專利名稱：一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法
一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙國及其施工方法技術領域
本發明屬于土木工程技術領域，具體為一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法。
背景技術：
目前，磚砌體結構廣泛應用于我國的工業與民用建筑領域，但由于磚砌體材料的脆性性質，其抗拉、抗剪和抗彎強度都較低且自重較大，極不利于結構抗震。磚砌體煙囪是磚砌體結構中主要的結構之一，在地震中磚砌體煙囪開裂后其承載力迅速下降，極易發生倒塌，引起震區巨大的人員傷亡和嚴重的經濟損失。除此之外，由于建筑物抗震設防要求提高、使用功能改變以及結構腐蝕受損等原因，均可能導致磚砌體煙囪的承載力不滿足要求。 綜上，現有的普通磚砌體煙 具有易脆性、整體性和抗震性能差的缺點。發明內容
本發明的目的在于提供一種不易發生脆性破壞且整體性和抗震性能好的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪。
為此，本發明提供的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 包括磚砌體煙 ，所述磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；沿所述磚砌體煙囪的周向安裝有若干根軸向鋼板帶；沿所述磚砌體煙 的高度方向安裝有若干根沿所述磚砌體煙 周向閉合的鋼帶箍; 所述磚砌體煙 表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將所述磚砌體煙囪、所有短鋼筋、所有鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
優選的，上述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入磚砌體煙囪豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出磚砌體煙囪表面的長度為20mm。
優選的，上述鋼板帶的強度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為 IOOmm0
優選的，上述鋼帶箍的鋼帶厚度為O. 5 I. 5mm、寬度為16 30mm ;鋼帶箍利用氣動打包機安裝，并用打包扣永久封口固定。
優選的，上述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
優選的，上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水， 其中，按質量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
優選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級粉煤灰；上述硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
優選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質量的O. 8%。
優選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水攪拌均勻；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水攪拌均勻即得高延性纖維混凝土。
本發明的另一目的在于提供一種上述高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的施工方法，具體施工過程如下
步驟一，砌筑磚砌體煙囪，且在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋；
步驟二，沿磚砌體煙囪的周向每隔400 800mm安裝軸向鋼板帶；
步驟三，在磚砌體煙囪的高度方向上每隔200 400mm、在豎向鋼板帶的外側安裝一道鋼帶，鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍，且鋼帶箍的張拉預應力為鋼帶的極限抗拉強度的30 % 60% ；
步驟四，在磚砌體煙 表面均勻涂抹高延性纖維混凝土形成高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將磚砌體煙 、所有短鋼筋、所有軸向鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
本發明的磚砌體煙囪為高延性纖維混凝土和預應力鋼帶箍組合的磚砌體煙囪，利用較高強度和韌性的高延性纖維混凝土對磚砌體煙 形成包裹，提高磚砌體煙園的整體性，同時結合鋼帶箍對磚砌體煙囪的約束作用，進一步提高磚砌體煙囪的抗震性能。
與現有技術相比，本發明具有如下的特點
( I)本發明中的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 采用的高延性纖維混凝土抗壓強度可達到60MPa以上，極限拉應變可達普通混凝土的100倍以上，具有類似鋼材的塑性變形能力，與磚砲體之間有良好的粘結性能，是一種具有聞強度、聞延性、聞耐久性和聞耐損傷能力的生態建筑材料。可有效避免磚砌體煙 局部壓碎，顯著提高磚砌體煙 的整體性與抗震性能。
(2)本發明采用低強度的預應力鋼帶，同時結合高延性纖維混凝土的包覆作用能充分發揮預應力鋼帶的作用。
(3)本發明中的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪具有良好的耐久性，可延長結構的使用壽命，大幅度提高磚砌體煙 的承載力和抗震性能，減少甚至免去強震后修復的工作。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明。
圖I是實施例I中對高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的結構示意圖2是圖I的A-A剖視圖中各代碼表示1-磚砌體煙囪、2-鋼板帶、3-鋼帶箍、4-高延性纖維混凝土面層、5-短鋼筋、6-打包扣。
