CN102828578B - 一种螺栓连接式可拼装防裂防渗永久性柱模板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺栓连接式可拼装防裂防渗永久性柱模板，包括面板和转角条。面板与面板、面板与转角条均通过螺栓进行连接。本发明在工业与民用建筑结构、水工结构、港海结构以及桥梁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。本发明的面板和转角条可以用以下几种不同种类材料制作，包括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、港海结构以及桥梁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、港海结构以及桥梁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、港海结构以及桥梁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螺栓连接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：
它由多块面板和多块转角条通过螺栓连接组成，所述面板的两侧具有向内或向外突出的第一连接部位，所述转角条以相垂直的第一面板和第二面板构成主体，转角面板的两侧突出有第二连接部位，第二连接部位和第一连接部位处在柱模板的同一侧；相邻的第一连接部位之间、相邻的第二连接部位和第一连接部位之间均通过螺栓进行连接，所述面板和转角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0.015～0.055mm、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%。
所述超高韧性水泥基复合材料使用聚乙烯醇纤维、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：
水泥和活性矿物掺合料各组分重量比为：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％。
所述的水泥基复合材料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%。
所述的水泥基复合材料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%；所述水泥的型号为P.II52.5R；
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。
在非金属纤维编织网短纤维联合增强水泥基复合材料中使用相对该复合材料总体积的体积百分比为1.5~2.5%的非金属短纤维。
所述第一连接部位呈面板的侧壁状，第二连接部位呈转角件的侧壁状；第一连接部位和第二连接部位预留螺栓连接孔；面板内侧表面分布有若干凹槽；转角条的内侧表面分布有若干凹槽。
所述面板间的横向接缝互相错开，转角条间的接缝和面板间的横向接缝相互错开。
本发明可以根据使用需要来调整面板的数量和大小来组合形成所需尺寸和形状的模板，同时，转角条可以保证面板和面板之间的连接，从而形成完整的模板体系。对于面板与面板之间以及转角条与面板之间的连接通过螺栓连接实现。本发明的柱模板的尺寸可以根据实际需要通过调整面板的尺寸和数量来满足正方形、长方形等不同形状尺寸的需要，调整面板和转角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转角条的结构，柱模板由面板和转角条拼装组装，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。本发明所述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)是本发明的面板和转角条组合连接成的永久性柱模板结构示意图。
图1(b)是本发明的面板和转角条组合连接成的永久性柱模板俯视图。
图2(a)是本发明的面板的结构示意图。
图2(b)是本发明的面板的正视图。
图2(c)是本发明的面板的俯视图。
图2(d)是本发明的面板的侧视图。
图2(e)是图2(c)的A-A剖视图。
图3(a)是本发明的转角条的结构示意图。
图3(b)是本发明的转角条的正视图。
图3(c)是本发明的转角条的俯视图。
图3(d)是本发明的转角条的侧视图。
图3(e)是图3(b)的B-B剖视图。
图3(f)是图3(b)的C-C剖视图。
图4(a)是本发明的螺栓连接示意图。
图4(b)是本发明的螺栓连接示意图的俯视图。
图4(c)是本发明的螺栓连接示意图的侧视图。
图5(a)是本发明的组装示意图的西南等轴侧图。
图5(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螺栓连接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。
本实施例的一种螺栓连接式可拼装防裂防渗永久性柱模板由面板1二十四块和转角条2八块通过螺栓13连接组成矩形柱模板，所述面板1的两侧具有向内或向外突出的第一连接部位10，所述转角条2以相垂直的第一面板23和第二面板24构成主体，转角面板的两侧突出有第二连接部位20，第二连接部位20和第一连接部位10处在柱模板的同一侧；相邻的第一连接部位之间、相邻的第二连接部位和第一连接部位之间均通过螺栓13进行连接，所述面板1和转角条2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。
所述第一连接部位10呈面板的侧壁状，第二连接部位20呈转角件的侧壁状，第一连接部位和第二连接部位预留螺栓连接孔；面板1内侧表面分布有若干凹槽11；转角条2的内侧表面分布有若干凹槽21。
所述面板间的横向接缝互相错开，转角条间的接缝和面板间的横向接缝相互错开。
如图5(a)(b)所示，以下介绍上述情况下的实施方法。
1.面板和转角条的材料用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0.015～0.055mm、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，将面板自下而上进行拼装，组装时面板宜交错布置，从而使面板横向接缝不在同一直线上，螺栓13进行面板之间的连接，如图4(a)(b)(c)所示。
3.使用转角条2连接柱模板不同面内的面板，使用螺栓13进行连接，如图5(a)(b)所示。转角条2的接缝应与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面板和转角条的尺寸设计和组装，通过调整面板的尺寸和数量可以实现不同尺寸的横截面呈长方形或正方形的柱模板，调整面板、转角条数量来满足不同高度大小的需要。宜自下而上采用面板和转角条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 (5)
1.一种螺栓连接式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：它由多块面板（1）和多块转角条（2）通过螺栓连接组成，所述面板（1）的两侧具有向内或向外突出的第一连接部位，所述转角条（2）以相垂直的第一面板和第二面板构成主体，转角面板的两侧突出有第二连接部位，第二连接部位和第一连接部位处在柱模板的同一侧，所述第一连接部位呈面板的侧壁状，第二连接部位呈转角件的侧壁状；第一连接部位和第二连接部位预留螺栓连接孔；面板内侧表面分布有若干凹槽；转角条的内侧表面分布有若干凹槽；相邻的第一连接部位之间、相邻的第二连接部位和第一连接部位之间均通过螺栓进行连接，所述面板和转角条选用以下几种材料制作：非金属纤维编织网和短纤维联合增强水泥基复合材料、钢丝网和非金属短纤维联合增强水泥基复合材料；所述柱模板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；所述柱模板承担部分结构荷载并减少柱体内部钢筋用量。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓连接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。
3.根据权利要求2所述的一种螺栓连接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。
4.根据权利要求2所述的一种螺栓连接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%。
5.根据权利要求1所述的一种螺栓连接式可拼装防裂防渗永久性柱模板，其特征是：所述面板间的横向接缝互相错开，转角条间的接缝和面板间的横向接缝相互错开。
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