转角面板连接在一起，所述转角面板和连接条选用以下几种材料制作：超高韧性水泥基复合材料UHTCC、非金属纤维编织网和非金属短纤维联合增强水泥基复合材料、钢丝网和短纤维联合增强水泥基复合材料。
所述转角面板1的内侧表面分布有若干凹槽11；所述连接条2的外侧表面分布有若干凹槽21；所述连接部位10呈转角面板两侧的侧壁状，所述连接条的凹形槽宽度和左右相邻的两块面板的相邻侧壁厚度总和相适配，并与所述左右相邻的两块面板的相邻侧壁相扣合，同一列的连接条前后相接，所述相邻的转角面板1之间、转角面板1和连接条2之间还通过粘结剂粘合。
如图4(a)(b)所示，以下介绍上述情况下的实施方法。
1.使用超高韧性水泥基复合材料UHTCC制作转角面板1和连接条2，所用的超高韧性水泥基复合材料UHTCC，其成分包括水泥、活性矿物掺合料、骨料、纤维和水，活性矿物掺合料采用粉煤灰或粉煤灰与以下一种或一种以上材料的组合：硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土；骨料的最大粒径不超过0.5mm，纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维中的一种或一种以上的组合，纤维长度为5～25mm、直径为0.015～0.055 mm、弹性模量为30~150GPa、抗拉强度为1000~3500MPa、极限伸长率为2％～15％，水泥和活性矿物掺合料各组分的重量比为：水泥（12％～55％）、粉煤灰（45％～85％）、硅灰（0～15％）、粒化高炉矿渣（0～10％）、偏高岭土（0～20%），以上水泥和活性矿物掺合料各组分重量比之和满足100%；骨料的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为1％～70％，水的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为18%～58%，纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.5%～2.5%。
2、组装时，将转角面板1自下而上进行拼装，组装时转角面板宜交错布置，从而使转角面板横向接缝不在同一直线上，使用粘结剂粘结各组转角面板的截面，如图4(a)(b)所示。
3.使用连接条2连接转角面板的中部粘合处，并使用粘结剂粘结各个面，如图4(a)(b)所示。连接条2的接缝应与转角面板的横向接缝宜交错开，从而使之不在同一直线上。
施工时，可以根据实际尺寸的需要进行转角面板和连接条的尺寸设计和组装，通过调整转角面板的第一模板和第二模板的宽度可以实现不同尺寸的横截面呈长方形或正方形的柱模板，调整转角面板、连接条数量来满足不同高度大小的需要。宜自下而上采用转角面板和连接件交替拼接来完成柱模板的整体组装，组装方式多种多样。
本发明具有制作简单，使用方便，提高结构耐久性和控制裂缝开展的特点，容易满足大量工程的应用。
Claims (10)
1.一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：它由转角面板（1）和连接条（2）组成模板；所述转角面板（1）以相垂直的第一面板和第二面板构成主体，转角面板的两侧具有向转角面板的内侧或外侧凸起的连接部位；所述连接条（2）的横截面为凹型槽，所述凹形槽与左右相邻的两块转角面板的相邻连接部位扣合而将连接条和左右相邻的两块转角面板连接在一起，所述转角面板和连接条选用以下几种材料制作：超高韧性水泥基复合材料UHTCC、非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料、钢丝网和短纤维联合增强水泥基复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：所用的超高韧性水泥基复合材料UHTCC，其成分包括水泥、活性矿物掺合料、骨料、纤维和水，活性矿物掺合料采用粉煤灰或粉煤灰与以下一种或一种以上材料的组合：硅灰、粒化高炉矿渣、偏高岭土；骨料的最大粒径不超过0.5mm，纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维中的一种或一种以上的组合，纤维长度为5～25mm、直径为0.015～0.055 mm、弹性模量为30~150GPa、抗拉强度为1000~3500MPa、极限伸长率为2％～15％，水泥和活性矿物掺合料各组分的重量比为：
水泥 12％～55％
粉煤灰 45％～85％
硅灰 0～15％
粒化高炉矿渣 0～10％
偏高岭土 0～20%
以上水泥和活性矿物掺合料各组分重量比之和满足100%；
骨料的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为1％～70％，水的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为18%～58%，纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.5%～2.5%。
3.根据权利要求2所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征在于：当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维和芳香族聚酰胺纤维三种纤维同时增强时，其配比为：
水泥与活性矿物掺合料各组分的重量比为：水泥25％、粉煤灰60％、硅灰2％、粒化高炉矿渣8％、偏高岭土5％；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为40％，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为25%~45％；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.3％；
