CN106223544B - 一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高性能混凝土柱永久模板，包括空心柱状超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土层的内表面有深度不低于5mm的凹痕。所述的超高性能混凝土层的横截面形状包括空心圆柱形、空心方柱形。所述凹痕的形状包括条状，格状，点状，螺旋状。本发明还公开了一种超高性能混凝土柱永久模板的制备方法。本发明通过制备内表面有深度为不低于5mm的凹痕的超高性能混凝土柱永久模板，增强超高性能混凝土与后浇核心混凝土之间的粘结力，从而提高柱构件承载力，该超高性能混凝土柱永久模板整体性好，制备流程方便，成本较低，经济效益显著，同时耐久性能优异。

Description

一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法。

背景技术

在进行混凝土浇筑时，需要使用模板以得到设计形状的混凝土构件。传统上均采用木模、钢模、铝合金模等模板，浇筑混凝土前需安装模板，混凝土达到强度后需要拆除模板。模板工程是混凝土结构施工的重要组成部分，施工周期长，费用高。

二战以后，为提高施工速度，开发了永久模板，模板使用后不拆除，作为结构的一部分使用。永久模板由于其施工简便，节省工期，现已开始逐步应用于各类混凝土工程中。不仅具有满足浇筑混凝土的支撑成型功能，又能成为建筑结构中的保留部分，既可参与建筑物承重，又能改善结构的受力性能和使用性能。根据建筑物的需要，永久性模板还可以附带具有防水、保温、隔热、隔声、装饰、提高耐久性、减少周转次数等功能，做到一次成型，省却了砂浆抹面、找平、二次装修、防水保温处理、面层装修装饰等工序，因而可以大大节约工程施工动量和装饰、装修费用。由于永久性模板不需要拆模，可以节约大量由于拆模和倒运模板所耗费的时间和费用，极大地缩短了工期，降低工程造价，并减少工人的劳动强度。

目前国外的永久模板主要有以下几种形式：（1）ICT保温模板，是在美国混凝土协会推动下积极应用的一项新技术，并形成了以此项技术为核心的“新型混凝土结构住宅体系”。（2）SRC结构施工无支撑模板，这是一种专用于劲性钢筋混凝土结构（SRC）施工的永久模板，由于现在由工厂加工制作，生产效率高，产品精度得以保障，且无需支承。（3）预制高强砂浆薄壁模板，由日本西松公司开发，内侧设有抗剪连接件并加工形成凹凸面，经现场浇筑混凝土，确保成型整体构件。（4）混凝土预制柱模，由日本大林组公司开发的为适应高强混凝土要求而研究设计的混凝土预制柱模，其成型方式有两种：离心成型法和流入成型法。

20世纪90年代以来，我国建筑结构体系取得了巨大的发展，随着高层建筑和超高层建筑的大量兴建，以及大规模的基础建设、城市交通和高速公路的飞速发展，我国的建筑施工技术有了很大的进步，我国建筑业也不断地引进国外的模板、脚手架体系，并研制开发了各类永久性新型模板，主要的研究有：（1）采用FRP（纤维增强聚合物）作为混凝土工程永久性模板，玻璃钢抗拉强度和抗冲击性能高的特点有效弥补了混凝土抗拉强度低的特点，可以大幅度提高梁的抗折强度。（2）钢丝网混凝土薄板模板，是一种广义的钢纤维混凝土构件，强度高、弹塑性性能高，耐久性高。（3）肋筋模板钢——混凝土组合板，克服了广泛采用的压型钢板作为底模与钢——混凝土组合梁相结合的结构形式的不足，极大程度地改善了构件的延性。

近年来，随着超高性能混凝土的发展，国内外也开展了超高性能混凝土永久模板的研究，其中较多研究的活性粉末混凝土。

2005年，北京交通大学钟永梅基于活性粉末混凝土超高的抗压强度，提出活性粉末混凝土永久模板，其构件的抗压力学性能优越，施工技术有了很大的改进，单构件的抗拉抗折方面的力学性能有所欠缺，需要进一步改进。

在超高性能混凝土中掺入钢纤维，可以有效克服高强混凝土抗压强度高而抗拉、抗折性能差的缺陷。哈尔滨工业大学和长沙理工大学均开展过钢纤维高性能混凝土的材料力学实验，具有较高的研究意义和工程应用前景。

