本發(fā)明屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柱超高性能混凝土的永久模板及其制備方法。

背景技術(shù)：

在進(jìn)行混凝土澆筑時，需要使用模板以得到設(shè)計形狀的混凝土構(gòu)件。傳統(tǒng)上均采用木模、鋼模、鋁合金模等模板，澆筑混凝土前需安裝模板，混凝土達(dá)到強(qiáng)度后需要拆除模板。模板工程是混凝土結(jié)構(gòu)施工的重要組成部分，施工周期長，費(fèi)用高。

二戰(zhàn)以后，為提高施工速度，開發(fā)了永久模板，模板使用后不拆除，作為結(jié)構(gòu)的一部分使用。永久模板由于其施工簡便，節(jié)省工期，現(xiàn)已開始逐步應(yīng)用于各類混凝土工程中。不僅具有滿足澆筑混凝土的支撐成型功能，又能成為建筑結(jié)構(gòu)中的保留部分，既可參與建筑物承重，又能改善結(jié)構(gòu)的受力性能和使用性能。根據(jù)建筑物的需要，永久性模板還可以附帶具有防水、保溫、隔熱、隔聲、裝飾、提高耐久性、減少周轉(zhuǎn)次數(shù)等功能，做到一次成型，省卻了砂漿抹面、找平、二次裝修、防水保溫處理、面層裝修裝飾等工序，因而可以大大節(jié)約工程施工動量和裝飾、裝修費(fèi)用。由于永久性模板不需要拆模，可以節(jié)約大量由于拆模和倒運(yùn)模板所耗費(fèi)的時間和費(fèi)用，極大地縮短了工期，降低工程造價，并減少工人的勞動強(qiáng)度。

目前國外的永久模板主要有以下幾種形式：（1）ICT保溫模板，是在美國混凝土協(xié)會推動下積極應(yīng)用的一項新技術(shù)，并形成了以此項技術(shù)為核心的“新型混凝土結(jié)構(gòu)住宅體系”。（2）SRC結(jié)構(gòu)施工無支撐模板，這是一種專用于勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（SRC）施工的永久模板，由于現(xiàn)在由工廠加工制作，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品精度得以保障，且無需支承。（3）預(yù)制高強(qiáng)砂漿薄壁模板，由日本西松公司開發(fā)，內(nèi)側(cè)設(shè)有抗剪連接件并加工形成凹凸面，經(jīng)現(xiàn)場澆筑混凝土，確保成型整體構(gòu)件。（4）混凝土預(yù)制柱模，由日本大林組公司開發(fā)的為適應(yīng)高強(qiáng)混凝土要求而研究設(shè)計的混凝土預(yù)制柱模，其成型方式有兩種：離心成型法和流入成型法。

20世紀(jì)90年代以來，我國建筑結(jié)構(gòu)體系取得了巨大的發(fā)展，隨著高層建筑和超高層建筑的大量興建，以及大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)、城市交通和高速公路的飛速發(fā)展，我國的建筑施工技術(shù)有了很大的進(jìn)步，我國建筑業(yè)也不斷地引進(jìn)國外的模板、腳手架體系，并研制開發(fā)了各類永久性新型模板，主要的研究有：（1）采用FRP（纖維增強(qiáng)聚合物）作為混凝土工程永久性模板，玻璃鋼抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能高的特點有效彌補(bǔ)了混凝土抗拉強(qiáng)度低的特點，可以大幅度提高梁的抗折強(qiáng)度。（2）鋼絲網(wǎng)混凝土薄板模板，是一種廣義的鋼纖維混凝土構(gòu)件，強(qiáng)度高、彈塑性性能高，耐久性高。（3）肋筋模板鋼——混凝土組合板，克服了廣泛采用的壓型鋼板作為底模與鋼——混凝土組合梁相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式的不足，極大程度地改善了構(gòu)件的延性。

