一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法，包括预制可拼装永久性模板和FRP筋海水海砂再生混凝土梁；所述预制可拼装永久性模板由转角条拼块、第一面板、第二面板及定位连接件拼装而成，且模板采用工程水泥基复合材料ECC和纤维编织网制作；所述FRP筋海水海砂再生混凝土梁包括浇筑在预制可拼装永久性模板内的海水海砂再生混凝土和固设于海水海砂再生混凝土内的FRP筋材骨架。本发明专利技术通过TRE模板与FRP筋海水海砂再生混凝土复合有效降低了模板工程造价，改善了FRP筋海水海砂再生混凝土梁的延性，保证了FRP筋的长期耐久性，同时解决了现有整体性模板占据空间大、不易运输等问题。

A kind of seawater sand recycled concrete beam with FRP reinforcement and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法
本专利技术涉及一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法，属于海工结构、港口结构和水工结构等工程

技术介绍
日益枯竭的河砂资源及生态环境保护的必要性加上运输成本、工期限制等原因，在海洋工程建设中如何合理有效地利用海水海砂资源的必要性与重要性日显。同时，将再生骨料作为混凝土的制备原料，可以实现资源的最大化利用。纤维增强聚合物(FiberReinforcedPolymer，简称FRP)筋具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳等优越性能，是暴露环境或极端侵蚀性环境下钢筋的理想替代材料。因此，FRP筋海水海砂再生混凝土结构对于缓解资源短缺和解决海工混凝土结构的钢筋锈蚀问题有着重要意义。但FRP筋较低的弹性模量和线弹性的应力应变关系使得FRP筋混凝土梁易产生较大的裂缝宽度、挠度及呈现脆性破坏特征，严重影响其正常使用性能。且在湿热环境和碱性环境的共同作用下，过大的裂缝宽度会加剧水分子和OH-的渗透，使得FRP筋的长期耐久性能还存在着很大的离散性。故，在海洋工程中，有必要限制FRP筋混凝土结构正常使用阶段的裂缝发展，同时保证FRP筋处于相对干燥的环境，从而更好地发挥FRP筋海水海砂再生混凝土结构的承载和使用性能。此外，对于严酷海洋环境下混凝土结构的施工，模板的要求和施工也需重点考虑。模板是浇筑混凝土构件的必备施工工具，模板成本往往超过了浇筑混凝土构件总成本的一半以上。当前建筑领域中使用的木模板、钢模板和胶合模板等往往存在着重复使用次数少、周转费用高、拆装不便、破坏生态等问题。因此，提高结构的预制化程度，开发一种具有环保和耐久性的可拼装永久性模板系统是当前发展的趋势。纤维编织网增强混凝土(TextileReinforcedConcrete，TRC)是多轴纤维编织网和精细混凝土的结合，具有良好的承载、限裂、抗渗及耐腐蚀能力。这些特性使得TRC材料非常适合开发轻量化的永久性模板单元。但由于TRC基体延性较低，不能更好地发挥TRC的作用。工程水泥基复合材料(EngineeredCementitiousComposites，ECC)具有受拉应变硬化和多裂缝的特性，但由于短切纤维在基体中呈乱向分布，承载方向不明确，导致ECC的增强效率较低。由此，可以将ECC作为TRC材料的基体，开发一种新型的纤维编织网增强ECC(TextileReinforcedECC，TRE)永久性模板系统。综上，在海洋工程中，FRP筋海水海砂再生混凝土结构的推广应用是实现海水海砂资源化和建筑废物利用的有效途径，且为了进一步改善其使用性能，提升其延性特征，降低模板工程造价，保证FRP筋的长期耐久性，通过TRE模板与FRP筋海水海砂再生混凝土复合是一种合理、可行的方式。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁及其制作方法，通过TRE模板与FRP筋海水海砂再生混凝土复合有效降低模板工程造价，改善FRP筋海水海砂再生混凝土梁的延性，保证FRP筋的长期耐久性，同时解决现有整体性模板占据空间大、不易运输等问题。