本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及一种柱超高性能混凝土的永久模板及其制备方法。
背景技术：
在进行混凝土浇筑时，需要使用模板以得到设计形状的混凝土构件。传统上均采用木模、钢模、铝合金模等模板，浇筑混凝土前需安装模板，混凝土达到强度后需要拆除模板。模板工程是混凝土结构施工的重要组成部分，施工周期长，费用高。
二战以后，为提高施工速度，开发了永久模板，模板使用后不拆除，作为结构的一部分使用。永久模板由于其施工简便，节省工期，现已开始逐步应用于各类混凝土工程中。不仅具有满足浇筑混凝土的支撑成型功能，又能成为建筑结构中的保留部分，既可参与建筑物承重，又能改善结构的受力性能和使用性能。根据建筑物的需要，永久性模板还可以附带具有防水、保温、隔热、隔声、装饰、提高耐久性、减少周转次数等功能，做到一次成型，省却了砂浆抹面、找平、二次装修、防水保温处理、面层装修装饰等工序，因而可以大大节约工程施工动量和装饰、装修费用。由于永久性模板不需要拆模，可以节约大量由于拆模和倒运模板所耗费的时间和费用，极大地缩短了工期，降低工程造价，并减少工人的劳动强度。
目前国外的永久模板主要有以下几种形式：（1）ICT保温模板，是在美国混凝土协会推动下积极应用的一项新技术，并形成了以此项技术为核心的“新型混凝土结构住宅体系”。（2）SRC结构施工无支撑模板，这是一种专用于劲性钢筋混凝土结构（SRC）施工的永久模板，由于现在由工厂加工制作，生产效率高，产品精度得以保障，且无需支承。（3）预制高强砂浆薄壁模板，由日本西松公司开发，内侧设有抗剪连接件并加工形成凹凸面，经现场浇筑混凝土，确保成型整体构件。（4）混凝土预制柱模，由日本大林组公司开发的为适应高强混凝土要求而研究设计的混凝土预制柱模，其成型方式有两种：离心成型法和流入成型法。
20世纪90年代以来，我国建筑结构体系取得了巨大的发展，随着高层建筑和超高层建筑的大量兴建，以及大规模的基础建设、城市交通和高速公路的飞速发展，我国的建筑施工技术有了很大的进步，我国建筑业也不断地引进国外的模板、脚手架体系，并研制开发了各类永久性新型模板，主要的研究有：（1）采用FRP（纤维增强聚合物）作为混凝土工程永久性模板，玻璃钢抗拉强度和抗冲击性能高的特点有效弥补了混凝土抗拉强度低的特点，可以大幅度提高梁的抗折强度。（2）钢丝网混凝土薄板模板，是一种广义的钢纤维混凝土构件，强度高、弹塑性性能高，耐久性高。（3）肋筋模板钢——混凝土组合板，克服了广泛采用的压型钢板作为底模与钢——混凝土组合梁相结合的结构形式的不足，极大程度地改善了构件的延性。
近年来，随着超高性能混凝土的发展，国内外也开展了超高性能混凝土永久模板的研究，其中较多研究的活性粉末混凝土。
2005年，北京交通大学钟永梅基于活性粉末混凝土超高的抗压强度，提出活性粉末混凝土永久模板，其构件的抗压力学性能优越，施工技术有了很大的改进，单构件的抗拉抗折方面的力学性能有所欠缺，需要进一步改进。
在超高性能混凝土中掺入钢纤维，可以有效克服高强混凝土抗压强度高而抗拉、抗折性能差的缺陷。哈尔滨工业大学和长沙理工大学均开展过钢纤维高性能混凝土的材料力学实验，具有较高的研究意义和工程应用前景。
目前超高性能混凝土永久模板成型主要有两种方式，离心法和浇筑法。
然而离心成型超高性能混凝土永久模板时，由于超高性能混凝土中没有粗骨料的阻挡，密度较大的钢纤维在离心作用下会集中分布在永久模板的外层，甚至造成钢纤维大量暴露在外表面，并且锈蚀从而使超高性能混凝土的阻裂性、韧性和耐久性等性能降低。同时，不均匀分布的钢纤维会导致超高性能混凝土构件的力学性能不均匀，外层永久模板混凝土整体性遭到破坏，增加构件承载力的不确定因素，影响相关的构件强度设计，同时也降低了构件抗剪和正截面抗弯的能力。上述这些问题，会使离心的超高性能混凝土构件使用时的安全性、耐久性乃至承载能力不能达到预期的目的，对结构工程的安全造成威胁。
