一种高韧性组合梁及其施工方法技术

本发明专利技术提出一种高韧性组合梁及其施工方法，其中组合梁包括SWCP‑PVA‑ECC受拉侧保护层，设置于保护层上的网格层，设置于网格层上的胶料，设置于胶料层上的钢筋混凝土材料层。解决了陶瓷废料不被合理利用，生产水泥会向环境中释放大量的二氧化碳，加剧温室效应的问题，本发明专利技术通过SWCP‑PVA‑ECC材料来代替现有的普通混凝土，可增强梁的抗剪、抗弯承载力，提高梁的抗渗性，从而减少梁的维护、维修次数，延长其使用寿命。除此之外，SWCP(固废陶瓷粉)属于再回收掺合料，SWCP的再回收利用不仅可以降低环境污染，而且可以节约成本和不可再生资源。

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性组合梁及其施工方法
本专利技术具体涉及高韧性组合梁及其施工方法，属于建筑工程及桥梁工程

技术介绍
梁可以增强结构的整体性，梁和柱可以组成结构的骨架体系，从而支撑结构的稳定性。板是直接承受荷载的沉重结构，而梁可以有效将板所受载荷传递给柱，从而逐渐传递到基础、地基。梁的承载力及变形性能的好坏将直接影响整个结构的使用寿命，因此，针对梁的选材和施工流程上具有较高的要求。中国作为陶瓷生产和消耗大国，据统计，每年产生约一千万吨的陶瓷废料，这些废料大部分被直接运往城市周边倾倒，没有得到有效利用。随着时间的增长，陶瓷废料堆积量越来越多，不仅占用了大量的使用面积，还造成了严重的环境污染。现有结构中的梁大多采用钢筋混凝土材料制造而成，众所周知，普通混凝土由胶凝材料，粗细骨料，水以及其他外加剂按照一定的比例配置而成，而胶凝材料中水泥占主要部分，在水泥生产中，会消耗大量的标准煤、石灰石和黏土等资源，而且生产水泥会向环境中释放大量的二氧化碳，水泥生产约占释放到大气中的二氧化碳的5-7％，会加剧温室效应。ECC是基于断裂力学和微观力学研发的一种纤维增强水泥基复合材料，与普通混凝土材料相比，ECC具有较高的韧性及阻裂能力，紧密的裂缝使ECC保持较低的渗透性，拥有较好的自修复能力。ECC自身这些优良的性能使得使用寿命比传统的混凝土材料延长2倍以上，从而可以减少在整个寿命周期内的维修次数，具有较好的环保性和可持续性。PVA纤维主要是以聚乙烯醇为原料，运用纺丝工业开发制得的新型合成纤维，具有高强度、高弹模、粘结性及分散性好等优点，而且无毒、无公害，是新一代的高科技绿色材料之一。将PVA纤维掺入水泥基复合材料当中，可以有效抑制裂缝的产生与开展。SWCP里面有大量的SiO2，会促进胶凝材料内部的水化作用，SWCP的掺入，可以改变胶凝材料内部化学组成成分及粒径，有效改善基体与PVA纤维之间的粘结强度，从而可以提高PVA-ECC材料的承载力及变形性能。因此，将固废SWCP掺入PVA-ECC中，代替部分水泥用量，不仅解决了环境污染问题，而且也为PVA-ECC材料的未来开拓了新的方向。
技术实现思路
本专利技术针对上述
技术介绍
中提出的陶瓷废料大部分被直接运往城市周边倾倒，没有得到有效利用以及在水泥的生产过程中，会消耗大量的标准煤、石灰石和黏土等资源，而且生产水泥会向环境中释放大量的二氧化碳，加剧温室效应的问题，提供一种高韧性组合梁及其施工方法，通过利用SWCP-PVA-ECC(Solidwasteceramicpowder-polyvinylacetate-engineeredcementitionscomposite)材料替代原有的普通土混凝土材料，用于梁受拉侧保护层，从而提高梁的整体抗拉性能，减小受拉侧裂缝宽度，减少渗透性，降低脆性，延长使用寿命。本专利技术提出一种高韧性组合梁，包括受拉区保护层薄板、网格层、胶料层和钢筋混凝土层，所述受拉区保护层薄板作为受拉侧保护层位于最下方，在所述受拉区保护层薄板上方由下至上依次设置有网格层、胶料层和钢筋混凝土材料层，所述受拉区保护层薄板为固废陶瓷粉/聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料，其配比为水泥126.4kg/m3，粉煤灰884.8kg/m3，固废陶瓷粉252.8kg/m3，石英砂455kg/m3，水303kg/m3，聚乙烯醇纤维26kg/m3，减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、固废陶瓷粉、石英砂、水和聚乙烯醇纤维形成的凝胶状的混合物。优选地，所述固废陶瓷粉为300目。优选地，所述聚乙烯醇纤维为K-Ⅱ型可乐纶。优选地，所述网格层为碳纤维网格层。优选地，所述网格层的网格为方形。优选地，所述网格层的抗拉强度为1350MPa，弹性模量为125GPa优选地，所述胶料层的材料为双酚A型环氧树脂，用量为0.4-0.5kg/m2。优选地，所述胶料层均匀的喷涂在网格层上。所述的高韧性组合梁的施工方法，具体包括以下步骤：(1)按工程实际尺寸，预制受拉区保护层薄板，用于高韧性组合梁受拉侧保护层；(2)在所述受拉区保护层薄板上铺设方网格层；(3)在所述方网格层中均匀喷涂胶料层；(4)在所述胶料层上铺设钢筋，并按规范要求进行绑扎；(5)在绑扎好的钢筋笼子上浇筑混凝土材料，形成钢筋混凝土层。本专利技术所述的高韧性组合梁的有益效果为：1、本专利技术的网格层主要起到使胶料喷涂均匀，而且增强受拉区保护层薄板与上部钢筋混凝土直接的粘结性；胶料层不仅起到防水作用，还能有效起到粘结作用；受拉区保护层薄板的SWCP-PVA-ECC材料的使用，不仅可以有效利用固废垃圾，降低环境污染，扩大土地使用面积，还可以有效提高梁的抗弯性能，提高梁的耐久性和使用寿命。该材料具有自密实、耐疲劳、自愈合性、清洁环保等优点，一定程度上可降低结构的成本。2、本专利技术的SWCP-PVA-ECC受拉侧保护层，设置于保护层上的网格层，设置于网格层上的胶料，设置于胶料层上的钢筋混凝土材料层。通过SWCP-PVA-ECC材料来代替现有的普通混凝土，可增强梁的抗剪、抗弯承载力，提高梁的抗渗性，从而减少梁的维护、维修次数，延长其使用寿命。除此之外，SWCP(固废陶瓷粉)属于再回收掺合料，SWCP的再回收利用不仅可以降低环境污染，而且可以节约不可再生能源，达到废物利用的效果。3、本专利技术施工工艺简单，不需要保护层垫块，效果精确美观，为后续的施工打下良好的基础，施工效率高，材料环保性能好，抗弯性能好，使用寿命长，为加大固体废弃物的资源化利用以及可持续发展的循环经济产业体系起到了一定的推动作用，具有良好的发展前景。附图说明图1为本专利技术所述的高韧性组合梁的结构示意图；附图标记：1-受拉区保护层薄板；2-网格层；3-胶料层；4-钢筋混凝土层。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明：具体实施方式一：参见图1说明本实施方式。本实施方式所述的高韧性组合梁，包括受拉区保护层薄板1、网格层2、胶料层3和钢筋混凝土层4，所述受拉区保护层薄板1作为受拉侧保护层位于最下方，在所述受拉区保护层薄板1上方由下至上依次设置有网格层2、胶料层3和钢筋混凝土材料层4，所述受拉区保护层薄板1为固废陶瓷粉/聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(SWCP-PVA-ECC)，其配比为水泥126.4kg/m3，粉煤灰884.8kg/m3，固废陶瓷粉252.8kg/m3，石英砂455kg/m3，水303kg/m3，聚乙烯醇纤维26kg/m3，减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％，所述固废陶瓷粉为300目，所述聚乙烯醇纤维为K-Ⅱ型可乐纶。所述胶凝材料为水泥、粉煤灰、固废陶瓷粉、石英砂、水和聚乙烯醇纤维形成的凝胶状的混合物。所述受拉区保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性组合梁，其特征在于，包括受拉区保护层薄板(1)、网格层(2)、胶料层(3)和钢筋混凝土层(4)，所述受拉区保护层薄板(1)作为受拉侧保护层位于最下方，在所述受拉区保护层薄板(1)上方由下至上依次设置有网格层(2)、胶料层(3)和钢筋混凝土层(4)，/n所述受拉区保护层薄板(1)为固废陶瓷粉/聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料，其配比为水泥126.4kg/m