目前超高性能混凝土永久模板成型主要有两种方式，离心法和浇筑法。

然而离心成型超高性能混凝土永久模板时，由于超高性能混凝土中没有粗骨料的阻挡，密度较大的钢纤维在离心作用下会集中分布在永久模板的外层，甚至造成钢纤维大量暴露在外表面，并且锈蚀从而使超高性能混凝土的阻裂性、韧性和耐久性等性能降低。同时，不均匀分布的钢纤维会导致超高性能混凝土构件的力学性能不均匀，外层永久模板混凝土整体性遭到破坏，增加构件承载力的不确定因素，影响相关的构件强度设计，同时也降低了构件抗剪和正截面抗弯的能力。上述这些问题，会使离心的超高性能混凝土构件使用时的安全性、耐久性乃至承载能力不能达到预期的目的，对结构工程的安全造成威胁。

浇筑法成型时，由于超高性能混凝土密实度很高，超高性能混凝土永久模板脱模后内表面非常光滑，使用时永久模板与后浇填芯混凝土的粘结不良，常常会导致两种材料不能协同工作，开裂荷载过低，无法充分发挥材料的性能，过早出现裂缝，造成耐久性下降，尤其是在反复荷载下，两者各自工作更为严重，力学性能大大降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法，该模板的内表面有深度不低于5mm的凹痕，增强两种混凝土接触面的粗糙程度，增强粘结力。

本发明的超高性能混凝土柱永久模板拆模方便，成本较低，经济效益显著，适用于工业化大规模生产。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超高性能混凝土柱永久模板，包括空心柱状超高性能混凝土层，内置于超高性能混凝土层中的钢筋笼，所述超高性能混凝土层的内表面有深度不低于5mm的凹痕。

进一步地，所述的超高性能混凝土层的横截面形状包括空心圆柱形、空心方柱形，或者其他形状。

进一步地，所述凹痕的形状包括条状，格状，点状，螺旋状。

进一步地，所述凹痕的宽度大于30mm，以确保凹槽能被后浇混凝土填满。

进一步地，所述超高性能混凝土层具有超高强度和超高耐久性,抗压强度超过130MPa，电量值不超过40C。

进一步地，所述超高性能混凝土层厚度不低于35mm。

进一步地，钢筋笼包括若干箍筋、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋的纵向钢筋。

进一步地，永久模板箍筋距超高性能混凝土层外表面的距离不小于10mm，且不超过壁厚的40%。

上述的超高性能混凝土柱永久模板的具体制备方法，按下述步骤进行：

1）按照柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将所述钢筋笼放置在外模中；

3）将柱状铁内模置于环状橡胶气囊内部，再将其放置在钢筋笼中；

4）使用气泵，从橡胶气囊顶部的充气口向橡胶气囊内部充气，橡胶气囊膨胀，其表面凸起舒展，凸起深度不低于5mm，气囊充气膨胀厚度不小于3倍的凸起深度；

5）对充气好的橡胶气囊进行密封处理，并在橡胶气囊表面和成型模具外模的内表面涂刷一层油膜，依次将带橡胶气囊的柱状铁内模、钢筋笼、外模对应嵌在具有固定槽位的顶板和底板上，并进行固定，组装好永久模板模具；

6）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

7）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，利用气泵对橡胶气囊进行真空抽气，橡胶气囊向中心收缩，使其脱离混凝土超高性能混凝土柱永久模板，拆除内模和外模；

8）按照超高性能混凝土养护需要进行养护，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。

相比现有技术，本发明的有益效果是：

一、本发明方法成型的超高性能混凝土柱永久模板成型之后内表面具有不低于5mm的凹痕，接触面粗糙，增加构件整体性，从而增加结构承载力。

二、本发明解决混凝土收缩导致的混凝土柱永久模板拆模困难问题。

三、本发明采用超高性能混凝土作为结构物保护层，耐久性能优异。

四、本发明的超高性能混凝土柱永久模板制备方便，成本较低，经济效益显著，适用于工业化大规模生产。

附图说明

图1为本发明的超高性能混凝土柱永久模板横截面；

图2为本发明的制备过程中的橡胶气囊和柱状铁内模装配示意图；

图中：1-柱状铁内模，2-橡胶气囊。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。

实施例：

本实施例所述超高性能混凝土柱永久模板外尺寸为直径为600mm，高度为1500mm的圆柱。超高性能混凝土圆柱永久模板的混凝土采用RPC活性粉末混凝土，厚度为50mm。

