高抗拉透水混凝土三明治结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了高抗拉透水混凝土三明治结构及制备方法，包括透水混凝土结构主体、土工格栅加筋层和粘结层；所述透水混凝土结构主体内受拉区铺一层或间隔铺设多层土工格栅加筋层；各土工格栅加筋层的上下表面均涂覆粘结层；所述透水混凝土结构主体内分布有纤维材料；土工格栅加筋层的网格空隙内填满分布有纤维材料的透水混凝土。本发明专利技术利用土工格栅加筋层、粘结层、纤维材料以及透水混凝土共同作用，来提高透水混凝土三明治结构的抗拉强度。另外，本发明专利技术施工简单且灵活，成本经济，对扩大透水混凝土的应用范围，促进我国海绵城市建具有重要意义。

Sandwich Structure and Preparation Method of High Tensile Permeable Concrete

The invention discloses a high-tension permeable concrete sandwich structure and a preparation method, including a permeable concrete structure main body, a geogrid reinforced layer and a bonding layer; a multi-layer geogrid reinforced layer is laid or spaced in the tension area of the main body of the permeable concrete structure; and the upper and lower surfaces of each geogrid reinforced layer are coated with adhesion. The main body of the pervious concrete structure is provided with fibre materials, and the mesh space of the geogrid reinforced layer is filled with pervious concrete with fibre materials. The present invention uses geogrid reinforced layer, bonding layer, fiber material and permeable concrete to improve the tensile strength of permeable concrete sandwich structure. In addition, the construction of the invention is simple, flexible and cost-effective, which is of great significance for expanding the application scope of pervious concrete and promoting the construction of sponge cities in China.

【技术实现步骤摘要】
高抗拉透水混凝土三明治结构及制备方法
本专利技术涉及构建智慧型海绵城市的建筑材料领域，特别涉及一种高抗拉透水混凝土三明治结构及制备方法。
技术介绍
透水混凝土是由特定级配的水泥、粗骨料、掺合料、外加剂按照一定比例拌和而成的生态混凝土。透水混凝土连续孔隙的存在可有效解决城市的积水和结构的水损坏，促进城市和自然的水循环。其吸热储热效果显著，可有效缓解城市的热岛效应。多孔的结构还可以吸声降噪，减轻城市的噪声污染。大孔隙的存在也使得透水混凝土的抗冻融能力高于一般混凝土。随着我国海绵城市建设进程的不断推进，透水混凝土结构将由于其生态优势被广泛应用到市政工程建设中。透水混凝土多孔隙的结构特征带来诸多优势的同时也存在一定的不足：抗拉强度低，抗裂性能差。这限制了透水混凝土的应用范围，使得透水混凝土不能利用其排水优势更好的应用到诸如排水挡墙和排水管桩等受力结构中。现阶段透水混凝土多用于人行道、停车场的铺筑，用作荷载路面时多出现开裂。现有研究从材料组成和配合比出发得出水灰比、骨料粒径、纤维类型及长度等因素均是影响透水混凝凝土抗弯拉强度的重要因素，通过改善上述因素，也只能将抗弯拉强度从2MPa提高到3MPa左右，还是难以满足《CJJ37－2012城市道路工程设计规范》中对快速路、主干路抗折强度不得低于5.0MPa的要求。