近年來，隨著超高性能混凝土的發(fā)展，國內(nèi)外也開展了超高性能混凝土永久模板的研究，其中較多研究的活性粉末混凝土。

2005年，北京交通大學(xué)鐘永梅基于活性粉末混凝土超高的抗壓強(qiáng)度，提出活性粉末混凝土永久模板，其構(gòu)件的抗壓力學(xué)性能優(yōu)越，施工技術(shù)有了很大的改進(jìn)，單構(gòu)件的抗拉抗折方面的力學(xué)性能有所欠缺，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

在超高性能混凝土中摻入鋼纖維，可以有效克服高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度高而抗拉、抗折性能差的缺陷。哈爾濱工業(yè)大學(xué)和長沙理工大學(xué)均開展過鋼纖維高性能混凝土的材料力學(xué)實驗，具有較高的研究意義和工程應(yīng)用前景。

目前超高性能混凝土永久模板成型主要有兩種方式，離心法和澆筑法。

然而離心成型超高性能混凝土永久模板時，由于超高性能混凝土中沒有粗骨料的阻擋，密度較大的鋼纖維在離心作用下會集中分布在永久模板的外層，甚至造成鋼纖維大量暴露在外表面，并且銹蝕從而使超高性能混凝土的阻裂性、韌性和耐久性等性能降低。同時，不均勻分布的鋼纖維會導(dǎo)致超高性能混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能不均勻，外層永久模板混凝土整體性遭到破壞，增加構(gòu)件承載力的不確定因素，影響相關(guān)的構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計，同時也降低了構(gòu)件抗剪和正截面抗彎的能力。上述這些問題，會使離心的超高性能混凝土構(gòu)件使用時的安全性、耐久性乃至承載能力不能達(dá)到預(yù)期的目的，對結(jié)構(gòu)工程的安全造成威脅。

澆筑法成型時，由于超高性能混凝土密實度很高，超高性能混凝土永久模板脫模后內(nèi)表面非常光滑，使用時永久模板與后澆填芯混凝土的粘結(jié)不良，常常會導(dǎo)致兩種材料不能協(xié)同工作，開裂荷載過低，無法充分發(fā)揮材料的性能，過早出現(xiàn)裂縫，造成耐久性下降，尤其是在反復(fù)荷載下，兩者各自工作更為嚴(yán)重，力學(xué)性能大大降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種柱超高性能混凝土的永久模板，可以省去拆卸成型永久模板的內(nèi)模板以及現(xiàn)場再次為核心混凝土綁扎鋼筋的繁雜施工程序，同時通過鋼內(nèi)模板上的拉結(jié)鋼筋拉結(jié)內(nèi)外混凝土層，改善傳統(tǒng)永久模板與現(xiàn)澆混凝土之間粘結(jié)力不足的弊端。

一種柱超高性能混凝土的永久模板，包括外部超高性能混凝土層及由外至內(nèi)依次同心設(shè)置的筒狀永久模板鋼筋籠、用于成型的鋼內(nèi)模板、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠，所述鋼內(nèi)模板上相互垂直地均勻設(shè)置有連接永久模板鋼筋籠和核心混凝土預(yù)留鋼筋籠的拉結(jié)鋼筋，上述的永久模板鋼筋籠、鋼內(nèi)模板之間的空隙中填充外部超高性能混凝土層，所述的永久模板鋼筋籠包裹于外部超高性能混凝土層中。

進(jìn)一步地，所述拉結(jié)鋼筋采用直徑為6~20mm的變形鋼筋，且沿永久模板長度方向每1米最少布置四根。

進(jìn)一步地，所述永久模板鋼筋籠、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠與鋼內(nèi)模板均采用焊接形成整體。

