專利名稱：新型混凝土結構、混凝土免拆除復合澆筑模板及澆筑內模的制作方法
技術領域：
本發明涉及建筑工程、橋梁工程和水利工程領域，具體涉及新型混凝土結構、混凝土免拆除復合澆筑模板及澆筑內模。
背景技術：
建筑工程、橋梁工程和水利工程中混凝土結構的傳統施工方法是，在固定好的木模板或鋼模板內放入符合設計要求的鋼筋骨架，然后在模板內澆筑混凝土并振搗密實，待混凝土硬化達到一定強度后，再拆除外面的澆筑模板。澆筑前支模板和硬化后拆模板的工作量很大，過程中不可避免地產生模板的破損。混凝土澆筑過程中，模板縫隙還產生混凝土的灑落滴漏，直接導致施工現場的臟、亂、差現象。
近年來，纖維增強復合材料(簡稱FRP)因其具有輕質高強、抗疲勞、耐腐蝕、耐疲勞等優良特性，在混凝土結構中的應用得到深入研究和關注，FRP已經頻繁用于鋼筋混凝土(簡稱RC)結構的修繕、加固和增強，同時具有施工快捷方便，快速高效，不明顯改變結構尺寸，維護費用低等優點。常用的FRP卷材具有良好的可設計性，可以方便快捷地黏貼于各種形狀的鋼筋混凝土構件的表面達到修繕、加固和增強的目的。FRP修繕、加固既有混凝土結構，不僅可以顯著增強結構的承載力，還可以較好地改善混凝土結構構件的抗變形能力和耐疲勞性能。尤其，當FRP包裹加固鋼筋混凝土柱時，FRP對混凝土核心的約束作用，還可以改善鋼筋混凝土柱的延性和能量吸收能力，在承受地震荷載作用時，柱子的剛度不會顯著地降低。但是，柔軟的FRP布無法形成骨架，也無法像傳統木模板或鋼模板等形成混凝土澆筑模，從傳統的施工方法上看，無法在新建的混凝土結構中使用。
發明內容
針對以上問題，本發明提供了一種新型混凝土結構“FRP+聚氯乙烯(簡稱PVC)+RC”，高強度FRP材料的利用，可以降低鋼筋混凝土結構的配筋率，節約大量鋼筋，免拆除復合澆筑模板“FRP+ PVC”在施工中取代傳統的鋼模板或木模板，造價成本低廉，施工方便快捷、減少模板破損、避免現場混凝土灑落滴漏，并且便于各種裝飾材料的黏貼和干掛等裝飾工程施工。本發明通過以下技術方案實現
新型混凝土結構，所述混凝土結構由外向內依次由至少一層的纖維增強復合材料層、聚氯乙烯內模層和鋼筋混凝土核心層組成。本發明進一步改進方案是，所述纖維增強復合材料層為碳纖維增強復合材料，或者玻璃纖維增強復合材料。本發明提供一種鋼筋混凝土免拆除復合澆筑模板，應用于新建的鋼筋混凝土結構中，增強混凝土的承載力，為鋼筋混凝土結構提供成本低廉的耐風化、耐腐蝕、不開裂的保護層，同時模板免拆除，減少了現場施工工序和周期，也避免混凝土灑落滴漏，改善混凝土施工現場的臟、亂、差現象。本發明通過以下技術方案實現
混凝土免拆除澆筑復合模板，包括聚氯乙烯內模層及纏繞或黏貼在其外表面的至少一層纖維增強復合材料層，所述聚氯乙烯內模層是壓塑成型的中空體或者中空槽。所述中空體橫截面的外輪廓為圓形、正方形、矩形；所述中空槽橫截面的外輪廓為上開口的正方
形、矩形、T型、梯形、花籃形。中空體可以用于鋼筋混凝土柱，中空槽可以用于鋼筋混凝土
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本發明進一步改進方案是，所述聚氯乙烯內模層的壁厚5-10mm，直棱邊具有半徑20-40mm的圓弧角，以減少銳邊處的應力集中現象。本發明再進一步改進方案是，所述氯乙烯內模層內壁設有多條突起的加強肋，力口強肋端部為圓形。本發明再進一步改進方案是，所述加強肋的高度為25mm，厚度為5mm，加強肋端部的圓形直徑為10mm。本發明再進一步改進方案是，所述纖維增強復合材料層為碳纖維強復合材料，或者玻璃纖維增強復合材料。本發明還提供一種澆筑內模，為新建的RC提供了澆筑模板，PVC中空體或PVC中空槽為FRP提供附著體，使高強輕質、耐腐蝕的FRP運用于新建的混凝土結構中。本發明通過以下技術方案實現
