一种装配式抗爆防护板结构及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种装配式抗爆防护板结构及其制备方法，该防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括做为内层的钢板(3)、做为中间层的超高性能混凝土层(2)和做为外层的泡沫铝层(1)，所述钢板与超高性能混凝土层浇筑成整体，所述泡沫铝层与超高性能混凝土层通过结构胶粘结，所述钢板的背面焊有U形耗能钢片和装配挂钩。本发明专利技术利用泡沫铝对爆炸冲击波能量卓越的吸收能力，超高性能混凝土的高延性，以及钢板与其背面的U形耗能钢片的高韧性和变形耗能能力，达到保障重要承重构件的安全的目的。同时，本发明专利技术具有节约成本、质量可控和施工方便的优点。

An assembly type anti explosion protective plate structure and its preparation method

The invention discloses an assembling type explosion protection plate structure and a preparation method of the protective plate structure is composed of a plurality of assembled explosion protection plate monomer combination, wherein each block assembly in explosion protection monomer comprises as the inner plate (3), as the middle layer of ultra high performance concrete the layer (2) and for the aluminum foam outer layer (1), the steel plate and ultra high performance concrete pouring layer as a whole, the foam aluminum layer and ultra high performance concrete layer through structural adhesive bonding, welding on the back of the steel plate with U shaped steel sheet and energy assembly hook. The invention achieves the purpose of ensuring the safety of important load-bearing components by utilizing the excellent absorption ability of aluminum foam to blast shock wave, the high ductility of ultra high performance concrete, and the high toughness and deformation energy dissipation capacity of the U shaped energy dissipation steel sheet on the back side of the steel plate. At the same time, the invention has the advantages of cost saving, quality control and convenient construction.

