專利名稱：內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，尤其適用于高層、重載、大跨度鋼筋混凝土梁構(gòu)件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超高性能混凝土(UltraHigh Performance Concrete，簡(jiǎn)寫為 UHPC)，又稱活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，簡(jiǎn)寫為RPC)，是基于最大密實(shí)度理論，去除粗骨料， 提高其它組分的細(xì)度與活性，并摻入鋼纖維，采取嚴(yán)格的制備、施工工藝，使材料內(nèi)部的缺陷(孔隙與微裂縫)減小到最少，具有超高強(qiáng)度、高韌性、高耐久性、高阻裂性和體積穩(wěn)定性良好的新型水泥基復(fù)合材料。超高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度是高強(qiáng)混凝土的3 15倍，抗拉強(qiáng)度是高強(qiáng)混凝土的4 6倍，極限拉伸應(yīng)變更是可達(dá)高強(qiáng)混凝土的70 80倍，斷裂韌性是普通混凝土的250多倍，其力學(xué)性能和變形能力明顯優(yōu)于普通混凝土和高強(qiáng)混凝土。由于超高性能混凝土的高抗壓強(qiáng)度、高韌性和良好的抗拉性能，在其中可配置高強(qiáng)度鋼筋，發(fā)揮高強(qiáng)度鋼筋的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)裂縫寬度和撓度小于規(guī)范限值。因此該材料適用于對(duì)結(jié)構(gòu)有高強(qiáng)、輕質(zhì)、阻裂、耐久性要求的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。高強(qiáng)鋼筋在我國(guó)的代表是400MPa、500MI^級(jí)熱軋帶肋鋼筋，具有強(qiáng)度高、延伸性好、可焊性和可塑性好、強(qiáng)度價(jià)格比高、安全儲(chǔ)備大、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，同高強(qiáng)膠凝材料配合使用可充分發(fā)揮二者的性能，尤其適用于重載、大跨結(jié)構(gòu)的梁柱構(gòu)件。采用高強(qiáng)鋼筋會(huì)帶來良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，將促進(jìn)建筑業(yè)的科技進(jìn)步，并可節(jié)約大量的能源、電力、運(yùn)輸和加工等費(fèi)用，減少煙氣、粉塵和污染物的排放，促進(jìn)鋼筋產(chǎn)品升級(jí)換代、減少資源消耗、推進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念，但由于推廣力度不足、研究成果不成熟等原因在國(guó)內(nèi)較少應(yīng)用。普通鋼筋混凝土梁在面對(duì)高層、重載、大跨結(jié)構(gòu)時(shí)，具有如下缺陷由于混凝土和鋼筋的強(qiáng)度均較低，在高層、大跨結(jié)構(gòu)中，荷載較大，只有依靠增大梁截面尺寸和配筋的方法提高其承載力，不僅造成材料的極大損耗，增加建筑成本和施工難度，而且大截面嚴(yán)重壓縮了可利用空間；混凝土材料抗拉強(qiáng)度低，在較低的荷載下受拉區(qū)已經(jīng)開裂，且裂縫以較寬的主裂縫形式出現(xiàn)，裂縫過大引起梁剛度降低，撓度過大，耐久性降低，不但給人造成不安全的心理影響，影響結(jié)構(gòu)的正常使用，而且使結(jié)構(gòu)的使用年限大幅降低。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁雖然可部分避免上述缺陷，但由于普通混凝土和高性能混凝土抗壓強(qiáng)度依然不夠高，在面對(duì)高層、大跨結(jié)構(gòu)時(shí)截面依然偏大，且施加預(yù)應(yīng)力增大了施工難度和施工成本；利用施加預(yù)應(yīng)力鋼筋的超高性能混凝土梁雖可避免上述缺陷，但依然存在施工難度大和施工成本過高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有鋼筋混凝土梁的上述缺陷，提供了一種內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，在高層、大跨結(jié)構(gòu)中，超高性能混凝土較大的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、極大的極限拉應(yīng)變和良好的阻裂性保證了高強(qiáng)鋼筋性能的充分發(fā)揮，使得該構(gòu)件可利用較小的截面，承受較大的荷載，有效的節(jié)約了材料，降低了施工難度，增大了可利用空間； 