浇筑法成型时，由于超高性能混凝土密实度很高，超高性能混凝土永久模板脱模后内表面非常光滑，使用时永久模板与后浇填芯混凝土的粘结不良，常常会导致两种材料不能协同工作，开裂荷载过低，无法充分发挥材料的性能，过早出现裂缝，造成耐久性下降，尤其是在反复荷载下，两者各自工作更为严重，力学性能大大降低。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种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内模板以及现场再次为核心混凝土绑扎钢筋的繁杂施工程序，同时通过钢内模板上的拉结钢筋拉结内外混凝土层，改善传统永久模板与现浇混凝土之间粘结力不足的弊端。
一种柱超高性能混凝土的永久模板，包括外部超高性能混凝土层及由外至内依次同心设置的筒状永久模板钢筋笼、用于成型的钢内模板、核心混凝土预留钢筋笼，所述钢内模板上相互垂直地均匀设置有连接永久模板钢筋笼和核心混凝土预留钢筋笼的拉结钢筋，上述的永久模板钢筋笼、钢内模板之间的空隙中填充外部超高性能混凝土层，所述的永久模板钢筋笼包裹于外部超高性能混凝土层中。
进一步地，所述拉结钢筋采用直径为6~20mm的变形钢筋，且沿永久模板长度方向每1米最少布置四根。
进一步地，所述永久模板钢筋笼、核心混凝土预留钢筋笼与钢内模板均采用焊接形成整体。
进一步地，所述钢内模板和拉结钢筋之间、永久模板钢筋笼及核心混凝土预留钢筋笼和拉结钢筋之间，均采用焊接相互连接。
进一步地，所述钢内模板横截面并非为圆，而存在5mm以内的起伏凹凸。
进一步地，超高性能混凝土层具有超高强度和超高耐久性,抗压强度超过130MPa，电量值不超过40C。
进一步地，所述超高性能混凝土层厚度不低于35mm。
进一步地，所述钢筋笼包括若干箍筋、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋的纵向钢筋。
进一步地，所述永久模板箍筋距超高性能混凝土层外表面的距离不小于10mm，且不超过壁厚的40%。
本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型时钢内模板，永久模板钢筋笼，核心混凝土预留钢筋笼共同作为柱超高性能混凝土的永久模板的主要受力钢筋。
本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型时钢内模板的内外表面均有拉结钢筋，用于提高永久模板与核心混凝土粘结力。
本发明的另一目的在于介绍上述的柱超高性能混凝土的永久模板的制备方法，按下述步骤进行：
1）按照柱的尺寸，配筋和保护层要求，制作永久模板钢筋笼、钢内模板、核心混凝土预留钢筋笼；
2）将拉结钢筋焊于钢内模板的内外表面，并将永久模板钢筋笼2和核心混凝土预留钢筋笼同心地焊于拉结钢筋上；
3）将上述钢筋笼放置在外模中，组装好永久模板模具；
4）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；
5）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，拆除外模；
6）按照超高性能混凝土养护需要进行养护，得到柱超高性能混凝土永久模板。
相比现有技术，本发明的有益效果是：
一、本发明的钢内模板内的钢筋笼是永久模板的一部分，在现场现浇混凝土时不需再绑扎钢筋笼，较少了施工工序，加快施工速度，方便简单。
二、本发明的柱超高性能混凝土的永久模板，通过拉结钢筋拉结内外混凝土层增强了永久模板与现浇混凝土之间的粘结力以及柱的承载力，进一步增加构件整体性，改善了构件整体的力学性能。
三、本发明省去制作永久模板拆钢内模板步骤，避免了混凝土收缩带来的拆模困难问题。
四、本发明采用超高性能混凝土作为结构物保护层，耐久性能优异。
五、本发明在钢内模外有超高性能混凝土作为保护层，抗火性能良好。
附图说明
图1为本发明的柱超高性能混凝土的永久模板横截面示意图
