CN119498211A - 一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板及其制作工艺，包括本体，本体包括面板、横肋、纵肋，面板为矩形，横肋、纵肋分别沿着面板的宽度、长度方向延伸并设置在面板的两侧，面板上设有多个漏缝槽，漏缝槽的长度方向沿着面板的长度方向设置，面板、横肋、纵肋的上端面齐平，横肋和纵肋的下端面低于面板的下端面；纵肋的下端面为向上凹陷成拱形的弧形面；漏缝板还包括多根玻璃纤维筋，在横肋和纵肋内均设置玻璃纤维筋，横肋内的玻璃纤维筋和纵肋内的玻璃纤维筋相互搭接，漏缝槽之间的面板内设置沿着面板长度方向延伸的玻璃纤维筋；本体的材料为干硬性混凝土。本发明自重轻、耐腐蚀、造价低、制作工艺较简单且制作周期短，属于养殖业辅助设备技术领域。

Description

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板及其制作工艺

技术领域

本发明涉及养殖业辅助设备领域，具体涉及一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板及其制作工艺。

背景技术

在绿色农业的时代背景下，大体量的现代化环保、节能猪舍的建设是生猪养殖业的必然发展趋势，而漏缝板作为集中式猪舍排污系统中最重要的养废分离设备之一，其性能的优劣对整个猪舍系统的建设和运营至关重要。目前，传统的钢筋混凝土漏缝板是大多数集中式猪舍的选择，它存在以下三个问题：(1)板厚较大，导致漏缝板重量较重；(2)钢筋用量较大，造价仍有优化的空间；(3)猪舍环境下钢筋易受腐蚀。

作为一种复合材料，纤维增强复合材料筋(以下简称：复材筋)具有强度高、重量轻和耐腐蚀性好等优点。另外，相比于纤维增强复合板材、织物和网格，复材筋可不经过涂抹或浸润胶水的工序而直接用于混凝土构件中，具有施工简便的优点，且其表面往往经过喷砂处理，能较好地与混凝土粘结。

干硬性混凝土，与普通混凝土相比，干硬性混凝土具有流动性小，水化热低，硬化速度快，早期强度高，降低工程造价和缩短工期等特点。干硬性混凝土常用在预制混凝土制品及构件、混凝土空心砌块、路面板、路面板、路面砖等工程。其具有工厂生产线批量生产，立即脱模养护的特性，达到缩短工期，节约成本的效果。然而现有技术中并未使用这种材料用于批量生产制作猪舍漏缝板。

如何在自重、性能、强度、造价中平衡，是猪舍漏缝板设计的关键。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板及其制作工艺，该漏缝板在减少板厚，复材筋代替钢筋的情况下仍维持较好的力学指标。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，包括本体，本体包括面板、横肋、纵肋，面板为矩形，横肋沿着面板的宽度方向延伸并设置在面板的两侧，纵肋沿着面板的长度方向延伸并设置在面板的两侧，面板上设有多个漏缝槽，漏缝槽的长度方向沿着面板的长度方向设置，面板、横肋、纵肋的上端面齐平，横肋和纵肋的下端面低于面板的下端面；纵肋的下端面为向上凹陷成拱形的弧形面；漏缝板还包括多根玻璃纤维筋，在横肋和纵肋内均设置玻璃纤维筋，横肋内的玻璃纤维筋和纵肋内的玻璃纤维筋相互搭接，漏缝槽之间的面板内设置沿着面板长度方向延伸的玻璃纤维筋；本体的材料为干硬性混凝土。

作为一种优选，玻璃纤维筋分为矩形玻璃纤维筋、条形玻璃纤维筋、弧形玻璃纤维筋；横肋内设置一个竖直方向立起的矩形玻璃纤维筋；纵肋内设置位于上侧的一根条形玻璃纤维筋和位于下侧的一根弧形玻璃纤维筋，弧形玻璃纤维筋的弧度与纵肋的下端面的弧度相应；面板内相邻行漏缝槽之间均设置一根条形玻璃纤维筋。

作为一种优选，纵肋内的玻璃纤维筋与横肋内的玻璃纤维筋通过绑扎连接。

作为一种优选，漏缝槽的数量为六个，沿着宽度方向排列成三行，沿着长度方向排列成两列。

作为一种优选，玻璃纤维筋的表面经过喷砂处理。

作为一种优选，玻璃纤维筋的保护层厚度≥15mm。

作为一种优选，玻璃纤维筋极限抗拉强度≥800MPa，弹性模量≥40GPa。

作为一种优选，干硬性混凝土的力学指标为抗压强度≥40MPa，弹性模量≥32.5GP，抗折强度≥4MPa。

作为一种优选，漏缝板的长度为3000mm，宽度为600mm；纵肋跨中高度为55mm，净矢高为55mm，拱净跨径长2720mm；面板高度为55mm，横肋的高度为110mm；每条漏缝槽的宽度为25mm，长度为1280mm；纵肋中，上、下两根玻璃纤维筋的直径分别为8mm、12mm；面板中的玻璃纤维筋的直径为8mm；横肋内的玻璃纤维筋直径为8mm，围成长500mm、高60mm的矩形。