技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁，包括预制可拼装永久性模板和FRP筋海水海砂再生混凝土梁；其中，所述预制可拼装永久性模板包括转角条拼块、第一面板、第二面板及定位连接件，且两侧第二面板底部通过转角条拼块与中间的第一面板垂直连接；所述定位连接件通过螺栓组件连接于第一面板、第二面板与转角条拼块的搭接企口处，且第一面板、第二面板、转角条拼块和定位连接件均选用工程水泥基复合材料ECC和纤维编织网制作，螺栓组件均为FRP材质；所述FRP筋海水海砂再生混凝土梁包括浇筑在预制可拼装永久性模板内的海水海砂再生混凝土和固设于海水海砂再生混凝土内的FRP筋材骨架；所述FRP筋材骨架包括通过塑料扎带绑扎的FRP架立筋、FRP箍筋、FRP纵向构造筋和FRP主筋，且FRP架立筋、FRP纵向构造筋和FRP主筋沿梁长度方向延伸，箍筋数量为多个。进一步的，所述预制可拼装永久性模板的制作方法包括以下步骤：1)根据第一面板、第二面板、转角条拼块及定位连接件的选定尺寸，裁剪相应的纤维编织网；2)对于第一面板、第二面板及定位连接件，采用水平浇筑方式和注浆—铺网—注浆的施工工艺制作，选用胶合木模板制作永久性模板模具，具体包括：在第一面板模具的两侧和第二面板模具的一侧粘贴形成企口的硬质塑料泡沫板，在第一面板模具和第二面板模具上的企口处及定位连接件模具上沿梁长度方向钻孔若干，三者孔位一一对应，且孔内插入PVC塑料套管；在第一面板模具、第二面板模具、定位连接件模具内部涂刷脱模剂并在模具内部浇筑ECC，浇筑厚度高于塑料泡沫板设定高度；铺设纤维编织网，然后继续浇筑ECC，使ECC充满整个模具空间，最后将ECC表面抹平并压实；3)对于转角条拼块，采用立式浇筑方式，选用胶合木模板制作永久性模板模具，具体包括：在转角条拼块模具表面涂刷脱模剂，转角条拼块模具包括L形内模板、L形外模板；首先进行L形内模板安装固定，在L形外模板的两侧边缘粘贴形成企口的硬质塑料泡沫板，然后进行L形外模板安装固定，并在L形内、外模板外侧设置侧向固定支撑；在L形内、外模板的企口位置处沿梁长度方向钻孔若干，孔位与步骤2)中对应；将纤维编织网放入L形内、外模板之间，保持纤维编织网到L形内、外模板之间的距离相等，同时在纤维编织网的转角处放置L形钢条，钢条与L形内、外模板同高，在孔径位置插入PVC塑料套管；将配置好的ECC缓慢注入L形内、外模板之间，浇筑时将钢条逐渐从模板内抽出；4)浇筑完成后，待第一面板、第二面板、转角条拼块和定位连接件达到设计强度时，进行拆模，而后定期对预制可拼装永久性模板洒水养护至28天规定龄期，从而完成预制可拼装永久性模板的制作。进一步的，所述步骤1)中，裁剪纤维编织网前，为解决纤维编织网质地柔软、难以定位的问题，先对纤维编织网进行浸胶粘砂处理或用钢丝网衬将纤维编织网固定成需要的形状。进一步的，所述步骤2)、3)中，孔径大小等于纤维编织网的网格尺寸大小，孔间距为纤维网网格尺寸的整数倍。进一步的，所述ECC强度等级大于等于海水海水再生混凝土的强度等级，且ECC采用P.O42.5硅酸盐水泥、Ⅰ级粉煤灰、140-280目石英砂、Sika聚羧酸高性能减水剂、增稠剂、自来水和体积掺量为2％的非金属短切纤维材料搅拌制备而成。一种所述可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁的制作方法，其特征在于，具体包括以下步骤：A、将浇筑成型的第一面板、第二面板、转角条拼块和定位连接件组装成预制可拼装永久性模板对第一面板、第二面板及转角条拼块的内表面进行拉毛处理，拼装时在第一面板、第二面板和转角条拼块的搭接企口处涂抹环氧树脂粘合剂，先进行第二面板与转角条拼块的连接，再进行第一面板与转角条拼块的连接；然后将定位连接件放置于预制可拼装永久性模板内表面的拼接企口处，连接孔一一对应，FRP螺栓从预制可拼装永久性模板外表面穿入，于内表面用垫片和螺母连接固定，从而完成U型预制可拼装永久性模板的拼装；B、FRP筋材骨架的制作通