为进一步提高透水混凝土的抗拉性能，可在透水混凝土内部设置加筋材料。如中国专利技术专利(公开号CN104446076A)公开的一种透水钢筋混凝土，其是将透水混凝土与防腐钢筋相结合，但由于透水混凝土不同于常规混凝土，透水混凝土内的钢筋在长期频繁的水循环作用下易腐蚀，所以，该透水钢筋混凝土需要对防腐钢筋进行严密的覆盖包裹，施工工艺复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种施工简单、成本经济的高抗拉透水混凝土三明治结构及制备方法。本专利技术提供的高抗拉透水混凝土三明治结构，包括透水混凝土结构主体、土工格栅加筋层和粘结层；所述透水混凝土结构主体内受拉区铺设一层或间隔铺设多层土工格栅加筋层；各土工格栅加筋层的上下表面均涂覆粘结层；所述透水混凝土结构主体内分布有纤维材料；土工格栅加筋层的网格空隙内填满分布有纤维材料的透水混凝土。所述受拉区指透水混凝土结构主体易受拉破坏的区域。进一步的，透水混凝土结构主体由水泥、粉煤灰、粗骨料、水以及减水剂拌和制备。作为一种优选方案，透水混凝土结构主体制备时，水胶比为0.26～0.30；水泥为标号为普通硅酸盐水泥，用量为410kg/m3～438kg/m3；粉煤灰为一级粉煤灰，用量为51kg/m3～77kg/m3；粗骨料为粒径范围5mm～15mm的级配碎石，用量为1400kg/m3～1800kg/m3；减水剂为减水率不小于25％的液体聚羧酸高效减水剂，用量为2kg/m3～8kg/m3。作为优选，纤维材料长度为18mm～20mm，其体积占整个透水混凝土结构主体体积的0.1％～0.3％。进一步的，纤维材料为玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维。作为优选，土工格栅加筋层采用聚丙烯双向土工格栅，所采用聚丙烯双向土工格栅的抗拉强度不低于40kN/m。作为优选，粘结层采用常温固化环氧树脂胶。本专利技术中，土工格栅加筋层设置在透水混凝土结构主体的受拉区，并按受拉方向布置，即铺设土工格栅加筋层时，应保证土工格栅加筋层的受拉方向与透水混凝土结构主体的受拉方向一致。当间隔铺设多层土工格栅加筋层，可进一步增加透水混凝土结构主体的抗拉强度。由于纤维材料尤其是玄武岩纤维和水泥的相容性好，在透水混凝土结构主体内均匀分布纤维材料，可有效提高透水混凝土结构主体的水泥基体抗拉强度。本专利技术提供的高抗拉透水混凝土三明治结构的制备方法，当铺设一层土工格栅加筋层时，包括：步骤1，预制模具，并在模具内标定预埋土工格栅加筋层的位置；步骤2，将分布有纤维材料的透水混凝土浇筑到模具内直至标定位置，浇筑同时进行振捣；步骤3，将土工格栅加筋层下表面涂覆粘结剂，待粘结剂固化前，将土工格栅加筋层铺设于已浇筑的透水混凝土上，并使透水混凝土填满土工格栅加筋层的网格空隙内；之后在土工格栅加筋层上表面涂覆粘结剂；步骤4，待土工格栅加筋层上表面的粘结剂固化前，在土工格栅加筋层上浇筑分布有纤维材料的透水混凝土，浇筑同时进行振捣；步骤5，养护并拆模。本专利技术提供的高抗拉透水混凝土三明治结构的制备方法，当间隔铺设多层土工格栅加筋层时，包括：步骤1，预制模具，并在模具内标定预埋各层土工格栅加筋层的位置；步骤2，将分布有纤维材料的透水混凝土浇筑到模具内直至最低处的标定位置，浇筑同时进行振捣；步骤3，将土工格栅加筋层下表面涂覆粘结剂，待粘结剂固化前，将土工格栅加筋层铺设于已浇筑的透水混凝土上，并使透水混凝土填满土工格栅加筋层的网格空隙内；之后在土工格栅加筋层上表面涂覆粘结剂；步骤4，待土工格栅加筋层上表面的粘结剂固化前，在土工格栅加筋层上浇筑分布有纤维材料的透水混凝土直至当前最低处的标定位置，浇筑同时进行振捣；步骤5，重复步骤3～4，直至完成多层土工格栅加筋层的铺设；步骤6，养护并拆模。步骤4中，当前最低处的标定位置指，在刚铺设的土工格栅加筋层上方、距离刚铺设的土工格栅加筋层最近的标定位置。上述两种制备方法中，浇筑同时进行振捣，可保证土工格栅加筋层和透水混凝土的紧密结合。上述两种制备方法中，分布有纤维材料的透水混凝土，采用如下方法获得：将一半用量的水和全部粗骨料倒入搅拌机搅拌45s～60s；将纤维材料分散在剩余的水中，将分散有纤维材料的水、水泥、以及粉煤灰倒入搅拌机继续搅拌60s～90s；将减水剂加入搅拌机继续搅拌30s～45s，即得到分布有纤维材料的透水混凝土。