進(jìn)一步地，所述鋼內(nèi)模板和拉結(jié)鋼筋之間、永久模板鋼筋籠及核心混凝土預(yù)留鋼筋籠和拉結(jié)鋼筋之間，均采用焊接相互連接。

進(jìn)一步地，所述鋼內(nèi)模板橫截面并非為圓，而存在5mm以內(nèi)的起伏凹凸。

進(jìn)一步地，超高性能混凝土層具有超高強(qiáng)度和超高耐久性,抗壓強(qiáng)度超過130MPa，電量值不超過40C。

進(jìn)一步地，所述超高性能混凝土層厚度不低于35mm。

進(jìn)一步地，所述鋼筋籠包括若干箍筋、沿永久模板長度方向均勻設(shè)置并連接各箍筋的縱向鋼筋。

進(jìn)一步地，所述永久模板箍筋距超高性能混凝土層外表面的距離不小于10mm，且不超過壁厚的40%。

本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型時鋼內(nèi)模板，永久模板鋼筋籠，核心混凝土預(yù)留鋼筋籠共同作為柱超高性能混凝土的永久模板的主要受力鋼筋。

本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型時鋼內(nèi)模板的內(nèi)外表面均有拉結(jié)鋼筋，用于提高永久模板與核心混凝土粘結(jié)力。

本發(fā)明的另一目的在于介紹上述的柱超高性能混凝土的永久模板的制備方法，按下述步驟進(jìn)行：

1）按照柱的尺寸，配筋和保護(hù)層要求，制作永久模板鋼筋籠、鋼內(nèi)模板、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠；

2）將拉結(jié)鋼筋焊于鋼內(nèi)模板的內(nèi)外表面，并將永久模板鋼筋籠2和核心混凝土預(yù)留鋼筋籠同心地焊于拉結(jié)鋼筋上；

3）將上述鋼筋籠放置在外模中，組裝好永久模板模具；

4）制備超高性能混凝土，將拌合好的超高性能混凝土泵入或澆入模具中；

5）待超高性能混凝土柱永久模板達(dá)到拆模強(qiáng)度后，拆除外模；

6）按照超高性能混凝土養(yǎng)護(hù)需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，得到柱超高性能混凝土永久模板。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

一、本發(fā)明的鋼內(nèi)模板內(nèi)的鋼筋籠是永久模板的一部分，在現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土?xí)r不需再綁扎鋼筋籠，較少了施工工序，加快施工速度，方便簡單。

二、本發(fā)明的柱超高性能混凝土的永久模板，通過拉結(jié)鋼筋拉結(jié)內(nèi)外混凝土層增強(qiáng)了永久模板與現(xiàn)澆混凝土之間的粘結(jié)力以及柱的承載力，進(jìn)一步增加構(gòu)件整體性，改善了構(gòu)件整體的力學(xué)性能。

三、本發(fā)明省去制作永久模板拆鋼內(nèi)模板步驟，避免了混凝土收縮帶來的拆模困難問題。

四、本發(fā)明采用超高性能混凝土作為結(jié)構(gòu)物保護(hù)層，耐久性能優(yōu)異。

五、本發(fā)明在鋼內(nèi)模外有超高性能混凝土作為保護(hù)層，抗火性能良好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的柱超高性能混凝土的永久模板橫截面示意圖

圖中所示為：1-外部超高性能混凝土層；2-永久模板鋼筋籠；3-鋼內(nèi)模板；4-拉結(jié)鋼筋；5-核心混凝土預(yù)留配筋。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的具體實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的優(yōu)點及功效。本發(fā)明也可以其它不同的方式予以實施，即，在不悖離本發(fā)明所揭示的范疇下，能予不同的修飾與改變。

實施例：

如圖1所示，一種柱超高性能混凝土的永久模板，包括外部超高性能混凝土層1及由外至內(nèi)依次同心設(shè)置的筒狀永久模板鋼筋籠2、用于成型的鋼內(nèi)模板3、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5，所述鋼內(nèi)模板3上相互垂直地均勻設(shè)置有連接永久模板鋼筋籠1和核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5的拉結(jié)鋼筋4，上述的永久模板鋼筋籠2、鋼內(nèi)模板3之間的空隙中填充外部超高性能混凝土層1，所述的永久模板鋼筋籠2包裹于外部超高性能混凝土層1中。