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁，其特征在于，包括预制可拼装永久性模板和FRP筋海水海砂再生混凝土梁；其中，所述预制可拼装永久性模板包括转角条拼块(1)、第一面板(2)、第二面板(3)及定位连接件(5)，且两侧第二面板(3)底部通过转角条拼块(1)与中间的第一面板(2)垂直连接；所述定位连接件(5)通过螺栓组件(6)连接于第一面板(2)、第二面板(3)与转角条拼块(1)的搭接企口处，且第一面板(2)、第二面板(3)、转角条拼块(1)和定位连接件(5)均选用工程水泥基复合材料ECC和纤维编织网(4)制作，螺栓组件(6)均为FRP材质；所述FRP筋海水海砂再生混凝土梁包括浇筑在预制可拼装永久性模板内的海水海砂再生混凝土和固设于海水海砂再生混凝土内的FRP筋材骨架；所述FRP筋材骨架包括通过塑料扎带绑扎的FRP架立筋(7)、FRP箍筋(8)、FRP纵向构造筋(9)和FRP主筋(10)，且FRP架立筋(7)、FRP纵向构造筋(9)和FRP主筋(10)沿梁长度方向延伸。

【技术特征摘要】
1.一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁，其特征在于，包括预制可拼装永久性模板和FRP筋海水海砂再生混凝土梁；其中，所述预制可拼装永久性模板包括转角条拼块(1)、第一面板(2)、第二面板(3)及定位连接件(5)，且两侧第二面板(3)底部通过转角条拼块(1)与中间的第一面板(2)垂直连接；所述定位连接件(5)通过螺栓组件(6)连接于第一面板(2)、第二面板(3)与转角条拼块(1)的搭接企口处，且第一面板(2)、第二面板(3)、转角条拼块(1)和定位连接件(5)均选用工程水泥基复合材料ECC和纤维编织网(4)制作，螺栓组件(6)均为FRP材质；所述FRP筋海水海砂再生混凝土梁包括浇筑在预制可拼装永久性模板内的海水海砂再生混凝土和固设于海水海砂再生混凝土内的FRP筋材骨架；所述FRP筋材骨架包括通过塑料扎带绑扎的FRP架立筋(7)、FRP箍筋(8)、FRP纵向构造筋(9)和FRP主筋(10)，且FRP架立筋(7)、FRP纵向构造筋(9)和FRP主筋(10)沿梁长度方向延伸。2.根据权利要求1所述一种可拼装永久性模板叠合FRP筋海水海砂再生混凝土梁，其特征在于，所述预制可拼装永久性模板的制作方法包括以下步骤：1)根据第一面板、第二面板、转角条拼块及定位连接件的选定尺寸，裁剪相应的纤维编织网；2)对于第一面板、第二面板及定位连接件，采用水平浇筑方式和注浆—铺网—注浆的施工工艺制作，具体包括：在第一面板模具的两侧和第二面板模具的一侧粘贴形成企口的硬质塑料泡沫板，在第一面板模具和第二面板模具上的企口处及定位连接件模具上沿梁长度方向钻孔若干，三者孔位一一对应，且孔内插入PVC塑料套管；在第一面板模具、第二面板模具、定位连接件模具内部涂刷脱模剂并在模具内部浇筑ECC，浇筑厚度高于塑料泡沫板设定高度；铺设纤维编织网，然后继续浇筑ECC，使ECC充满整个模具空间，最后将ECC表面抹平并压实；3)对于转角条拼块，采用立式浇筑方式，具体包括：在转角条拼块模具表面涂刷脱模剂，转角条拼块模具包括L形内模板、L形外模板；首先进行L形内模板安装固定，在L形外模板的两侧边缘粘贴形成企口的硬质塑料泡沫板，然后进行L形外模板安装固定，并在L形内、外模板外侧设置侧向固定支撑；在L形内、外模板的企口位置处沿梁长度方向钻孔若干，孔位与步骤2)中对应；将纤维编织网放入L形内、外模板之间，保持纤维编织网到L形内、外模板之间的距离相等，同时在纤维编织网的转角处放置L形钢条，钢条与L形内、外模板同高，在孔径位置插入PVC塑料套管；将配置好的ECC缓慢注入转角条拼块模具内，浇筑时将钢条逐渐从转角条拼块模具内抽出；4)浇筑完成后，待第一面板、第二面板、...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹世平，华云涛，王菲，李世昌，王聪聪，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32