專利名稱：疊合板用超高強超薄底板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種建筑材料。具體地說是一種面向裝配式建筑疊合板、橋梁橋面疊合板用超高強超薄底板。
背景技術(shù)：
疊合板是一種利用預(yù)制混凝土板作為底板，在其上后澆混凝土疊合層，澆筑完成后二者作為裝配整體式樓板，主要應(yīng)用于裝配式建筑和橋梁橋面疊合板等結(jié)構(gòu)。目前的疊合板底板設(shè)計尚存在如下不足之處(1)目前的疊合板底板基本上都是采用預(yù)應(yīng)力配筋設(shè)計的，預(yù)應(yīng)力構(gòu)件涉及到預(yù)應(yīng)力鋼筋的張拉等生產(chǎn)工藝，不便于疊合板底板的工業(yè)化生產(chǎn)，同時也影響著產(chǎn)品造價。(2)現(xiàn)有的疊合板底板基本采用普通強度混凝土，由于材料抗裂性能、抗沖擊性能較低，導(dǎo)致普通混凝土疊合板底板在搬運和施工期間容易開裂。傳統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力疊合板底板采用了預(yù)應(yīng)力技術(shù)，但只能在一定程度上控制裂縫擴展，不能從根本上解決混凝土材料的脆性開裂問題，解決混凝土脆性開裂的根本途徑是提高材料的抗拉強度。(3)由于普通混凝土彈性模量相對低，使得截面剛度相對較低，為了提高剛度，不得不增大底板的截面厚度，厚度增大使得后澆混凝土板內(nèi)的受力筋上移，對于結(jié)構(gòu)抗彎性能不利。另外，疊合板厚度增加，導(dǎo)致自重增大，不利于施工搬運。(4)疊合板底板位于結(jié)構(gòu)下緣，其耐久性能直接影響著結(jié)構(gòu)的整體性能，但普通混凝土耐久性相對低。發(fā)展高性能疊合板底板，特別是對于提高橋梁橋面板結(jié)構(gòu)的服役性能具有重要的工程意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有超高的強度、較薄的厚度、較高的抗裂性能的疊合板用超高強超薄底板。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明的疊合板用超高強超薄底板包括由纖維增韌水泥基復(fù)合材料制成的底板， 在底板中布設(shè)有由縱向分布筋與橫向分布的鋼筋組成的縱橫分布式鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)上有界面抗剪聯(lián)接件。本發(fā)明的疊合板用超高強超薄底板還可以包括1、所述抗剪聯(lián)接件由橫桿、底腳和豎桿組成，兩個底腳與順應(yīng)的縱向分布筋或橫向分布筋通過綁扎連接。2、所述纖維增韌水泥基復(fù)合材料以水泥質(zhì)量比為基準的組成為水泥含量為 1、硅灰含量為0. 1-0. 2、河砂含量為0. 2-0. 8、含固量40%的聚羧酸高效減水劑含量為 0. 04-0. 05、水含量為0. 2-0. 35、膨脹劑含量為0. 005、消泡劑含量為0. 005、纖維含量為 0. 015-0. 03。3、所述纖維為直徑0. 2-0. 5mm、長度為13_20mm、彈性模量為800-1800MPa的高強
3鋼纖維。4、所述硅灰中SiO2含量在90%以上。5、縱向分布筋與橫向分布的鋼筋伸出底板的邊緣構(gòu)成預(yù)留連接鋼筋，預(yù)留連接鋼筋長度為150-300mm。本發(fā)明的疊合板用超高強超薄底板的生產(chǎn)方法為由縱向分布筋與橫向分布的鋼筋捆綁組成的縱橫分布式鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)上捆綁有界面抗剪聯(lián)接件，并將鋼筋網(wǎng)置于模具中；以水泥質(zhì)量比為基準的組成比為水泥含量為1、硅灰含量為0. 1-0. 2、河砂含量為 0. 2-0. 8、含固量40%的聚羧酸高效減水劑含量為0. 04-0. 05、水含量為0. 2-0. 35、膨脹劑含量為0. 005、消泡劑含量為0. 005、纖維含量為0. 015-0. 03為原料，按照如下方法配成纖維增韌水泥基復(fù)合材料，水泥、硅灰、河砂、膨脹劑、消泡劑按比例混合后30-50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2-12分鐘，加入水、減水劑60-80轉(zhuǎn)/分鐘攪拌2-12分鐘，再加入纖維，30-50轉(zhuǎn)/分鐘攪拌3-7分鐘；纖維增韌水泥基復(fù)合材料澆注在模具中，20士2°C溫度下濕養(yǎng)護2014小時， 拆模后90士2°C溫度、濕度90%條件下養(yǎng)護48小時。本發(fā)明研制了纖維增韌的超高強高性能水泥基復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于疊合板底板設(shè)計，形成疊合板用超高強超薄底板。