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板的制作工艺，包括如下步骤：

(1)准备漏缝板模具，并放置到混凝土振动台上；

(2)对位于纵肋内的双层玻璃纤维筋进行绑扎，绑扎完后放置到模具上，面板上的玻璃纤维筋则直接放置即可；

(3)拌制干硬性混凝土，浇筑到漏缝板模具中，并振动密实；

(4)漏缝板脱模后进行常规养护或高温蒸养；

(5)安装漏缝板；

(6)在漏缝板两端空隙处灌注细石混凝土。

本发明的原理是：

针对传统钢筋混凝土漏缝板所存在的问题，考虑猪舍漏缝板的受力状态及其承载力极限状态和正常极限状态的要求，根据所选用的玻璃纤维筋和干硬性混凝土的力学性能，开展拱形板肋的加载试验，并建立起经试验数据验证的拱形板肋有限元模型，确定出最优的拱形板肋形状。进而，在现有常规猪舍漏缝板平面尺寸的基础上，建立玻璃纤维筋拱形肋漏缝板有限元模型，提出最优化的采用玻璃纤维筋和干硬性混凝土的新型的拱形肋猪舍漏缝板的形式，并提出其制作工艺。

本发明具有如下优点：

1.本发明漏缝板通过设定特定的结构、选材、尺寸，整体具有自重轻、耐腐蚀、造价低、制作工艺较简单且制作周期短的优点。

2.本发明漏缝板充分利用了玻璃纤维复材筋质量轻、抗拉强度高、耐腐蚀性能好，和干硬性混凝土硬化快、拆模快、能有效缩短制作周期的特性。

3.漏缝板纵肋跨中厚度仅为55mm，与传统110mm厚的钢筋混凝土漏缝板相比，自重降低了20％～30％，大大降低了猪舍结构的自重，特别适用于多层猪舍建筑。

4.玻璃纤维复材筋代替钢筋，使得漏缝板的总体造价降低约20％。

5.漏缝板所选用的玻璃纤维复材筋在酸、碱环境下抗拉强度损失率很小，面对猪舍环境表现出耐腐蚀性好的优点。

6.制作均是采用的常规工艺，简单便捷。

7.采用拱形纵肋，以减轻漏缝板的自重。同时，结合以在漏缝板铺装完成后在其端部缝隙中浇筑细石混凝土固定其端部的措施，确保漏缝板在常规受力状态仍能满足其承载力和变形的要求。

附图说明

图1是本发明漏缝板的立体图。

图2是本发明漏缝板另一视角的立体图。

图3是本发明漏缝板的配筋图。

图4是图3中1-1的剖面图。

图5是图3中2-2的剖面图。

图6是图3中3-3的剖面图。

图7是图3中4-4的剖面图。

图8是设计阶段纵肋的正视图，单位mm。

图9是设计阶段纵肋的端部剖面图，单位mm。

图10是设计阶段纵肋的中部剖面图，单位mm。

图11是四点弯曲加载试验装置。

图12是端部固定装置。

图13是有限元分析与试验结果荷载-挠度曲线图。

图14是端部空隙0mm试件有限元应力云图。

图15是端部空隙2mm试件有限元应力云图。

图16是试件端部空隙为0mm有限元应力云图。

图17是试件端部空隙为2mm有限元应力云图。

1-本体、2-面板的横向部分、3-横肋、4-面板的纵向部分、5-纵肋、6-漏缝槽。

B＝600mm，为漏缝板的宽度。

L＝3000mm，为漏缝板的长度。

b1＝25mm，为漏缝槽宽度；l＝1280mm，为漏缝槽长度。

b2＝160mm，为面板的横向部分的宽度；h1＝55mm，为面板的高度。

b3＝125mm，为纵肋宽度。

h2＝110mm，为横肋的高度和纵肋两端的高度。

b4＝140mm，为横肋的宽度。

b5＝137.5mm，为面板的纵向部分的宽度。

b6＝2720mm，为纵肋净跨径。

K1-直径为8mm的条形玻璃纤维筋；K2-直径为12mm的弧形玻璃纤维筋；K3-直径为8mm的条形玻璃纤维筋；K4-直径为8mm的矩形玻璃纤维筋；c为玻璃纤维筋的保护层厚度。