【技术实现步骤摘要】
一种装配式抗爆防护板结构及其制备方法
本专利技术涉及一种土木工程结构物承重构件的抗爆防护技术，属于土木工程的防灾减灾

技术介绍
近年来，世界各地恐怖事件频发，大型房屋建筑、桥梁等重要公共设施均成为恐怖分子的首要爆炸破坏目标，其手段包括了汽车炸弹、人体炸弹等，造成了结构的破坏和人员伤亡。此外，偶然爆炸事件，例如油罐车、烟花爆竹货车在运输途中的爆炸、工厂粉尘爆炸、加油站爆炸均造成了大量结构物坍塌和人员伤亡，其社会影响恶劣，已受到了广泛的重视。更为重要的是，随着国际形势的逐步紧张，大型结构物如桥梁、电站以及重要机关大楼均可能在战争期间成为攻击目标，其破坏带来的损失是不可估量的。桥墩、柱子和剪力墙等是大型结构物的承重构件，在爆炸荷载下，无抗爆防护措施的承重构件很容易破坏，其破坏的后果是灾难性的，往往导致结构物的倒塌，丧失功能。因此，目前承重构件的抗爆防护研究在国内外受到广泛关注。在需要进行抗爆防护的结构外层包钢是最典型的做法，但此做法通常因为没有考虑冲击波的反射叠加特性，抗爆防护效果一般。此外加厚混凝土层，增加整体刚度也是一种较为普遍的做法，然而此做法常因施工质量不佳，在接触爆炸或近场爆炸时，抗爆防护效果不佳，且施工成本较大。近年来，研究发现泡沫铝对爆炸冲击波能量有着卓越的吸收能力，能较大程度地减小峰值应力，在爆炸冲击波的反射叠加的情况下也表现出良好的吸收能量的能力，但单独作为抗爆防护层并不能起到最好的效果，通常作为夹层或表层作为抗爆防护层。另外，超高性能混凝土由于钢纤维的存在，具有高延性、高韧性和高断裂能的特点，也逐步被用作抗爆防护层。装配式构件由于施工质量可控，施工周期短，全寿命周期成本低等特点在国内外被广泛推广，已经在房屋建筑行业成为主流的建造模式，桥梁结构的装配化也在高速发展中。为适应装配化的进程，抗爆防护产品也应遵循行业发展，结合装配化的优势发展。装配式的抗爆防护板产品不仅适用于新建结构，对于已建成的结构物也具有良好的兼容性。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种装配式抗爆防护板结构及其施工方法。目前国内并未出台房屋及桥梁结构的抗爆设计规范，而爆炸事件频发，造成了重大损失，已引起了广泛的重视。新建或已建成的结构物有抗爆防护需求时，其施工成本巨大，且由于现场施工质量的不可控性，传统的抗爆防护措施并没有很好的效果。本专利技术通过工厂预制、现场装配的形式，将三种抗爆性能突出的材料组合成抗爆防护板，不仅节约成本，还达到了施工方便、质量可控和保障重要承重构件的安全的目的。技术方案：本专利技术的装配式抗爆防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括做为内层的钢板、做为中间层的超高性能混凝土层和做为外层的泡沫铝层。其中：所述泡沫铝层的厚度为5-15cm。所述钢板的厚度为2cm～4cm。所述钢板的背面焊有U形耗能钢片，所述U形耗能钢片的厚度为0.5-1.5cm，U形耗能钢片的开口的间距应保证安装完成后与被防护的结构表面贴合；所述U形耗能钢片布置间距为300～600mm，数量视实际情况而定。所述钢板的外面四边角部区域焊有装配挂钩，上排装配挂钩的上边缘与钢板齐平，下排装配挂钩的底边缘距钢板底边有一个挂钩高度的距离。所述装配挂钩的上部带有灌胶孔，装配挂钩还配套设有挂钩座，在挂钩座的另一面设有钢棒；所述钢棒通过预埋或植筋的方式固定于承重结构中，挂钩座位于承重结构表面。所述钢棒的长度为500-1000mm。所述钢板的内侧面固定有十字形剪力钉；所述十字形剪力钉的高度与超高性能混凝土层的厚度一致，各十字形剪力钉的间距为200mm～400mm。所述超高性能混凝土层厚度为4～8cm，为掺钢纤维的高强混凝土层，其每立方米的重量配方如下：水泥696.8-706.8kg硅灰205.6-215.6kg石英砂815.7-825.7kg减水剂16.5-18.5kg水159.0-169.0kg钢纤维151.0-161.0kg石英粉254.8-264.8kg。本专利技术的装配式抗爆防护板结构的制备方法按以下步骤进行：1)根据实际结构尺寸确定防护板的尺寸，进行钢板切割；2)确定装配挂钩和U形耗能钢片的位置，在钢板外侧面焊接装配挂钩和U形耗能钢片；3)在钢板内侧面焊接十字形剪力钉；4)在钢板内侧面上浇筑超高性能混凝土层，并进行不少于7天的养护；5)在超高性能混凝土层上通过结构胶粘结泡沫铝层；6)将挂钩座与钢棒焊接，将钢棒预埋或植入需要进行防护的结构中，挂钩座位于需要进行防护的结构表面；7)将预制好的防护板运至施工现场，装配时，预先将灌胶管插入装配挂钩的灌胶孔中，待防护板的装配挂钩放入挂钩座后注入结构胶，形成固结。有益效果：本专利技术利用泡沫铝对爆炸冲击波能量卓越的吸收能力，超高性能混凝土的高延性，以及钢板与其背面的U形耗能钢片的高韧性和变形耗能能力，能够有效吸收爆炸冲击波的能量，大幅减小爆炸荷载作用下结构物承重构件的动力响应，减小土木工程中承重构件在接触爆炸与非接触爆炸下的损伤，达到保障重要承重构件的安全的目的。同时，本专利技术适用于有抗爆需求的新建以及已建成的结构物，可在工厂完成预制，运至现场进行装配，具有节约成本、质量可控和施工方便的优点。附图说明图1为本专利技术的三维示意图。图2为本专利技术的三维剖切图。图3为本专利技术的固定装置示意图。图4为本专利技术在桥墩上的实例图。图中有：泡沫铝层1，超高性能混凝土层2，钢板3，装配挂钩4，U形耗能钢片5，十字形剪力钉6，挂钩座7，钢棒8。具体实施方式本专利技术的一种装配式抗爆防护板结构由内向外包括钢板、超高性能混凝土层和泡沫铝层；所述钢板与超高性能混凝土层浇筑成整体；泡沫铝层与超高性能混凝土层通过结构胶粘结。泡沫铝层的厚度为5-15cm。钢板的厚度为2cm～4cm,钢板的背面焊有U形耗能钢片,U形耗能钢片厚度为0.5-1.5cm，高度应保证安装完成后与结构表面贴合，布置间距为300～600mm，数量视实际情况而定,所述钢板的背面四边角部区域焊有装配挂钩，装配挂钩上部带有灌胶孔。装配挂钩配套有挂钩座，装配挂钩的上排上边缘与板齐平，下排挂钩底边缘距板底边一个挂钩高度的距离。挂钩座与钢棒焊接，通过预埋或植筋的方式固定于承重结构表面。钢棒的长度为500-1000mm。钢板的正面焊有十字形剪力钉，十字形剪力钉的高度与超高性能混凝土层的厚度一致。超高性能混凝土层为掺钢纤维的高强混凝土层，其配方如下(每立方米的重量)：水泥696.8-706.8kg硅灰205.6-215.6kg石英砂815.7-825.7kg减水剂16.5-18.5kg水159.0-169.0kg钢纤维151.0-161.0kg石英粉254.8-264.8kg。所述超高性能混凝土层的厚度为4～8cm。本专利技术的一种装配式抗爆防护板结构的施工方法，按以下步骤进行：(1)根据实际结构尺寸确定防护板的尺寸，进行钢板切割；(2)确定装配挂钩和U形耗能钢片的位置，在钢板背面焊接装配挂钩和U形耗能钢片；(3)在钢板正面焊接十字形剪力钉；(4)在钢板上浇筑超高性能混凝土层，并进行不少于7天的养护；(5)在超高性能混凝土层上粘结泡沫铝层；(6)将挂钩座与钢棒焊接，预埋或植入需要进行防护的结构中；(7)将预制好的防护板运至施工现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：该防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括做为内层的钢板(3)、做为中间层的超高性能混凝土层(2)和做为外层的泡沫铝层(1)。