所述凹痕的形状为条状。所述凹痕的宽度大于超高性能混凝土层最大粒径，以确保凹槽能被后浇混凝土填满。

如图1和图2所示，其制备方法的实施步骤如下：

1）按照柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将所述钢筋笼放置在外模中；

3）将柱状铁内模1置于环状橡胶气囊2内部，再将其放置在钢筋笼中；

4）使用气泵，从橡胶气囊2顶部的充气口向橡胶气囊2内部充气，橡胶气囊膨胀，其表面凸起舒展，凸起深度不低于5mm，气囊充气膨胀厚度不小于3倍的凸起深度；

5）对充气好的橡胶气囊进行密封处理，并在橡胶气囊表面和成型模具外模的内表面涂刷一层油膜，依次将带橡胶气囊的柱状铁内模1、钢筋笼、外模对应嵌在具有固定槽位的顶板和底板上，并进行固定，组装好永久模板模具；

6）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

7）待永久模板达到拆模强度后，利用气泵对橡胶气囊进行真空抽气，橡胶气囊向中心收缩，使其脱离永久模板，拆除内模和外模；

8）按照RPC蒸汽养护24小时，温度为40℃；再在85℃环境下蒸汽养护72小时；

9）制备C50的海工混凝土，现场浇筑进RPC圆柱永久模板中成型；

10）标准养护至28天。

本实施例中，所述活性粉末混凝土实测坍落扩展度750mm，实测立方体抗压强度173.2 MPa。

其后浇混凝土立方体实测强度58.6MPa。

按照《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）的测试方法，实施例RPC圆柱永久模板圆柱的开裂荷载为73.2 MPa，比普通工艺成型的超RPC混凝土永久模板提高17.3%，极限荷载为90.2 MPa，提高5.1%。

本实施例中RPC圆柱永久模板与后浇混凝***同工作，受力性能良好。相比采用普通工艺成型的超RPC混凝土永久模板，由于该工艺下的RPC圆柱永久模板内表面有深度为5mm的凹痕，后浇混凝土与RPC永久模板，两种混凝土之间粘结力大大增加，极大提高了圆柱的整体性，从而提高圆柱的承载强度。

综上所述，本发明的一种超高性能混凝土柱永久模板及其制备方法，超高性能混凝土柱永久模板的厚度为35-50mm，模板的内表面有深度为不少于5mm的凹痕，该模板内表面的凹痕增强了永久模板与后浇混凝土之间的粘结力，提高结构整体性以及承载力，且制备方便，成本较低，经济效益显著，适用于工业化大规模生产。

上述说明书及实施例仅为示例性说明本发明的原理及其功效，并非是对本发明的限制。任何落入本发明权利要求范围内的创作皆属于本发明所保护的范围。

Claims (1)

1.一种超高性能混凝土柱永久模板的制备方法，按下述步骤进行：

1）按照柱的尺寸，配筋率和保护层要求，设计并制作永久模板钢筋笼；

2）将所述钢筋笼放置在外模中；

3）将柱状铁内模置于环状橡胶气囊内部，再将其放置在钢筋笼中；

4）使用气泵，从橡胶气囊顶部的充气口向橡胶气囊内部充气，橡胶气囊膨胀，其表面凸起舒展，凸起深度不低于5mm，气囊充气膨胀厚度不小于3倍的凸起深度；

5）对充气好的橡胶气囊进行密封处理，并在橡胶气囊表面和成型模具外模的内表面涂刷一层油膜，依次将带橡胶气囊的柱状铁内模、钢筋笼、外模对应嵌在具有固定槽位的顶板和底板上，并进行固定，组装好永久模板模具；

6）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；

7）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，利用气泵对橡胶气囊进行真空抽气，橡胶气囊向中心收缩，使其脱离混凝土超高性能混凝土柱永久模板，拆除内模和外模；

8）按照超高性能混凝土养护需要进行养护，得到超高性能混凝土圆柱永久模板。