具體實施方式
以下是發明人提供的實施例，以對本發明作進一步詳細解釋說明。
實施例I :CN 102913033 A書明說3/4頁
如圖I和圖2所示，本實施例中，磚砌體煙囪高52m，根部外徑5160mm，內徑 2240mm。該實施例的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的結構為包括磚砌體煙 1，所述磚砌體煙囪I的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋5 ;沿所述磚砌體煙囪I的周向安裝有若干根軸向鋼板帶2 ;沿所述磚砌體煙 I的高度方向，在所述磚砌體煙 I上安裝有若干根沿所述磚砌體煙 I周向閉合的鋼帶箍3 ;所述磚砌體煙 I表面涂抹有高延性纖維混凝土面層4，該高延性纖維混凝土面層4將所述磚砌體煙 I、所有短鋼筋5、所有鋼板帶2和所有鋼帶箍3包覆。
該實施例的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的施工過程如下
首先砌筑磚砌體煙囪，并在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋5 ;砌筑完煙囪結構后，使用高延性纖維混凝土在磚砌體煙囪的四周沿周向每隔450mm用高延性纖維混凝土粘貼豎向鋼板帶2作為豎向加勁板；然后利用氣動打包機在豎向鋼板帶外側綁扎安裝軸向間距為250mm的鋼帶箍3，用打包扣6封口并固定鋼帶箍3 ;在綁扎鋼帶箍3時，調整打包機給定其氣壓值，使鋼帶張拉應力為鋼帶極限抗拉強度的30 60%;最后，在磚砌體煙囪I 表面均勻涂抹20mm厚的高延性纖維混凝土面層4。
為增強高延性纖維混凝土面層4與磚砌體煙囪的整體性，在磚砌體煙囪I表面的豎向灰縫 中埋入短鋼筋5作為抗剪連接件，本實施例短鋼筋5采用HRB400級鋼筋，直徑為 12mm,長度為120mm,突出磚墻表面20mm,短鋼筋5的間距為300mm。
本實施例中采用的鋼板帶的強度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為100mm。
目前，各種類型鋼帶(如不銹鋼帶和發藍鋼帶等)的極限強度均可高達SOOMpa 以上，本發明考慮到磚砌體煙囪的強度和變形能力較低，為充分發揮鋼帶在作用，宜選用 270Mpa以上較低強度的鋼帶。鋼帶箍3的材質為普通鋼帶，也可采用發藍鋼帶、不銹鋼帶或鍍鋅鋼帶，其強度為280MPa以上，厚度為O. 5 I. Omm,寬度為16 30mm，本實施例鋼帶厚 1mm,寬 25mm。
該實施例的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水， 其中，按質量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為I.5%。所用水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級粉煤灰，硅灰的燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m2/kg，砂的最大粒徑為I. 26mm ；PVA纖維的長度為 8mm、直徑為26 μ m、抗拉強度為1200MPa、彈性模量為30GPa，纖維為上海羅洋科技有限公司生產的PA600纖維；該實施例的高延性纖維混凝土中添加有江蘇博特新材料有限公司的 PCA ■ I聚羧酸高性能減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、水泥和硅灰總質量的O. 8%。
該高延性纖維混凝土的制備方法為首先將水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入強制式攪拌機中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80%的水，攪拌I 2分鐘；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20 %的水，攪拌I 2分鐘。
以下是發明人提供的關于該實施例的高延性纖維混凝土的力學性能試驗及其結果O
(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標準試模制作立方體試塊，按標準養護方法養護60天，進行立方體抗壓強度試驗。試驗結果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強度平6均值為65MPa，試塊達到峰值荷載后卸載再進行第二次加載，殘余抗壓強度可達到峰值荷載的80%，試塊破壞過程具有明顯抗壓韌性。
(2)采用40mmX40mmX 160mm的標準試模制作棱柱體抗彎試件，按標準養護方法養護60天，進行抗彎性能試驗。試驗結果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強度為4.8MPa，試件開裂以后承載力繼續提高，極限強度為10. IMPa，達到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計算所得的彎曲韌性系數其彎曲韌性15、110> 12(|、I30分別為6. 2、 14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。
(3)米用50mmX 15mmX 350mm的試模制作拉伸試塊,按標準養護方法養護60天,進行直接拉伸試驗。結果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強度平均值為3. 6MPa，極限拉應變可達到I. 2%，試件開裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過程中出現10余條裂縫。
以上試驗表明，高延性纖維混凝土的極限拉應變遠高于《混凝土結構設計規范》 GB50010中普通混凝土的極限拉應變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發生脆性破壞具有明顯不同。
該實施例的高延性纖維混凝土的上述力學特性表明，其涂抹在磚砌體煙園的表面能夠顯著增強磚砌體煙 的抗壓承載力、變形能力，不易發生脆性破壞，減少或避免磚砌體煙囪的震后修復工作。