采用的聚乙烯纤维长度为12mm，直径为0.039mm，抗拉强度为1620MPa，弹性模量为42.8GPa，极限伸长率为6％，掺量为水泥基复合材料总体积的1.2%~1.5％；聚乙烯纤维长度为12.7mm，直径为0.038mm，抗拉强度为2700MPa，弹性模量为120GPa，极限伸长率为3.5％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.4%~0.9％；芳香族聚酰胺纤维长度为15mm，直径为0.015mm，抗拉强度为2800MPa，弹性模量为132GPa，极限伸长率2.4％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.2%~0.4％。
4.根据权利要求2所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征在于：当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维和芳香族聚酰胺纤维两种纤维同时增强时，其配比为：
水泥和活性矿物掺合料各组分重量比为：水泥30％、粉煤灰52％、粒化高炉矿渣3％、偏高岭土15％；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为65％，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为20%~55％；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.2％；
采用的聚乙烯醇纤维长度为12mm，直径为0.039mm，抗拉强度为1620MPa，弹性模量为42.8GPa，极限伸长率为6％，掺量为水泥基复合材料总体积的1.6%~2.0％；芳香族聚酰胺纤维长度为15mm，直径为0.015mm，抗拉强度为2800MPa，弹性模量为132GPa，极限伸长率2.4％，掺量为水泥基复合材料总体积的0.2％~0.4%。
5.根据权利要求2所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征在于：当所述的超高韧性水泥基复合材料UHTCC使用聚乙烯醇纤维和聚乙烯纤维两种纤维同时增强时，其配比为：
水泥和活性矿物掺合料各组分重量比为：水泥55%、粉煤灰45%，水泥的型号为P.II 52.5 R；
骨料的最大粒径为0.5mm，骨料的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为50%，水的重量与水泥加活性矿物掺合料总重量之比为40%~55%；纤维的掺量为水泥基复合材料总体积的1.8%~2.2%；
采用的聚乙烯醇纤维长度为12mm，直径为0.039mm、抗拉强度为1620MPa、弹性模量为42.8GPa、极限伸长率为6%，掺量为纤维混凝土总体积的1.2%~1.9%；聚乙烯纤维长度为12.7mm，直径为0.038mm，抗拉强度为2700MPa，弹性模量为120GPa，极限伸长率为3.5%，掺量为水泥基复合材料总体积的0.3%~0.8%。
6.根据权利要求1所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：所述非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料由非金属纤维编织网、非金属短纤维和水泥基基体组成，所述非金属纤维编织网包括：碳纤维编织网、芳纶纤维编织网、耐碱玻璃纤维编织网、聚乙烯醇纤维编织网、聚乙烯纤维编织网或由以上纤维混编制成的混杂纤维编织网；非金属短纤维包括：聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或几种；水泥基基体的组成成分包括：硅酸盐水泥、高铝水泥、硫铝酸盐水泥中的一种或几种、活性矿物细掺料，减水剂、精细沙，所述活性矿物细掺料为具有火山灰活性的材料。
7.根据权利要求6所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：火山灰活性的材料包括粉煤灰、硅粉、粒化高炉矿渣中的一种或几种，精细沙的最大粒径小于0.6mm。
8.根据权利要求6所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：在非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料中，非金属短纤维相对该复合材料总体积的体积百分比为1.5~2.5%。
9.根据权利要求1所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：所述转角面板（1）的内侧表面分布有若干凹槽；所述连接条（2）的外侧表面分布有若干凹槽；所述连接部位呈转角面板两侧的侧壁状，所述连接条的凹形槽宽度和左右相邻的两块面板的相邻侧壁厚度总和相适配，并与所述左右相邻的两块面板的相邻侧壁相扣合，同一列的连接条前后相接，所述相邻的转角面板（1）之间、转角面板（1）和连接条（2）之间还通过粘结剂粘合。
10.根据权利要求1或9所述的一种龙骨嵌扣式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：它由多块转角面板和多条连接条连接以及所述转角面板间的横向接缝互相错开、连接条间的接缝和转角面板间的横向接缝相互错开而连接构成柱模板。
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