超高性能混凝土良好的阻裂性保證了梁在開裂時(shí)裂縫為量多縫小的微細(xì)無害裂縫，使得梁的剛度下降較少，撓度不大，有效提高了構(gòu)件的耐久性，保證了構(gòu)件的正常使用；另外該構(gòu)件具有收縮徐變變形小、良好的延性和抗震性能等優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案一種內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，包括超高性能混凝土 2和澆筑在內(nèi)的鋼筋骨架；所述梁構(gòu)件橫截面形狀包括實(shí)心矩形、空心矩形、T形和箱型；對(duì)矩形截面所述的鋼筋骨架由縱向受拉鋼筋1、箍筋3及縱向受壓鋼筋4組成，縱向受拉鋼筋1和縱向受壓鋼筋4依附與于箍筋3的內(nèi)側(cè)并與之綁扎在一起；對(duì)T形截面和箱型截面，所述的鋼筋骨架由縱向受拉鋼筋1、箍筋3、縱向受壓鋼筋4、分布鋼筋5和頂板受力鋼筋6組成，縱向受拉鋼筋1依附于箍筋3的內(nèi)側(cè)，分布鋼筋5依附于箍筋3的外側(cè)，縱向受壓鋼筋4依附于頂板受力鋼筋6的內(nèi)側(cè)，頂板受力鋼筋6與箍筋3相連形成有效連接；其中縱向受拉鋼筋1和頂板受力鋼筋6為高強(qiáng)鋼筋，箍筋3及縱向受壓鋼筋4為高強(qiáng)鋼筋或普通鋼筋，分布鋼筋5為普通鋼筋。所述的高強(qiáng)鋼筋是指屈服強(qiáng)度500MI^及以上的鋼筋；所述的超高性能混凝土 2為摻入鋼纖維或鋼纖維與聚乙烯醇、聚乙烯或玄武巖纖維混雜的超高性能混凝土。所述的梁構(gòu)件橫截面沿縱向是等截面或變截面。本發(fā)明的制作步驟如下1)依據(jù)截面形狀和尺寸制作模板；2)綁扎鋼筋骨架；3)澆筑超高性能混凝土，同時(shí)進(jìn)行高溫養(yǎng)護(hù)。內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁主要具有以下優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)鋼筋和超高性能混凝土這兩種高強(qiáng)材料的有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮兩種材料的高強(qiáng)性能，相比普通鋼筋混凝土梁可大大減小截面尺寸，降低了對(duì)原材料和能源的消耗，減少了粉塵、二氧化碳排放等，增大了可利用空間，減小了施工難度；內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁的微細(xì)無害裂縫避免了構(gòu)件因裂縫而影響正常使用和產(chǎn)生的耐久性下降；相比預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，施工工藝簡(jiǎn)單，加快了施工速度，降低了施工成本，適合預(yù)制生產(chǎn)；具有良好的抗震性能。


圖1為矩形實(shí)心截面內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件橫截面示意圖；圖2為矩形空心截面內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件橫截面示意圖；圖3為T形截面內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件橫截面示意圖；圖4為箱型截面內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件橫截面示意圖；圖中1、受拉鋼筋，2、超高性能混凝土，3、箍筋，4、受壓鋼筋，5、分布鋼筋，6、頂板受力鋼筋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1本實(shí)施例對(duì)應(yīng)圖1所示實(shí)心矩形和圖2所示空心矩形截面，首先根據(jù)截面尺寸制作外模板，對(duì)圖2所示空心截面尚需制作內(nèi)模板，外模板采用鋼模板或木模板，內(nèi)模板采用與外模板相同的材料，當(dāng)內(nèi)模板為圓形時(shí)亦可采用充氣橡膠囊。其次綁扎鋼筋骨架，鋼筋骨架由受拉鋼筋1、箍筋3及縱向受壓鋼筋4組成，縱向受拉鋼筋1和縱向受壓鋼筋4依附與于箍筋3的內(nèi)側(cè)并與之綁扎在一起；縱向受拉鋼筋1 采用高強(qiáng)鋼筋，箍筋3和縱向受壓鋼筋4可采用高強(qiáng)鋼筋也可采用普通鋼筋，架立鋼筋采用普通鋼筋。