澆筑內模，所述澆筑內模為聚氯乙烯內模，所述聚氯乙烯內模是壓塑成型的中空體或者中空槽。所述中空體橫截面的外輪廓為圓形、正方形、矩形；所述中空槽橫截面的外輪廓為開口的正方形、矩形、T型、梯形、花籃形。本發明進一步改進方案是，所述聚氯乙烯內模的壁厚5-10mm，直棱邊具有半徑20-40mm的圓弧角。本發明再進一步改進方案是，所述氯乙烯內模內壁設有多條突起的加強肋，加強肋端部為圓形。本發明再進一步改進方案是，所述加強肋的高度為25mm，厚度為5mm，加強肋端部的圓形直徑為10mm。本發明與現有混凝土結構及施工技術相比，具有以下明顯優點
一、“FRP+PVC+RC”的新型混凝土結構，顯著地增強結構的承載力和抗變形能力。采用PVC壓塑成形制成的中空體或中空槽，內壁設有加勁肋，外部以不同的方式纏繞或黏貼FRP材料，形成新型混凝土結構的免拆除復合澆筑模板，充分利用高強FRP對混凝土核心的約束作用，降低配筋率，節約鋼筋，提高混凝土核心的抗變形能力，增加新型混凝土結構的延性。二、“FRP+PVC”的免拆除復合澆筑模板，既提高了混凝土核心的承載力和抗變形能力，又是封閉或半封閉的免拆除的整體模板，減少工序，縮短周期，避免現場的混凝體灑落滴漏，改善工地臟、亂、差現象，還為鋼筋混凝土核心提供耐風化、耐腐蝕、不開裂的保護層。三、本發明改變鋼筋混凝土結構傳統澆筑工藝中使用大量木模板和鋼模板，節約木材、鋼材資源，節能減排，利用廢舊回收的塑料生產PVC材質的澆筑內模，還可以帶動廢舊塑料處理和利用的產業鏈。大量的PVC廢棄物，已經形成了嚴重的“白色污染”，盡管國家已經出臺“限塑令”限制塑料制品的生產和應用，但真正意義上消除“白色污染”的最佳措施是弓I導塑料廢棄物下游產品的產業發展。四、本發明中PVC材質的澆筑內模與FRP的相互配合使用。在傳統FRP修繕和加固鋼筋混凝土結構的施工中，FRP布雖然具有輕質高強、耐腐蝕、可設計等優點，能夠顯著地增強混凝土結構的承載力和抗變形能力。但薄而軟的FPR布，迄今無法直接用于新建的混凝土結構，PVC材質的澆筑內模為FRP提供了纏繞或黏貼FRP的成型內模。FRP的纏繞和黏貼又為PVC材質的澆筑內模提供了保護層，避免了 PVC直接暴露及其引起的風化和翹曲變形等。五、本發明中混凝土免拆除復合澆筑模板的內層PVC材質的澆筑內模的內壁設有向內突起的加勁肋，提高了內模的穩定性和抗翹曲變形能力，而且內部澆筑的混凝土硬化后，混凝土與免拆除復合澆筑模板結合更加緊密，保證模板與鋼筋混凝土核心的整體性。六、本發明中所述聚氯乙烯內模的直棱邊具有半徑20_40mm的圓弧角，以減少銳邊處的應力集中現象。
圖I為本發明新型混凝土結構剖視圖。圖2為本發明中混凝土免拆除復合澆筑模板中空體橫截面示意圖。圖3為本發明中混凝土免拆除復合澆筑模板中空槽橫截面示意圖。圖4為碳纖維增強復合材料約束混凝土軸心受壓試驗曲線圖。
具體實施例方式實施例I
如圖I所示，本發明的新型混凝土結構由外向內依次由五層碳纖維增強復合材料層I、聚氯乙烯內模層2和鋼筋混凝土核心層3組成。所述新型混凝土結構為200mmX200mm的橫截面和600mm的高度。如圖2所示，本發明的新型混凝土結構的免拆除復合澆筑模板包括聚氯乙烯內模層2及纏繞或黏貼在其外表面的碳纖維增強復合材料層I，所述聚氯乙烯內模2層是壓塑成型的正方形中空體。所述聚氯乙烯內模層2的壁厚5mm,直棱邊具有半徑20mm的圓弧角，以減少銳邊處的應力集中現象。所述聚氯乙烯內模層2內壁設有八條突起的加強肋4，加強肋4端部為圓形，增加聚氯乙烯內模層2的穩定性和抗變形能力。所述加強肋4厚度為5mm，端部為直徑IOmm的圓形，加強肋4總高度為25mm，相當于鋼筋混凝土結構保護層的厚度。實施例I的制作過程是用廢棄塑料壓塑成形PVC內模2，將五層CFRP分次黏貼在PVC內模2上，每層黏貼時間間隔大約5分鐘，然后將該免拆除復合澆筑模板自然養護5天后，放入符合設計要求的鋼筋骨架，然后在免拆除復合澆筑模板內澆筑混凝土并振搗密實，按照國家相應規范養護28天。實施例2