具体实施方式

下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

实施例一

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，包括本体，本体包括面板、横肋、纵肋，面板为矩形，横肋沿着面板的宽度方向延伸并设置在面板的两侧，纵肋沿着面板的长度方向延伸并设置在面板的两侧，面板上设有多个漏缝槽，漏缝槽的长度方向沿着面板的长度方向设置，面板、横肋、纵肋的上端面齐平，横肋和纵肋的下端面低于面板的下端面；纵肋的下端面为向上凹陷成拱形的弧形面；漏缝板还包括多根玻璃纤维筋，在横肋和纵肋内均设置玻璃纤维筋，横肋内的玻璃纤维筋和纵肋内的玻璃纤维筋相互搭接，漏缝槽之间的面板内设置沿着面板长度方向延伸的玻璃纤维筋；本体的材料为干硬性混凝土。

玻璃纤维筋分为矩形玻璃纤维筋、条形玻璃纤维筋、弧形玻璃纤维筋；横肋内设置一个竖直方向立起的矩形玻璃纤维筋；纵肋内设置位于上侧的一根条形玻璃纤维筋和位于下侧的一根弧形玻璃纤维筋，弧形玻璃纤维筋的弧度与纵肋的下端面的弧度相应；面板内相邻行漏缝槽之间均设置一根条形玻璃纤维筋。

纵肋内的玻璃纤维筋与横肋内的玻璃纤维筋通过绑扎连接。

漏缝槽的数量为六个，沿着宽度方向排列成三行，沿着长度方向排列成两列。

玻璃纤维筋的表面经过喷砂处理，与干硬性混凝土能够形成较好的粘结。

玻璃纤维筋的保护层厚度≥15mm。

玻璃纤维筋极限抗拉强度≥800MPa，弹性模量≥40GPa。

常规养护28天后的干硬性混凝土的力学指标为抗压强度≥40MPa，弹性模量≥32.5GP，抗折强度≥4MPa。

漏缝板的长度为3000mm，宽度为600mm；纵肋跨中高度为55mm，净矢高为55mm，拱净跨径长2720mm；面板高度为55mm，横肋的高度为110mm；每条漏缝槽的宽度为25mm，长度为1280mm；纵肋中，上、下两根玻璃纤维筋的直径分别为8mm、12mm；面板中的玻璃纤维筋的直径为8mm；横肋内的玻璃纤维筋直径为8mm，围成长500mm、高60mm的矩形。

本发明自重轻、耐腐蚀好、造价低廉和制作简单，适合用于大体量的猪舍的建设。

实施例二

一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板的制作工艺，包括如下步骤：

(1)准备漏缝板模具，并放置到混凝土振动台上；

(2)对位于纵肋内的双层玻璃纤维筋进行绑扎，绑扎完后放置到模具上，面板上的玻璃纤维筋则直接放置即可；工程施工的时候都会在底部设置垫块做保护层厚度，直接放置的意思是放到垫块上；

(3)拌制干硬性混凝土，浇筑到漏缝板模具中，并振动密实；

(4)漏缝板脱模后进行常规养护或高温蒸养；

(5)安装漏缝板；

(6)在漏缝板两端空隙处灌注细石混凝土。

本实施例未提及部分同实施例一。

试验过程如下：先对纵肋进行试验，然后用有限元模拟结果对比纵肋试验结果证明有限元模拟过程可行并正确，再利用有限元方法模拟完整的漏缝板的尺寸。

首先针对一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板中最重要的拱形纵肋开展四点弯曲试验，纵肋的具体尺寸和配筋情况见图8-图10。

试验针对两种不同的工况开展：(1)拱形纵肋两端完全固定；(2)拱形纵肋两端各留有2mm的空隙，用以模拟漏缝板铺设时端部细石混凝土浇筑所产生的施工误差或者在使用过程中由于干缩等原因导致细石混凝土可能产生的收缩。本试验采用自主设计的一种端部固定装置来实现以上拱形纵肋的两种端部固定模式。四点弯曲加载试验装置见图11，端部固定装置见图12。