該底板具有超高強度、較薄的厚度、較高的抗裂性能，以及輕質(zhì)、耐久性等優(yōu)點，推廣后具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。本發(fā)明包括疊合板用超高強超薄底板、制作底板采用的專用材料——纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料、與該底板配套的界面抗剪聯(lián)接件和縱橫分布式鋼筋。高性能底板上表面為與后澆混凝土疊合層的接觸界面、下表面為板底清水屋面。該新型疊合板用底板的基材設(shè)計抗壓強度為120_150MPa，因此稱之為超高強底板。該新型疊合板底板的設(shè)計尺寸和設(shè)計厚度由施工階段的承載力設(shè)計值和吊裝荷載設(shè)計值決定，一般按雙向板尺寸設(shè)計，且設(shè)計尺寸范圍一般為1500mm-8000mm，有效設(shè)計厚度范圍為30mm 60mm，這突破了目前關(guān)于疊合板的最小厚度50mm的限制，因此稱之為超薄底板。該新型材料的特性表現(xiàn)在以下幾個方面首先，材料標準試件在軸壓作用下具有多裂紋破壞行為，在軸拉作用下，材料具有一定的應(yīng)變硬化區(qū)間，確保了該疊合板用底板具有較高的韌度。材料的初裂設(shè)計強度為6-8MPa、設(shè)計極限抗拉強度為10-15MPa。材料的設(shè)計初裂應(yīng)變?yōu)?. 0001-0. 00014，極限拉應(yīng)變?yōu)?. 002-0. 0035。該材料具有一定的抗沖擊能力，抗沖擊標準為標準試件在1. 5米高度處的25公斤落錘自由落體沖擊12-15次，才允許出現(xiàn)肉眼可見的宏觀裂紋，后直至沖擊破壞。其次，材料具有一定的耐久性能，這主要是針對橋梁橋面疊合板用底板的耐久防護要求。抗碳化指標為6個月的碳化實驗，材料的碳化深度不大于3. 5毫米；根據(jù)ASTM C 1202規(guī)范進行材料的抗氯離子侵蝕實驗，通電量不大于 300庫倫；材料經(jīng)歷凍融循環(huán)300次后，其彈性模量損失不大于5% ；材料的孔隙率不大于 0. 10毫升/克。

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加為抗剪聯(lián)接件與縱橫鋼筋布置圖；圖沘為加的左視圖；[0024]圖3為分布式鋼筋與抗剪聯(lián)接件組成示意圖；圖4為疊合板用高性能底板生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細的描述結(jié)合圖1，本發(fā)明的疊合板用超高強超薄底板的底板1包括制作底板采用的專用材料——纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料、與該底板配套的界面抗剪聯(lián)接件2和縱橫分布式鋼筋3、4。高性能底板上表面9為與后澆混凝土疊合層的接觸界面、下表面10為板底清水屋面。根據(jù)該專用材料的以上特性要求，本發(fā)明專門研制了一種纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料，以水泥質(zhì)量比為基準，其配合比為水泥含量為1、硅灰含量為0. 1-0. 2、 河砂(天然級配1.25mm篩余)含量為0. 2_0· 8、聚羧酸高效減水劑(含固量40%)含量為0. 04-0. 05、水含量為0. 2-0. 35、膨脹劑含量為0. 005、消泡劑含量為0. 005、纖維含量為 0. 015-0. 03，其中纖維為直徑0. 2-0. 5mm、長度為13_20mm、彈性模量為800_1800MPa的高強鋼纖維，水泥采用425號硅酸鹽水泥，硅灰中SiO2含量在90%以上。該疊合板用超高強超薄底板的構(gòu)造設(shè)計表現(xiàn)在第一，分布式鋼筋網(wǎng)片和板間連接設(shè)計。在底板與底板接縫之間的縱橫方向上預(yù)留了連接鋼筋并采取搭接焊的方式實現(xiàn)固聯(lián)，如圖1所示。該預(yù)留鋼筋預(yù)留長度為150-300mm，搭接焊長度應(yīng)大于等于20倍的鋼筋直徑，且不小于150mm。預(yù)留鋼筋在底板內(nèi)通長布置，形成底板內(nèi)雙向分布式鋼筋網(wǎng)。該鋼筋網(wǎng)用于板邊預(yù)留鋼筋和抗剪聯(lián)接件架立固定，同時增強該超高強超薄底板的整體剛度。 分布式鋼筋的直徑為6-10mm的普通II級鋼筋、間距為200_250mm、鋼筋保護層厚度不小于 IOmm或不小于1倍的鋼筋直徑?？v橫鋼筋交匯處5位于底板的中性面內(nèi)，可以采用綁扎方式進行固定。第二，界面抗剪設(shè)計。