【技术特征摘要】
1.一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：该防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括做为内层的钢板(3)、做为中间层的超高性能混凝土层(2)和做为外层的泡沫铝层(1)。2.根据权利要求1所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述泡沫铝层(1)的厚度为5-15cm。3.根据权利要求1所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述钢板(3)的厚度为2cm～4cm。4.根据权利要求3所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述钢板(3)的背面焊有U形耗能钢片(5)，所述U形耗能钢片(5)的厚度为0.5-1.5cm，U形耗能钢片的开口的间距应保证安装完成后与被防护的结构表面贴合；所述U形耗能钢片(5)布置间距为300～600mm，数量视实际情况而定。5.根据权利要求4所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述钢板(3)的外面四边角部区域焊有装配挂钩(4)，上排装配挂钩(4)的上边缘与钢板(3)齐平，下排装配挂钩(4)的底边缘距钢板(3)底边有一个挂钩高度的距离。6.根据权利要求5所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述装配挂钩(4)的上部带有灌胶孔，装配挂钩(4)还配套设有挂钩座(7)，在挂钩座(7)的另一面设有钢棒(8)；所述钢棒(8)通过预埋或植筋的方式固定于承重结构中，挂钩座(7)位于承重结构表面。7.根据权利要求6所述的一种装配式抗爆防护板结构，其特征在于：所述钢棒(8)的长度为500-1000mm。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗周红，钱海敏，甘露，刘路，院素静，李明鸿，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32