所述拉結(jié)鋼筋4采用直徑為6~20mm的變形鋼筋，且沿永久模板長度方向每1米最少布置兩根。

所述永久模板鋼筋籠2、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5與鋼內(nèi)模板3均采用焊接形成整體。

所述鋼內(nèi)模板3和拉結(jié)鋼筋4之間、永久模板鋼筋籠2及核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5和拉結(jié)鋼筋之間，均采用焊接相互連接。

所述鋼內(nèi)模板3橫截面并非為圓，而存在5mm以內(nèi)的起伏凹凸。

超高性能混凝土層具有超高強(qiáng)度和超高耐久性,抗壓強(qiáng)度超過130MPa，電量值不超過40C。

超高性能混凝土層厚度不低于35mm。

鋼筋籠包括若干箍筋、沿永久模板長度方向均勻設(shè)置并連接各箍筋的縱向鋼筋。

永久模板箍筋距超高性能混凝土層外表面的距離不小于10mm，且不超過壁厚的40%。

本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型時鋼內(nèi)模板，永久模板鋼筋籠，核心混凝土預(yù)留鋼筋籠共同作為柱超高性能混凝土的永久模板的主要受力鋼筋。

本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型時鋼內(nèi)模板的內(nèi)外表面均有拉結(jié)鋼筋，用于提高永久模板與核心混凝土粘結(jié)力。

本實施例采用坍落度813mm，立方體抗壓強(qiáng)度162MPa的超高性能混凝土。所成型的超高性混凝土柱永久模板為圓柱，外徑600mm，長度1500mm，柱超高性能混凝土的永久模板3的壁厚50mm。永久模板鋼筋籠2配筋：8根直徑25HRB400，配筋率1.14%，核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5配筋：8根直徑36HRB400，配筋率1.04%。

制作步驟包括：

1）按照永久模板的尺寸，配筋和保護(hù)層要求，制作永久模板鋼筋籠2、鋼內(nèi)模板3、核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5；

2）將拉結(jié)鋼筋4焊于鋼內(nèi)模板3的內(nèi)外表面，并將永久模板鋼筋籠2和核心混凝土預(yù)留鋼筋籠5同心地焊于拉結(jié)鋼筋4上；

3）將上述鋼筋籠放置在外模中，組裝好永久模板模具；

4）制備超高性能混凝土，將拌合好的超高性能混凝土泵入或澆入模具中；

5）待超高性能混凝土柱永久模板達(dá)到拆模強(qiáng)度后，拆除外模；

6）帶模具在40℃中蒸汽養(yǎng)護(hù)24小時；

7）拆模后，在85℃中蒸汽養(yǎng)護(hù)48小時；得到柱超高性能混凝土的永久模板。

為得到超高性混凝土柱永久模板，圓柱采用坍落擴(kuò)展度344mm、立方體強(qiáng)度58.4MPa的高強(qiáng)混凝土，現(xiàn)澆入柱超高性能混凝土的永久模板中成型；常溫灑水養(yǎng)護(hù)28天。

按照《混凝土結(jié)構(gòu)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50152-2012）的測試方法，實施例超高性能永久模板圓柱的開裂荷載為74.4MPa，相較配筋率相同的泵送成型超高性能混凝土永久模板圓柱提高了19.2%，極限荷載為96.4MPa，提高12.4%。永久模板與核心混凝土共同工作情況良好，受力性能優(yōu)異。

綜上所述，本發(fā)明的柱超高性能混凝土的永久模板及其制備方法，通過保留鋼內(nèi)模板，省去預(yù)制永久模板中拆內(nèi)模步驟，通過拉結(jié)鋼筋，增強(qiáng)了永久模板與現(xiàn)澆混凝土之間的粘結(jié)力，制備方便，且鋼內(nèi)模板內(nèi)部的鋼筋作為現(xiàn)澆混凝土的主要受力筋，減少現(xiàn)場施工工序，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可以滿足大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需求。

上述說明書及實施例僅為示例性說明本發(fā)明的原理及其功效，并非是對本發(fā)明的限制。任何落入本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)的創(chuàng)作皆屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。