所述碳纖維增強復合材料層I為五層，所述聚氯乙烯內模層2的直棱邊具有半徑25mm的圓弧角，其余實施如實施例I。實施例3所述碳纖維增強復合材料層I為三層，所述聚氯乙烯內模層2的直棱邊具有半徑40mm的圓弧角，其余實施如實施例I。用同等級同批次混凝土澆筑成3根素混凝土試樣(試樣編號SPCl、SPC2SPC3、)，具有相同的200mmX200mm的橫截面和600mm的高度。與實施例I (試樣編號R20L5)、實施例2 (試樣編號R25L5)、實施例3 (試樣編號R40L3)共同進行加載試驗，對比研究他們的極限承載力和極限變形能力。試樣參數矩陣表見表一。
如圖4所示，碳纖維增強復合材料約束混凝土軸心受壓試驗曲線圖，其中=RxxLy說明，R :柱體直棱邊圓弧角半徑符號:柱體直棱邊圓弧角半徑，單位毫米山碳纖維增強復合材料(CFRP)層數符號；y :碳纖維增強復合材料層數。表一
權利要求
1.新型混凝土結構，其特征在于所述混凝土結構由外向內依次由至少一層的纖維增強復合材料層(I)、聚氯乙烯內模層(2 )和鋼筋混凝土核心層(3 )組成。
2.根據權利要求I所述的新型混凝土結構，其特征在于所述纖維增強復合材料層(I)為碳纖維增強復合材料，或者玻璃纖維增強復合材料。
3.混凝土免拆除澆筑復合模板，其特征在于包括聚氯乙烯內模層(2)及纏繞或黏貼在其外表面的至少一層纖維增強復合材料層(1)，所述聚氯乙烯內模層(2)是壓塑成型的中空體或者中空槽；所述中空體橫截面的外輪廓為圓形、正方形、矩形；中空槽橫截面的外輪廓為上開口的正方形、矩形、T型、梯形、花籃形。
4.根據權利要求3所述的混凝土免拆除澆筑復合模板，其特征在于所述聚氯乙烯內模層(2)的壁厚5-10mm，直棱邊具有半徑20_40mm的圓弧角。
5.根據權利要求3所述的混凝土免拆除澆筑復合模板，其特征在于所述氯乙烯內模層(2)內壁設有多條突起的加強肋(4)，加強肋(4)端部為圓形。
6.根據權利要求5所述的混凝土免拆除澆筑復合模板，其特征在于所述加強肋(4)的高度為25mm,厚度為5mm,加強肋(4)端部的圓形直徑為10mm。
7.根據權利要求3所述的混凝土免拆除澆筑復合模板，其特征在于所述纖維增強復合材料層(I)為碳纖維強復合材料，或者玻璃纖維增強復合材料。
8.澆筑內模，其特征在于所述澆筑內模為聚氯乙烯內模(2)，所述聚氯乙烯內模(2)是壓塑成型的中空體或者中空槽；所述中空體橫截面的外輪廓為圓形、正方形、矩形；中空槽橫截面的外輪廓為上開口的正方形、矩形、T型、梯形、花籃形。
9.根據權利要求8所述的澆筑內模，其特征在于所述聚氯乙烯內模(2)的壁厚5-10mm,直棱邊具有半徑20_40mm的圓弧角。
10.根據權利要求8所述的澆筑內模，其特征在于所述氯乙烯內模(2)內壁設有多條突起的加強肋(4)，加強肋(4)端部為圓形。
11.根據權利要求10所述的澆筑內模，其特征在于所述加強肋(4)的高度為25mm，厚度為5mm,加強肋(4)端部的圓形直徑為10mm。
全文摘要
本發明公開了一種新型混凝土結構、混凝土免拆除復合澆筑模板以及澆筑內模。所述新型混凝土結構由外向內依次由至少一層纖維增強復合材料層、聚氯乙烯內模層和鋼筋混凝土核心層組成。所述混凝土免拆除復合澆筑模板包括聚氯乙烯內模層及纏繞或黏貼在其外表面的至少一層纖維增強復合材料，所述聚氯乙烯內模層為壓塑成型的中空體或中空槽。本發明“FRP+PVC+RC”的新型混凝土結構，能夠顯著地增強混凝土結構的承載力和抗變形能力。“FRP+PVC”免拆除復合澆筑模的應用既提高了內部鋼筋混凝土的承載力和抗變形能力，又是封閉或半封閉且免拆除的模板，減少了現場的施工工序和周期，改善了建筑工地臟、亂、差現象。
文檔編號E04B1/16GK102776954SQ20121023331
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月6日 優先權日2012年7月6日
發明者孫文彬, 蔣洋 申請人:淮陰工學院