本發明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 表面施加有預應力的鋼帶套箍并涂抹有高延性纖維混凝土面層，兩者對磚砌體煙 產生較大的橫向主動約束力，提高磚砌體煙囪的抗剪強度和磚砌體煙園的整體性，可有效抑制磚砌體煙園的開裂，極大地改善磚砌體煙囪自身的變形能力，有效減輕地震作用下磚砌體煙囪的破壞程度。
利用氣動打包機安裝預應力鋼帶箍和涂抹高延性纖維混凝土面層施工簡單易行、 操作方便，且所采用的高延性纖維混凝土具有良好的耐久性，可做為鋼板帶和鋼帶箍的保護層，避免鋼帶銹蝕斷裂，延長結構的使用壽命，降低經濟、社會成本，減少甚至免去磚砌體煙囪強震后修復的工作。
本發明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪可用于熱電廠、金屬冶煉廠等磚砌體煙囪結構中。
權利要求
1.一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，包括磚砌體煙 ，其特征在于，所述磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；沿所述磚砌體煙囪的周向安裝有若干根軸向鋼板帶；沿所述磚砌體煙 的高度方向安裝有若干根沿所述磚砌體煙 周向閉合的鋼帶箍；所述磚砌體煙 表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將所述磚砌體煙囪、所有短鋼筋、所有鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
2.如權利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm， 每根短鋼筋埋入磚砌體煙囪豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出磚砌體煙囪表面的長度為20mm。
3.如權利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪，其特征在于，所述鋼板帶的強度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為100mm。
4.如權利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪，其特征在于，所述鋼帶箍的鋼帶厚度為O. 5 I. 5mm、寬度為16 30mm ;鋼帶箍利用氣動打包機安裝，并用打包扣永久封口固定。
5.如權利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
6.如權利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質量百分比計，水泥 粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
7.如權利要求6所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述水泥為 P. O. 52. 5R娃酸鹽水泥；所述粉煤灰為I級粉煤灰；所述娃灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
8.如權利要求7所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為所述粉煤灰、硅灰和水泥總質量的O. 8%。
9.如權利要求8所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水攪拌均勻；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水攪拌均勻即得高延性纖維混凝土。
10.一種上述任一權利要求所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的施工方法，其特征在于，方法的具體步驟如下步驟一，砌筑磚砌體煙園，且在磚砌體煙園的豎向灰縫中埋入短鋼筋；步驟二，沿磚砌體煙囪的周向每隔400 800mm安裝軸向鋼板帶；步驟三，在磚砌體煙囪的高度方向上每隔200 400mm、在豎向鋼板帶的外側安裝一道鋼帶，該鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍，且鋼帶箍的張拉預應力為鋼帶的極限抗拉強度的30 % 60% ；步驟四，在磚砌體煙 表面均勻涂抹高延性纖維混凝土形成高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將磚砌體煙 、所有短鋼筋、所有軸向鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
全文摘要
本發明公開了一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法，以解決現有普通磚砌體煙囪存在的易脆性、延性及抗震性能差的問題。本發明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪由磚砌體、短鋼筋、鋼板帶、鋼帶箍和高延性纖維混凝土組成；施工時，首先在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋；接著沿磚砌體煙囪的周向安裝若干根軸向鋼板帶；然后在鋼板帶外側安裝若干根鋼帶，各鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍；最后在磚砌體煙囪表面均勻涂抹高延性纖維混凝土。本發明高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的抗剪承載力、延性及抗震性能明顯優于傳統磚砌體煙囪，且不易發生脆性破壞；同時該組合磚砌體煙囪的施工工藝簡單。
文檔編號E04H12/28GK102913033SQ201210434818
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月4日 優先權日2012年11月4日
發明者鄧明科, 梁興文, 代潔 申請人:西安建筑科技大學