图中所示为：1-外部超高性能混凝土层；2-永久模板钢筋笼；3-钢内模板；4-拉结钢筋；5-核心混凝土预留配筋。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的具体实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功效。本发明也可以其它不同的方式予以实施，即，在不悖离本发明所揭示的范畴下，能予不同的修饰与改变。
实施例：
如图1所示，一种柱超高性能混凝土的永久模板，包括外部超高性能混凝土层1及由外至内依次同心设置的筒状永久模板钢筋笼2、用于成型的钢内模板3、核心混凝土预留钢筋笼5，所述钢内模板3上相互垂直地均匀设置有连接永久模板钢筋笼1和核心混凝土预留钢筋笼5的拉结钢筋4，上述的永久模板钢筋笼2、钢内模板3之间的空隙中填充外部超高性能混凝土层1，所述的永久模板钢筋笼2包裹于外部超高性能混凝土层1中。
所述拉结钢筋4采用直径为6~20mm的变形钢筋，且沿永久模板长度方向每1米最少布置两根。
所述永久模板钢筋笼2、核心混凝土预留钢筋笼5与钢内模板3均采用焊接形成整体。
所述钢内模板3和拉结钢筋4之间、永久模板钢筋笼2及核心混凝土预留钢筋笼5和拉结钢筋之间，均采用焊接相互连接。
所述钢内模板3横截面并非为圆，而存在5mm以内的起伏凹凸。
超高性能混凝土层具有超高强度和超高耐久性,抗压强度超过130MPa，电量值不超过40C。
超高性能混凝土层厚度不低于35mm。
钢筋笼包括若干箍筋、沿永久模板长度方向均匀设置并连接各箍筋的纵向钢筋。
永久模板箍筋距超高性能混凝土层外表面的距离不小于10mm，且不超过壁厚的40%。
本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型时钢内模板，永久模板钢筋笼，核心混凝土预留钢筋笼共同作为柱超高性能混凝土的永久模板的主要受力钢筋。
本柱超高性能混凝土的永久模板，所述成型时钢内模板的内外表面均有拉结钢筋，用于提高永久模板与核心混凝土粘结力。
本实施例采用坍落度813mm，立方体抗压强度162MPa的超高性能混凝土。所成型的超高性混凝土柱永久模板为圆柱，外径600mm，长度1500mm，柱超高性能混凝土的永久模板3的壁厚50mm。永久模板钢筋笼2配筋：8根直径25HRB400，配筋率1.14%，核心混凝土预留钢筋笼5配筋：8根直径36HRB400，配筋率1.04%。
制作步骤包括：
1）按照永久模板的尺寸，配筋和保护层要求，制作永久模板钢筋笼2、钢内模板3、核心混凝土预留钢筋笼5；
2）将拉结钢筋4焊于钢内模板3的内外表面，并将永久模板钢筋笼2和核心混凝土预留钢筋笼5同心地焊于拉结钢筋4上；
3）将上述钢筋笼放置在外模中，组装好永久模板模具；
4）制备超高性能混凝土，将拌合好的超高性能混凝土泵入或浇入模具中；
5）待超高性能混凝土柱永久模板达到拆模强度后，拆除外模；
6）带模具在40℃中蒸汽养护24小时；
7）拆模后，在85℃中蒸汽养护48小时；得到柱超高性能混凝土的永久模板。
为得到超高性混凝土柱永久模板，圆柱采用坍落扩展度344mm、立方体强度58.4MPa的高强混凝土，现浇入柱超高性能混凝土的永久模板中成型；常温洒水养护28天。
按照《混凝土结构试验方法标准》（GB/T 50152-2012）的测试方法，实施例超高性能永久模板圆柱的开裂荷载为74.4MPa，相较配筋率相同的泵送成型超高性能混凝土永久模板圆柱提高了19.2%，极限荷载为96.4MPa，提高12.4%。永久模板与核心混凝土共同工作情况良好，受力性能优异。
综上所述，本发明的柱超高性能混凝土的永久模板及其制备方法，通过保留钢内模板，省去预制永久模板中拆内模步骤，通过拉结钢筋，增强了永久模板与现浇混凝土之间的粘结力，制备方便，且钢内模板内部的钢筋作为现浇混凝土的主要受力筋，减少现场施工工序，经济效益显著，可以满足大规模工业化生产的需求。
上述说明书及实施例仅为示例性说明本发明的原理及其功效，并非是对本发明的限制。任何落入本发明权利要求范围内的创作皆属于本发明所保护的范围。