本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種圓柱超高性能混凝土永久模板及其制備方法。

技術(shù)背景

在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，需要使用模板以得到設(shè)計(jì)形狀的混凝土構(gòu)件。傳統(tǒng)上均采用木模、鋼模、鋁合金模等模板，澆筑混凝土前需安裝模板，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后需要拆除模板。模板工程是混凝土結(jié)構(gòu)施工的重要組成部分，施工周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。

二戰(zhàn)以后，為提高施工速度，開發(fā)了永久模板，模板使用后不拆除，作為結(jié)構(gòu)的一部分使用。永久模板由于其施工簡(jiǎn)便，節(jié)省工期，現(xiàn)已開始逐步應(yīng)用于各類混凝土工程中。不僅具有滿足澆筑混凝土的支撐成型功能，又能成為建筑結(jié)構(gòu)中的保留部分，既可參與建筑物承重，又能改善結(jié)構(gòu)的受力性能和使用性能。根據(jù)建筑物的需要，永久性模板還可以附帶具有防水、保溫、隔熱、隔聲、裝飾、提高耐久性、減少周轉(zhuǎn)次數(shù)等功能，做到一次成型，省卻了砂漿抹面、找平、二次裝修、防水保溫處理、面層裝修裝飾等工序，因而可以大大節(jié)約工程施工動(dòng)量和裝飾、裝修費(fèi)用。由于永久性模板不需要拆模，可以節(jié)約大量由于拆模和倒運(yùn)模板所耗費(fèi)的時(shí)間和費(fèi)用，極大地縮短了工期，降低工程造價(jià)，并減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

目前國(guó)外的永久模板主要有以下幾種形式：（1）ICT保溫模板，是在美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)推動(dòng)下積極應(yīng)用的一項(xiàng)新技術(shù)，并形成了以此項(xiàng)技術(shù)為核心的“新型混凝土結(jié)構(gòu)住宅體系”。（2）SRC結(jié)構(gòu)施工無支撐模板，這是一種專用于勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（SRC）施工的永久模板，由于現(xiàn)在由工廠加工制作，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品精度得以保障，且無需支承。（3）預(yù)制高強(qiáng)砂漿薄壁模板，由日本西松公司開發(fā)，內(nèi)側(cè)設(shè)有抗剪連接件并加工形成凹凸面，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土，確保成型整體構(gòu)件。（4）混凝土預(yù)制柱模，由日本大林組公司開發(fā)的為適應(yīng)高強(qiáng)混凝土要求而研究設(shè)計(jì)的混凝土預(yù)制柱模，其成型方式有兩種：離心成型法和流入成型法。

20世紀(jì)90年代以來，我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)體系取得了巨大的發(fā)展，隨著高層建筑和超高層建筑的大量興建，以及大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)、城市交通和高速公路的飛速發(fā)展，我國(guó)的建筑施工技術(shù)有了很大的進(jìn)步，我國(guó)建筑業(yè)也不斷地引進(jìn)國(guó)外的模板、腳手架體系，并研制開發(fā)了各類永久性新型模板，主要的研究有：（1）采用FRP（纖維增強(qiáng)聚合物）作為混凝土工程永久性模板，玻璃鋼抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能高的特點(diǎn)有效彌補(bǔ)了混凝土抗拉強(qiáng)度低的特點(diǎn)，可以大幅度提高梁的抗折強(qiáng)度。（2）鋼絲網(wǎng)混凝土薄板模板，是一種廣義的鋼纖維混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度高、彈塑性性能高，耐久性高。（3）肋筋模板鋼——混凝土組合板，克服了廣泛采用的壓型鋼板作為底模與鋼——混凝土組合梁相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式的不足，極大程度地改善了構(gòu)件的延性。

近年來，隨著超高性能混凝土的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外也開展了超高性能混凝土永久模板的研究，其中較多研究的活性粉末混凝土。

2005年，北京交通大學(xué)鐘永梅基于活性粉末混凝土超高的抗壓強(qiáng)度，提出活性粉末混凝土永久模板，其構(gòu)件的抗壓力學(xué)性能優(yōu)越，施工技術(shù)有了很大的改進(jìn)，單構(gòu)件的抗拉抗折方面的力學(xué)性能有所欠缺，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

在超高性能混凝土中摻入鋼纖維，可以有效克服高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折性能差的缺陷。哈爾濱工業(yè)大學(xué)和長(zhǎng)沙理工大學(xué)均開展過鋼纖維高性能混凝土的材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)，具有較高的研究意義和工程應(yīng)用前景。

目前超高性能混凝土永久模板成型主要有兩種方式，離心法和澆筑法。

然而離心成型超高性能混凝土永久模板時(shí)，由于超高性能混凝土中沒有粗骨料的阻擋，密度較大的鋼纖維在離心作用下會(huì)集中分布在永久模板的外層，甚至造成鋼纖維大量暴露在外表面，并且銹蝕從而使超高性能混凝土的阻裂性、韌性和耐久性等性能降低。同時(shí)，不均勻分布的鋼纖維會(huì)導(dǎo)致超高性能混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能不均勻，外層永久模板混凝土整體性遭到破壞，增加構(gòu)件承載力的不確定因素，影響相關(guān)的構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)，同時(shí)也降低了構(gòu)件抗剪和正截面抗彎的能力。上述這些問題，會(huì)使離心的超高性能混凝土構(gòu)件使用時(shí)的安全性、耐久性乃至承載能力不能達(dá)到預(yù)期的目的，對(duì)結(jié)構(gòu)工程的安全造成威脅。