將鋼筋骨架放入模板中，澆筑超高性能混凝土 2，超高性能混凝土中必須加鋼纖維。澆筑完成后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例2本實(shí)施例對(duì)應(yīng)圖3所示T形截面，首先根據(jù)截面尺寸制作外模板，外模板采用鋼模板。其次綁扎鋼筋骨架，鋼筋骨架由受拉鋼筋1、箍筋3、縱向受壓鋼筋4、分布鋼筋5和頂板受力鋼筋6組成，縱向受拉鋼筋1依附與于箍筋3的內(nèi)側(cè)并與之綁扎在一起，分布鋼筋 5依附于箍筋3的外側(cè)并與之綁扎在一起；縱向受壓鋼筋4依附于頂板受力鋼筋6的內(nèi)側(cè)， 頂板受力鋼筋6與箍筋3相連形成有效連接；其中縱向受拉鋼筋1和頂板受力鋼筋6為高強(qiáng)鋼筋，箍筋3及縱向受壓鋼筋4為高強(qiáng)鋼筋或普通鋼筋，分布鋼筋5為普通鋼筋；將鋼筋骨架放入模板中，澆筑超高性能混凝土 2，超高性能混凝土中必須加鋼纖維。澆筑完成后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。實(shí)施例3本實(shí)施例對(duì)應(yīng)圖4所示箱形截面，首先根據(jù)截面尺寸制作模板，內(nèi)外模板均采用鋼模板。其次綁扎鋼筋骨架，鋼筋骨架由受拉鋼筋1、箍筋3、縱向受壓鋼筋4、分布鋼筋5和頂板受力鋼筋6組成。其中箍筋3形成封閉的雙層，縱向受拉鋼筋1依附與于箍筋3的內(nèi)側(cè)并與之綁扎在一起，分布鋼筋5在箱梁腹板內(nèi)外兩側(cè)同時(shí)布置且依附于箍筋3的外側(cè)并與之綁扎在一起；縱向受壓鋼筋4依附于頂板受力鋼筋6的內(nèi)側(cè)，頂板受力鋼筋6與箍筋3 相連形成有效連接；其中縱向受拉鋼筋1和頂板受力鋼筋6為高強(qiáng)鋼筋，箍筋3及縱向受壓鋼筋4為高強(qiáng)鋼筋或普通鋼筋，分布鋼筋5為普通鋼筋；將鋼筋骨架放入模板中，澆筑超高性能混凝土 2，超高性能混凝土中必須加鋼纖維。澆筑完成后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，其特征在于包括超高性能混凝土(2) 和澆筑在內(nèi)的鋼筋骨架，所述梁構(gòu)件橫截面形狀包括矩形實(shí)心、矩形空心、T形和箱形截面。 對(duì)矩形截面，所述的鋼筋骨架由縱向受拉鋼筋(1)、箍筋(3)及縱向受壓鋼筋(4)組成，縱向受拉鋼筋(1)和縱向受壓鋼筋(4)依附于箍筋(3)的內(nèi)側(cè)并與之綁扎在一起；對(duì)T形截面和箱形截面，所述的鋼筋骨架由縱向受拉鋼筋(1)、箍筋(3)、縱向受壓鋼筋G)、分布鋼筋(5)和頂板受力鋼筋(6)組成，縱向受拉鋼筋⑴依附于箍筋(3)的內(nèi)側(cè)，分布鋼筋(5) 依附于箍筋(3)的外側(cè)，縱向受壓鋼筋(4)依附于頂板受力鋼筋(6)的內(nèi)側(cè)，頂板受力鋼筋 (6)與箍筋(3)相連形成有效連接；其中縱向受拉鋼筋⑴和頂板受力鋼筋(6)為高強(qiáng)鋼筋，箍筋(3)及縱向受壓鋼筋(4)為高強(qiáng)鋼筋或普通鋼筋，分布鋼筋(5)為普通鋼筋；所述的高強(qiáng)鋼筋是指屈服強(qiáng)度500MI^及以上的鋼筋。所述的超高性能混凝土 O)為摻入鋼纖維或鋼纖維與聚乙烯醇、聚乙烯或玄武巖纖維混雜的超高性能混凝土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，其特征在于所述的梁構(gòu)件橫截面沿縱向是等截面或變截面。
全文摘要
本發(fā)明是內(nèi)置高強(qiáng)鋼筋超高性能混凝土梁構(gòu)件，尤其適用于高層、重載、大跨度結(jié)構(gòu)的梁構(gòu)件領(lǐng)域。該構(gòu)件包括超高性能混凝土和澆筑在內(nèi)部的由高強(qiáng)鋼筋和普通鋼筋組成的鋼筋骨架。本發(fā)明充分發(fā)揮了超高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋的優(yōu)點(diǎn)，有效減小了構(gòu)件截面，提高了構(gòu)件的延性，節(jié)約材料和能源的同時(shí)增大了可利用空間；本發(fā)明無需施加預(yù)應(yīng)力，施工工藝簡(jiǎn)單，適合預(yù)制生產(chǎn)，加快了施工速度，有利于這兩種材料在工程中的推廣應(yīng)用以及新型材料的研發(fā)。
文檔編號(hào)E04C3/20GK102287029SQ20111016650
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者徐海賓, 鄧宗才 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)