一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板及其制作工艺的制作方法

本发明涉及养殖业辅助设备，具体涉及一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板及其制作工艺。

背景技术：

1、在绿色农业的时代背景下，大体量的现代化环保、节能猪舍的建设是生猪养殖业的必然发展趋势，而漏粪板作为集中式猪舍排污系统中最重要的养废分离设备之一，其性能的优劣对整个猪舍系统的建设和运营至关重要。目前，传统的钢筋混凝土漏粪板是大多数集中式猪舍的选择，它存在以下三个问题：(1)板厚很大，特别随着板跨的加大板厚增加明显，导致漏粪板自身重量较大；(2)普通混凝土浇筑时其表面不可避免形成一些细微的孔洞，密实度差，使得漏粪板的清洁和消毒的效果不佳，表面粪尿残留，导致病菌的大量繁殖，从而使得生猪疫病发生的概率增加；(3)钢筋用量较大，造价仍有优化的空间。

2、轻量化漏粪板需要解决的重点问题是：减小漏粪板厚度以减轻板自重与随着板厚的减小外界荷载作用下漏粪板更容易开裂之间的矛盾。再进一步，漏粪板的裂缝如果得不到有效的控制，将为其后期的运营维护和耐久性埋下巨大的隐患。

3、作为一种复合材料，纤维增强复合材料筋(简称复材筋)具有强度高、重量轻和耐腐蚀性好等优点。另外，相比于纤维增强复合板材、织物和网格，复材筋可不经过涂抹或浸润胶水的工序而直接用于混凝土构件中，具有施工简便的优点，且其表面往往经过喷砂处理，能与混凝土能够形成较好的粘结。但是，在混凝土构件中复材筋往往都处于较高的应力状态，因此对于常规直径复材筋(直径≥6mm)而言，其端部在混凝土中的锚固是一个较难处理的问题。发明人发现，作为一种新型的复材筋，微小直径纤维增强复合材料筋(简称微小复材筋，直径≤3mm)与常规直径复材筋相比较其特点在于：同样截面面积下具有更大的表面积。这一特点非常有利于增强复材筋与混凝土的粘结，从而降低对复材筋端部锚固的要求；另一方面，此特点对于抑制混凝土在受拉状态下裂缝的开展也非常的有利。

4、超高性能混凝土，简称uhpc(ultra-high performance concrete)，与普通混凝土相比，它的原材料中不包含粗骨料，而必须使用硅灰和纤维(钢纤维或复合有机纤维)，其水泥用量较大，采用的水胶比很低，是一种结构致密具有超高耐久性的混凝土，特别适用于制作处于高腐蚀环境的猪舍漏粪板。另外，具有超高抗压强度、抗拉强度和高韧性uhpc的使用也使得漏粪板的轻量化成为了可能。

5、综上，为解决现有传统钢筋混凝土猪舍漏粪板所存在的问题，依据现有的技术条件，提出一种微小直径复材筋和超高性能混凝土技术相结合的轻型猪舍漏粪板，其具有自重轻、易清洁、耐腐蚀、造价低和制作工艺简单的优点。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板，该结构可在减少厚度的情况下仍维持较好的力学指标。

2、本发明的另一目的是：提供一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板及其制作工艺，该工艺易于对微小直径纤维增强复合材料筋进行定位，操作方便。

3、为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板，包括本体；本体包括面板、位于面板下方的横肋、位于面板下方的纵肋，横肋沿着左右方向延伸，纵肋沿着前后方向延伸，多根横肋沿着前后方向依次排列，多根纵肋沿着左右方向依次排列，面板上设有多个沿着矩形阵列排列的漏粪槽，漏粪槽与横肋、纵肋均错开，漏粪槽的长度方向沿着前后方向设置；漏粪板还包括多根微小直径纤维增强复合材料筋；在前后两端的横肋内和左右两端的纵肋内均设有多根微小直径纤维增强复合材料筋，同一横肋或纵肋内的多根微小直径纤维增强复合材料筋相互平行且位于同一水平面上；本体的材料为超高性能混凝土；漏粪板分为窄板型和宽板型；面板的长度为2500mm～3000mm，窄板型漏粪板的面板的宽度为500mm～650mm，宽板型漏粪板的面板的宽度为1000mm～1300mm，漏粪槽的长度为450mm～1300mm，漏粪槽的宽度为20～30mm；横肋的数量为3～6条，纵肋的数量为2～3条；面板的厚度为20mm～30mm，中间横肋的高度为30～50mm，两端横肋的高度为50～70mm，纵肋的高度为50～70mm；两端横肋内微小直径纤维增强复合材料筋的数量为2～4根，两端纵肋内微小直径纤维增强复合材料筋的数量为5～10根，微小直径纤维增强复合材料筋的直径为3mm；微小直径纤维增强复合材料筋的表面经过喷砂处理。