试验加载过程参照漏缝板加载试验方法进行：

(1)将拱形纵肋放置在加载台座上，并进行对中；

(2)调整端部固定器的钢块，实现对拱形纵肋端部的完全固定或者端部预定空隙的设置；

(3)加载，加载方式为四点加载；

(4)采用分级加载，每加一级记录相关数据，加载制度如下：

①预加载：预加载的荷载为1kN，待确认试验板肋与试验机接触良好以及量测装置工作正常后，将荷载卸载至零；

②正式加载：每级荷载为1kN，每级荷载持荷2min后采集试验数据。

最终的试验和基于ABAQUS的有限元分析结果如下表和图13所示：

注：极限荷载为板肋所能承受的最大荷载，极限跨中挠度为极限荷载作用对应的板肋跨中挠度。

对比漏缝板肋加载试验结果与有限元分析结果可知：试验结果与有限元分析结果比较吻合，证明利用ABAQUS平台设计优化漏缝板的方法可行并正确。

在拱形纵肋有限元模型的基础上对漏缝板进行有限元分析，优化其截面尺寸和玻璃纤维筋的配置，最终得到优化后的漏缝板如本实施例一。

对实施例一的漏缝板进行有限元模拟结果如下：

1)漏缝板两端完全固定即无空隙时，对漏缝板面板施加10kN的均布荷载，漏缝板的挠度为13.46mm，漏缝板处于完好状态。

2)漏缝板两端各留有2mm空隙时，对漏缝板面板施加10kN的均布荷载，漏缝板的挠度为25.51mm，漏缝板处于完好状态。

以上两种工况均满足常规猪舍漏缝板在10kN均布荷载时，跨中挠度变形小于简支跨度的1/100＝29mm的变形要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，包括本体，本体包括面板、横肋、纵肋，面板为矩形，横肋沿着面板的宽度方向延伸并设置在面板的两侧，纵肋沿着面板的长度方向延伸并设置在面板的两侧，面板上设有多个漏缝槽，漏缝槽的长度方向沿着面板的长度方向设置，面板、横肋、纵肋的上端面齐平，横肋和纵肋的下端面低于面板的下端面，其特征在于：纵肋的下端面为向上凹陷成拱形的弧形面；漏缝板还包括多根玻璃纤维筋，在横肋和纵肋内均设置玻璃纤维筋，横肋内的玻璃纤维筋和纵肋内的玻璃纤维筋相互搭接，漏缝槽之间的面板内设置沿着面板长度方向延伸的玻璃纤维筋；本体的材料为干硬性混凝土。

2.按照权利要求1所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：玻璃纤维筋分为矩形玻璃纤维筋、条形玻璃纤维筋、弧形玻璃纤维筋；横肋内设置一个竖直方向立起的矩形玻璃纤维筋；纵肋内设置位于上侧的一根条形玻璃纤维筋和位于下侧的一根弧形玻璃纤维筋，弧形玻璃纤维筋的弧度与纵肋的下端面的弧度相应；面板内相邻行漏缝槽之间均设置一根条形玻璃纤维筋。

3.按照权利要求2所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：纵肋内的玻璃纤维筋与横肋内的玻璃纤维筋通过绑扎连接。

4.按照权利要求2所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：漏缝槽的数量为六个，沿着宽度方向排列成三行，沿着长度方向排列成两列。

5.按照权利要求1所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：玻璃纤维筋的表面经过喷砂处理。

6.按照权利要求1所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：玻璃纤维筋的保护层厚度≥15mm。

7.按照权利要求1所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：玻璃纤维筋极限抗拉强度≥800MPa，弹性模量≥40GPa。

8.按照权利要求1所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：干硬性混凝土的力学指标为抗压强度≥40MPa，弹性模量≥32.5GP，抗折强度≥4MPa。

9.按照权利要求4所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板，其特征在于：漏缝板的长度为3000mm，宽度为600mm；纵肋跨中高度为55mm，净矢高为55mm，拱净跨径长2720mm；面板高度为55mm，横肋的高度为110mm；每条漏缝槽的宽度为25mm，长度为1280mm；纵肋中，上、下两根玻璃纤维筋的直径分别为8mm、12mm；面板中的玻璃纤维筋的直径为8mm；横肋内的玻璃纤维筋直径为8mm，围成长500mm、高60mm的矩形。

10.按照权利要求1至9中任一项所述的一种玻璃纤维筋拱形肋猪舍漏缝板的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤：

(1)准备漏缝板模具，并放置到混凝土振动台上；

(2)对位于纵肋内的双层玻璃纤维筋进行绑扎，绑扎完后放置到模具上，面板上的玻璃纤维筋则直接放置即可；

(3)拌制干硬性混凝土，浇筑到漏缝板模具中，并振动密实；

(4)漏缝板脱模后进行常规养护或高温蒸养；

(5)安装漏缝板；

(6)在漏缝板两端空隙处灌注细石混凝土。