一種角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種角鋼優(yōu)化超高性能混凝土蓋板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高性能混凝土，簡稱UHPC (Ultra-High Performance Concrete)，是過去三十年中最具創(chuàng)新性的水泥基工程材料，實現(xiàn)了工程材料性能的大跨越，它的其中一個代表是活性粉末混凝土。
[0003]活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，簡寫為RPC):是由多元活性粉末摻合料、無機膠凝材料、連續(xù)級配細骨料、鋼纖維等混合纖維組成，通過最優(yōu)化級配設(shè)計，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。由于活性粉末混凝土中鋼纖維的存在加強了水泥石的咬合作用，使該材料的抗拉強度得到大幅提高，達高強混凝土的4~6倍，極限拉伸應(yīng)變更是可達高強混凝土的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混凝土。因此該材料適用于對結(jié)構(gòu)有高強、輕質(zhì)、阻裂、耐久性要求的結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。
[0004]超高性能混凝土制備的蓋板，相對于傳統(tǒng)的混凝土蓋板，其承載能力和耐久性能都有了較大的提高。同時由于其承載能力的提高，在相同承載能力要求下，蓋板的厚度可以適當減小，可以有效解決傳統(tǒng)混凝土蓋板過于厚重的問題。隨著超高性能混凝土蓋板的不斷推廣，涉及的領(lǐng)域越來越廣，對其承載力的要求也越來越高。但在現(xiàn)有超高性能混凝土蓋板的高配筋率的配筋體系下，在保證相同蓋板厚度的前提下，已經(jīng)很難進一步提高蓋板的承載能力。例如對于80mm厚的行車電力蓋板，在雙層密集配預(yù)應(yīng)力筋的情況下，其極限承載力仍只能達到國標《鋼纖維混凝土井蓋》中的C250等級。因此必須要對現(xiàn)有的配筋體系作出創(chuàng)新和改變才能在保證厚度不變的情況下使蓋板的承載能力等級提高。
[0005]由于角鋼具有很強的抵抗變形的能力同時具有很高的承載力，用其替換蓋板雙排配筋體系中的上排鋼筋骨架，保留下排鋼筋骨架，同時對角鋼進行表面粗糙處理，保證其與超高性能混凝土良好的粘結(jié)能力。這種新型的配筋體系既能充分發(fā)揮角鋼承載能力高、抵抗變形強的特點，又能保留底層鋼筋良好的抗裂性能，也使蓋板保留了良好的延性，兩者的結(jié)合互補能夠使超高性能混凝土蓋板的承載能力得到進一步的提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供了一種角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板及其制備方法，用角鋼替換蓋板雙排配筋體系中的上排鋼筋骨架，保留下排鋼筋骨架，既充分發(fā)揮角鋼承載能力高、抵抗變形強的特點，又保留底層鋼筋良好的抗裂性能，也使蓋板保留了良好的延性，通過兩者的結(jié)合互補使超高性能混凝土蓋板的承載能力得到進一步提高。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可以采取如下技術(shù)方案: 一種角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板，包括超高性能混凝土層，所述超高性能混凝土層內(nèi)設(shè)置有平行于蓋板下端面的鋼筋骨架，所述鋼筋骨架距蓋板下端面10~20mm，所述鋼筋骨架主要由縱向設(shè)置的受力筋和橫向設(shè)置的分布筋焊接或捆扎而成，所述分布筋位于受力筋上方，所述鋼筋骨架的上方緊貼地焊接有相互平行的若干角鋼，所述角鋼的長度方向與受力筋的長度方向相一致，所述角鋼距離蓋板頂部及四側(cè)面的距離為10~25mm。
[0008]進一步地，所述受力筋直徑為6~20mm，且受力筋直徑比分布筋大2mm以上。
[0009]進一步地，所述受力筋和分布筋采用熱軋鋼筋、冷拉鋼筋或PC鋼棒。
[0010]進一步地，所述角鋼為熱軋等邊角鋼，焊接時，所述角鋼的頂角朝上。
[0011]進一步地，所述角鋼為熱軋不等邊角鋼，焊接時，所述角鋼的一條邊水平設(shè)置。