作为优选，在浇筑分布有纤维材料的透水混凝土时，振捣采用低频振动台振动与人工振捣相结合的方式。采用低频振动台振动，可避免透水混凝土浆体下沉底部封浆。本专利技术透水混凝土三明治结构具有高抗拉强度的机理如下：首先，纤维材料尤其是玄武岩纤维与透水混凝土结构主体的水泥基体相容性好，能够与水泥基体形成良好的握裹力，掺加纤维材料使得水泥基体具有良好的抗拉强度；均匀分布于水泥基体内的纤维材料形成三维网格，可使透水混凝土结构主体力学性能均一。其次，土工格栅加筋层作为加筋材料，利用自身的高抗拉优势可显著提高透水混凝土结构的抗拉强度；同时，土工格栅加筋层的二维网格孔隙被粗骨料填充，使得土工格栅加筋层和透水混凝土嵌锁为一个整体。加之，土工格栅加筋层的上下表面涂抹粘结剂，使得土工格栅加筋层和透水混凝土结构的界面强度提高，防止土工格栅加筋层和透水混凝土的相对滑移。基于上述，当透水混凝土三明治结构受弯时，土工格栅加筋层、粘结层、纤维材料以及透水混凝土共同作用，即可保证透水混凝土三明治结构的高抗拉强度。与现有技术相比，本专利技术具有如下特点和有益效果：(1)本专利技术透水混凝土三明治结构在充分发挥透水混凝土的透水能力的同时，还可保证良好的抗拉能力，可用作受拉部位的多种透水构件，应用面更广泛。(2)土工格栅加筋层和纤维材料的化学性能和热稳定性良好，不会在水环境下被侵蚀。(3)施工简单且灵活，成本经济，适用于现浇混凝土构件，也适用于预制混凝土构件，对扩大透水混凝土的应用范围，促进我国海绵城市建具有重要意义。附图说明图1所示为实施例中高抗拉透水混凝土三明治结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：包括透水混凝土结构主体、土工格栅加筋层和粘结层；所述透水混凝土结构主体内受拉区铺设一层或间隔铺设多层土工格栅加筋层；各土工格栅加筋层的上下表面均涂覆粘结层；所述透水混凝土结构主体内分布有纤维材料；土工格栅加筋层的网格空隙内填满分布有纤维材料的透水混凝土。

【技术特征摘要】
1.高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：包括透水混凝土结构主体、土工格栅加筋层和粘结层；所述透水混凝土结构主体内受拉区铺设一层或间隔铺设多层土工格栅加筋层；各土工格栅加筋层的上下表面均涂覆粘结层；所述透水混凝土结构主体内分布有纤维材料；土工格栅加筋层的网格空隙内填满分布有纤维材料的透水混凝土。2.如权利要求1所述的高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：所述透水混凝土结构主体由水泥、粉煤灰、粗骨料、水以及减水剂拌和制备。3.如权利要求2所述的高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：所述透水混凝土结构主体制备时，水胶比为0.26～0.30；水泥为标号为普通硅酸盐水泥，用量为410kg/m3～438kg/m3；粉煤灰为一级粉煤灰，用量为51kg/m3～77kg/m3；粗骨料为粒径范围5mm～15mm的级配碎石，用量为1400kg/m3～1800kg/m3；减水剂为减水率不小于25％的液体聚羧酸高效减水剂，用量为2kg/m3～8kg/m3。4.如权利要求1所述的高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：所述纤维材料为玄武岩纤维、碳纤维、聚丙烯纤维或玻璃纤维，纤维材料长度为18mm～20mm，其体积占整个透水混凝土结构主体体积的0.1％～0.3％。5.如权利要求1所述的高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：所述土工格栅加筋层采用聚丙烯双向土工格栅，所采用聚丙烯双向土工格栅的抗拉强度不低于40kN/m。6.如权利要求1所述的高抗拉透水混凝土三明治结构，其特征是：所述粘结层采用常温固化环氧树脂胶。7.权利要求1所述的高抗拉透水混凝土三明治结构的制备方法，其特征是：当铺设一层土工格栅加筋层时，包括：步骤1，预制模具，并在模具内标定预埋土工格栅加筋层的位置；步骤2，将分布有纤维材料的透水混凝土浇筑到模具内直至标定位置，浇筑同时进行振捣；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜清辉，池寅，孟晓宇，张云天，刘乳燕，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42