為了提高底板與后澆混凝土疊合層的界面聯(lián)接強度，底板上表面9設(shè)計了抗剪聯(lián)接件2，該聯(lián)接件組成如圖加和圖2b所示?？辜袈?lián)接件2由橫桿 6、底腳7和豎桿8組成，鋼筋直徑可以與分布式鋼筋直徑一致?？辜袈?lián)接件2通過兩個底腳7與順應(yīng)的縱向分布筋3或橫向分布筋4通過綁扎連接。聯(lián)接件2的實際布置數(shù)量應(yīng)根據(jù)界面抗剪抗滑移計算理論或工程經(jīng)驗進行確定，在確定了抗剪聯(lián)接件數(shù)量之后將其均勻地布置在底板上，并按照構(gòu)造要求與分布式鋼筋網(wǎng)連接固定。為了便于底板上表面布筋，該抗剪聯(lián)接件應(yīng)布置為縱橫一致，如圖1和3所示。該疊合板用超高強超薄底板的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，是依據(jù)國家結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范《GB 50010-2002》和規(guī)程《CECS 38 :2004))中關(guān)于纖維混凝土受彎構(gòu)件的受彎承載能分析要求， 根據(jù)纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料的拉壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進行計算。設(shè)計時取該底板基底開裂為正常使用極限狀態(tài)。按照((GB 50010-2002》的8. 2. 2條和((CECS 38 :2004)) 的8. 3條的有關(guān)規(guī)定驗算其變形。據(jù)此確定高性能底板的最小設(shè)計厚度，確定聯(lián)接件2的橫桿長度6底腳長度7、豎桿高度8。根據(jù)裝配式框架構(gòu)造，確定底板間預(yù)留鋼筋的搭接設(shè)計長度。該疊合板用超高強超薄底板在施工階段應(yīng)設(shè)有可靠支撐，按15-18平方米范圍設(shè)置 1根臨時支撐，支撐頂端設(shè)置縱橫分布梁支撐，支撐的具體設(shè)置根據(jù)底板的變形計算確定。下面是一個具體實施例。1.纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料的配合比實施方案[0033] 該疊合板用超高強超薄底板的基材為纖維增韌超高強高性能水泥基復(fù)合材料，其配合比(重量比)實施方案為
權(quán)利要求1.一種疊合板用超高強超薄底板，其特征是包括由纖維增韌水泥基復(fù)合材料制成的底板，在底板中布設(shè)有由縱向分布筋與橫向分布的鋼筋組成的縱橫分布式鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)上有界面抗剪聯(lián)接件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疊合板用超高強超薄底板，其特征是所述纖維為直徑 0. 2-0. 5mm、長度為13_20mm、彈性模量為800_1800MPa的高強鋼纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的疊合板用超高強超薄底板，其特征是所述抗剪聯(lián)接件由橫桿、底腳和豎桿組成，兩個底腳與順應(yīng)的縱向分布筋或橫向分布筋通過綁扎連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的疊合板用超高強超薄底板，其特征是所述抗剪聯(lián)接件由橫桿、底腳和豎桿組成，兩個底腳與順應(yīng)的縱向分布筋或橫向分布筋通過綁扎連接；縱向分布筋與橫向分布的鋼筋伸出底板的邊緣構(gòu)成預(yù)留連接鋼筋，預(yù)留連接鋼筋長度為150-300mm。
專利摘要本實用新型提供的是一種疊合板用超高強超薄底板。包括由纖維增韌水泥基復(fù)合材料制成的底板，在底板中布設(shè)有由縱向分布筋與橫向分布的鋼筋組成的縱橫分布式鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)上有界面抗剪聯(lián)接件。本實用新型研制了纖維增韌的超高強高性能水泥基復(fù)合材料，并將其應(yīng)用于疊合板底板設(shè)計，形成疊合板用超高強超薄底板。該底板具有超高強度、較薄的厚度、較高的抗裂性能，以及輕質(zhì)、耐久性等優(yōu)點，推廣后具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
文檔編號E01D19/12GK201972287SQ20112000191
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者吳香國, 姜旭東 申請人:哈爾濱工程大學(xué)