[0012]進一步地，所述角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板的厚度大于等于80mm。
[0013]進一步地，所述超高性能混凝土的抗壓強度大于等于140MPa。
[0014]本發(fā)明還提供了一種角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板的制備方法，包括步驟:
1)按照蓋板的尺寸、保護層厚度以及角鋼的放置方式，加工鋼筋骨架，選擇合適的角鋼規(guī)格；
2)將角鋼與鋼筋骨架焊接固定，使上層角鋼平行于底層鋼筋骨架，并使兩者緊密貼合；
3)將焊接好的角鋼與鋼筋骨架吊入模具模腔內(nèi)，角鋼靠近模具下端面，并使角鋼4與鋼筋骨架問上下端面和各側(cè)面留出10~20mm的保護層厚度；
4)將拌合好的超高性能混凝土傾倒注入模具模腔中振動成型后抹平蓋板外表面，角鋼與鋼筋骨架被控制在蓋板內(nèi)部并留出符合要求的保護層厚度；
5)將蓋板連同模具進行養(yǎng)護，脫模后繼續(xù)養(yǎng)護至性能滿足要求，得到角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板。
[0015]進一步地，所述步驟5)具體包括:將蓋板連同模具進行蒸汽養(yǎng)護，環(huán)境溫度保持為40°C養(yǎng)護24小時，之后取出拆模再在85°C條件下繼續(xù)養(yǎng)護48小時，得到角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板。本發(fā)明提供的角鋼優(yōu)化超高性能混凝土蓋板，相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點:
I)將角鋼和鋼筋的優(yōu)勢結(jié)合在一起，既充分發(fā)揮角鋼抵抗變形強和承載力高的特點，也保留底層鋼筋提高蓋板抗裂性能和承載力的作用，能夠在雙層鋼筋配筋體系的基礎(chǔ)上進一步提尚蓋板的承載能力。
[0016]2)角鋼優(yōu)化超高性能混凝土蓋板的使用壽命延長。
[0017]本發(fā)明將在建筑、電力領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用，應(yīng)用前景廣闊，具有很好的技術(shù)經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例1的剖面示意圖；
圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例2的剖面示意圖；
圖中所示為:1-受力筋；2_分布筋；3_超高性能混凝土層；4_角鋼。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的目的作進一步的詳細描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0020]實施例1
如圖1及圖2所示，一種角鋼優(yōu)化的超高性能混凝土蓋板，蓋板尺寸為1400mmX500mmX80mm，包括超高性能混凝土層3，所述超高性能混凝土層3內(nèi)設(shè)置有平行于蓋板下端面的鋼筋骨架，所述鋼筋骨架距蓋板下端面10mm，所述鋼筋骨架主要由縱向設(shè)置的受力筋I(lǐng)和橫向設(shè)置的分布筋2焊接或捆扎而成，所述分布筋2位于受力筋I(lǐng)上方，所述鋼筋骨架的上方緊貼地焊接有相互平行的若干角鋼4，所述角鋼4的長度方向與受力筋I(lǐng)的長度方向相一致，所述角鋼4距離蓋板頂部及四側(cè)面的距離為15mm。
[0021]本實施例中，所述蓋板內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的鋼筋骨架采用直徑為10.7mm的PC鋼棒作為受力筋1，直徑為8mm的HPB300鋼筋作為分布筋2，所述PC鋼棒的抗拉強度為1400MPa。
[0022]本實施例中，所述角鋼4為熱乳等邊角鋼，尺寸為50mmX50mmX5mm，焊接時，所述角鋼4的頂角朝上。
[0023]本實施例中，所述超高性能混凝土的抗壓強度為143.5MPa。
[0024]本實施例由角鋼和鋼筋骨架埋筑在超高性能混凝土中構(gòu)成。所述鋼筋骨架為平行于蓋板下端面設(shè)置的單層網(wǎng)架，鋼筋骨架由分布筋和受力筋組成，分布筋2