澆筑法成型時(shí)，由于超高性能混凝土密實(shí)度很高，超高性能混凝土永久模板脫模后內(nèi)表面非常光滑，使用時(shí)永久模板與后澆填芯混凝土的粘結(jié)不良，常常會(huì)導(dǎo)致兩種材料不能協(xié)同工作，開裂荷載過低，無法充分發(fā)揮材料的性能，過早出現(xiàn)裂縫，造成耐久性下降，尤其是在反復(fù)荷載下，兩者各自工作更為嚴(yán)重，力學(xué)性能大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種圓柱超高性能混凝土永久模板，利用1.0cm×1.0cm到2.0cm×2.0cm孔徑的鋼絲網(wǎng)對(duì)離心的鋼纖維進(jìn)行阻隔，使鋼纖維在離心外拋的時(shí)候受阻而減少離心外拋至圓柱外表面的數(shù)量，確保鋼纖維能充分發(fā)揮其阻裂，提供韌性和延性的作用，使圓柱超高性能混凝土永久模板預(yù)制構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)得以有效發(fā)揮。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備該圓柱超高性能混凝土永久模板的技術(shù)方法，其不僅能減緩圓柱超高性能混凝土永久模板中鋼纖維因離心而不均勻分布，還便于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種圓柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：包括超高性能混凝土層，內(nèi)置于超高性能混凝土層中的鋼筋籠以及固定于鋼筋籠外表面的鋼絲網(wǎng)。

進(jìn)一步地，所述超高性能混凝土層由離心成型，成型后永久模板的內(nèi)表面粗糙，可以增強(qiáng)圓柱超高性能混凝土永久模板與后澆混凝土之間的整體性。

進(jìn)一步地，所述超高性能混凝土層具有超高強(qiáng)度和超高耐久性,抗壓強(qiáng)度超過130MPa，電量值不超過40C。

進(jìn)一步地，所述超高性能混凝土層厚度為不超過圓柱直徑的1/20，且不低于30mm。

進(jìn)一步地，所述的鋼筋籠包括若干箍筋、沿永久模板長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置并連接各箍筋的縱向鋼筋。

進(jìn)一步地，所述永久模板箍筋距超高性能混凝土層外表面的距離不小于10mm，且不超過壁厚的40%。

進(jìn)一步地，所述鋼絲網(wǎng)采用的是1.0cm×1.0cm至2.0cm×2.0cm孔徑的鋼絲網(wǎng)，用焊接或綁接的方式將鋼絲網(wǎng)和鋼筋籠連接在一起。鋼絲網(wǎng)固定于鋼筋籠外側(cè)，可以保證在注漿以及離心成型時(shí)鋼絲網(wǎng)不會(huì)由于其剛度不夠而被混凝土擠壓變形，可以有效減少內(nèi)摻鋼纖維的不均勻分布。

本發(fā)明提供了一種所述的一種所述的圓柱超高性能混凝土永久模板的制備方法，包括步驟：

1)按照?qǐng)A柱的尺寸，配筋率和保護(hù)層要求，設(shè)計(jì)永久模板鋼筋籠；

2)制作永久模板鋼筋籠；

3)按照?qǐng)A柱尺寸和離心轉(zhuǎn)速等確定鋼絲網(wǎng)的尺寸；

4)將鋼絲網(wǎng)固定在成型好的鋼筋籠外表面，在連接點(diǎn)處鋼筋籠和鋼絲網(wǎng)緊密相連，同時(shí)在設(shè)計(jì)位置處焊上定位筋

5)將所述鋼筋籠放置在外模中；

6)制備超高性能混凝土，將適量拌合好的超高性能混凝土澆筑入模，合上外模，對(duì)永久模板縱筋施加拉應(yīng)力后，進(jìn)行離心成型；

7)按照超高性能混凝土養(yǎng)護(hù)需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；

8)拆模后，得到超高性能混凝土圓柱永久模板。

本發(fā)明提供的圓柱超高性能混凝土永久模板及其制備方法，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、離心法預(yù)制成型的圓柱超高性能混凝土永久模板中設(shè)計(jì)布置了鋼絲網(wǎng)，有效避免離心導(dǎo)致的鋼纖維集中在構(gòu)件外表面進(jìn)而造成的構(gòu)件耐久性下降。

2、離心法預(yù)制成型的圓柱超高性能混凝土永久模板中設(shè)計(jì)布置了鋼絲網(wǎng)，有效避免離心可能導(dǎo)致的鋼纖維集中在構(gòu)件外表面進(jìn)而在造成的材料不均勻，有效抗彎，抗剪截面減小，導(dǎo)致抗剪能力，正截面抗彎能力的下降，使得鋼纖維充分發(fā)揮作用，提高圓柱超高性能混凝土永久模板整體性能。