【技术特征摘要】
1.一种高韧性组合梁，其特征在于，包括受拉区保护层薄板(1)、网格层(2)、胶料层(3)和钢筋混凝土层(4)，所述受拉区保护层薄板(1)作为受拉侧保护层位于最下方，在所述受拉区保护层薄板(1)上方由下至上依次设置有网格层(2)、胶料层(3)和钢筋混凝土层(4)，
所述受拉区保护层薄板(1)为固废陶瓷粉/聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料，其配比为水泥126.4kg/m3、粉煤灰884.8kg/m3、固废陶瓷粉252.8kg/m3、石英砂455kg/m3、水303kg/m3、聚乙烯醇纤维26kg/m3，减水剂为胶凝材料掺量的1.3％，消泡剂为胶凝材料掺量的0.3％，增稠剂为胶凝材料掺量的0.08％。


2.根据权利要求1所述的高韧性组合梁，其特征在于，所述固废陶瓷粉为300目。


3.根据权利要求1所述的高韧性组合梁，其特征在于，所述聚乙烯醇纤维为K-Ⅱ型可乐纶。


4.根据权利要求1所述的高韧性组合梁，其特征在于，所述网格层(2)为碳纤维网格层。


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【专利技术属性】
技术研发人员：李爽，赵建军，温卫平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23