3、實(shí)現(xiàn)離心法成型圓柱超高性能混凝土永久模板構(gòu)件，所得圓柱超高性能混凝土永久模板構(gòu)件內(nèi)表面有一定粗糙度，可以提高其與后澆混凝土粘結(jié)力，增加構(gòu)件整體性。

4、采用離心法成型，無需拆除內(nèi)模，制作流程簡(jiǎn)單。

附圖說明

圖1是圓柱超高性能混凝土永久模板的橫截面示意圖。

圖2是圓柱超高性能混凝土永久模板的縱剖面示意圖。

圖中，1是鋼絲網(wǎng)，2是鋼筋籠，3是超高性能混凝土層，4是縱向鋼筋，5是箍筋。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的目的做進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于以下的實(shí)施方式。

實(shí)施例

如圖1和圖2所示，一種圓柱超高性能混凝土永久模板，包括超高性能混凝土層3，內(nèi)置于超高性能混凝土層3中的鋼筋籠2以及固定于鋼筋籠2外表面的鋼絲網(wǎng)1。

所述超高性能混凝土層由離心成型，成型后永久模板的內(nèi)表面粗糙。所述超高性能混凝土層具有超高強(qiáng)度和超高耐久性,抗壓強(qiáng)度超過130MPa，電量值不超過40C。

所述圓柱超高性能混凝土永久模板，其特征在于：所述超高性能混凝土層厚度為不超過圓柱直徑的1/20，且不低于30mm。

所述的鋼筋籠2包括若干箍筋5、沿永久模板長(zhǎng)度方向均勻設(shè)置并連接各箍筋5的縱向鋼筋4。

所述鋼絲網(wǎng)采用的是1.0cm×1.0cm至2.0cm×2.0cm孔徑的鋼絲網(wǎng)，用焊接或綁接的方式將鋼絲網(wǎng)和鋼筋籠連接在一起。

本實(shí)施例還提供了一種圓柱超高性能混凝土永久模板的制備方法，其實(shí)施步驟如下：

1、按照直徑600mm，長(zhǎng)1500mm的圓柱尺寸和50mm的圓柱超高性能混凝土永久模板，15mm的保護(hù)層厚度，選擇Ф16的縱向鋼筋4和Ф10的箍筋5；

2、制作永久模板鋼筋籠；

3、按照?qǐng)A柱尺寸和離心轉(zhuǎn)速等確定使用孔徑為10mm的鋼絲網(wǎng)1；

4、將鋼絲網(wǎng)1固定在成型好的鋼筋籠2外表面，在連接點(diǎn)處鋼筋籠2和鋼絲網(wǎng)1緊密相連，同時(shí)在設(shè)計(jì)位置處焊上定位筋；

5、將鋼筋籠2放置在外模中以確保保護(hù)層厚度；

6、制備超高性能混凝土；將適量拌合好后的超高性能混凝土澆筑入模，合上外模，對(duì)永久模板縱筋施加拉應(yīng)力后進(jìn)行離心成型；；

7、超高性能混凝土構(gòu)件再在85℃環(huán)境下蒸汽養(yǎng)護(hù)48小時(shí)；

8、制備C50的后澆核心混凝土，現(xiàn)場(chǎng)澆筑進(jìn)圓柱超高性能混凝土永久模板中成型；

10、現(xiàn)澆核心混凝土后，整體構(gòu)件再標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28天。

制備時(shí)采用坍落度352mm，立方體抗壓強(qiáng)度162MPa的超高性能混凝土。采用坍落擴(kuò)展度344mm，立方體強(qiáng)度58.4MPa的核心高強(qiáng)混凝土。

經(jīng)觀察，實(shí)施例圓柱超高性能混凝土永久模板外表面無鋼纖維露在外表面。

通過對(duì)比有無鋼絲網(wǎng)的圓柱超高性能混凝土永久模板的橫向切片，采用鋼絲網(wǎng)1后鋼纖維分散系數(shù)顯著提高。

按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50152-2012）的測(cè)試方法，實(shí)施例超高性能混凝土永久模板圓柱在水平剪力作用下破壞荷載約為698kN，而無鋼絲網(wǎng)的超高性能混凝土永久模板圓柱在水平剪力作用下破壞荷載約為632kN，提高了約10.4%。

綜上所述，本發(fā)明的圓柱超高性能混凝土永久模板及其制備方法，在鋼筋籠上固定一層鋼絲網(wǎng)，有利于減少鋼纖維在離心成型下的不均勻分布，有效提高圓柱超高性能混凝土永久模板耐久性，同時(shí)增加圓柱超高性能混凝土永久模板材料的均勻性，增加構(gòu)件有效抗彎，抗剪截面，提高其抗剪能力以及正截面抗彎能力。此外本方法提高了鋼纖維的利用率，且能滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的實(shí)施例，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。