5、作为一种优选，微小直径纤维增强复合材料筋的保护层厚度≥10mm。保护层指的是微小复材筋预埋入uhpc时，微小复材筋与漏粪板表面具有一定厚度的uhpc材料，作为微小复材筋的保护结构。

6、作为一种优选，微小直径纤维增强复合材料筋的材料为碳纤维或玻璃纤维。

7、作为一种优选，采用碳纤维时，微小直径纤维增强复合材料筋极限抗拉强度≥2000mpa，弹性模量≥120gpa；采用玻璃纤维时，微小直径纤维增强复合材料筋极限抗拉强度≥800mpa，弹性模量≥40gpa。

8、作为一种优选，超高性能混凝土的力学指标为抗压强度≥145mpa，抗拉强度≥8mpa，极限抗拉应变≥0.2％，弹性模量≥50gp，抗折强度≥25mpa，粘结强度≥2.5mpa，抗渗透性≥p12，抗冻性≥600n，吸水率≥0.05％。

9、作为一种优选，本体的表面设有环氧砂浆层。

10、一种基于微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板的制作工艺，包括如下步骤：(1)准备轻型猪舍漏粪板模具，在模具的侧边对应纵肋和横肋端部位置预留孔洞，用于穿入微小直径纤维增强复合材料筋；(2)拌制超高性能混凝土浆体；(3)在模具底部浇筑一层超高性能混凝土浆体，并振动密实；(4)通过模具预留的孔洞穿拉微小直径纤维增强复合材料筋，其中横肋对应的微小直径纤维增强复合材料筋放置在纵肋的微小直径纤维增强复合材料筋之上；(5)将各复材筋拉紧后用卡扣固定，卡扣顶在模具的外侧；(6)浇筑剩余的超高性能混凝土浆体；(7)漏粪板脱模后进行常规养护或高温蒸养；(8)在养护完成后的漏粪板表面涂抹一层环氧砂浆；(9)去除固定复材筋的卡扣，拆除模具，沿漏粪板边缘截断多余的复材筋。

11、作为一种优选，步骤(3)中，浇筑厚度为10mm的超高性能混凝土浆体。

12、作为一种优选，步骤(8)中，涂抹一层≥8mm厚的环氧砂浆。

13、作为一种优选，步骤(9)中，绕漏粪板四周的竖向模板可拆卸，以利于漏粪板的脱模，以及微小直径纤维增强复合材料筋的裁剪。

14、本发明的原理是：针对传统钢筋混凝土漏粪板所存在的问题，并对所选用的微小复材筋和超高性能混凝土的力学性能，考虑猪舍漏粪板的受力状态及其承载力极限状态和正常使用极限状态的要求，在现有常规猪舍漏粪板平面尺寸的基础上，提出经优化后采用微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的轻型猪舍漏粪板厚度；并针对微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的使用，提出了轻型猪舍漏粪板的制作工艺。另外，对于轻型漏粪板所采用的微小直径纤维增强复合材料筋和超高性能混凝土的物理力学性能提出了具体的要求。

15、本发明具有如下优点：

16、1.采用超高性能混凝土和微小直径纤维增强复合材料筋相结合的结构，解决减小漏粪板厚度以减轻板自重与随着板厚的减小外界荷载作用下漏粪板更容易开裂之间的矛盾。

17、2.充分利用了微小复材筋比表面积大和超高性能混凝土抗压拉性能好和弹性模量高的特性，漏粪板板厚仅为20mm～30mm，与传统钢筋混凝土漏粪板相比，自重降低了50％～60％，大大降低了猪舍结构的自重，特别适用于多层猪舍建筑中。

18、3.仅在漏粪板四周的边肋上布置了微小复材筋，使得漏粪板的总体造价降低10％～15％。

19、4.漏粪板表面致密平整，硬度高，解决了漏粪板表面固定粪便残留的问题，降低了后期生猪养殖过程中粪板表面清洗和消毒的难度，同时也缓解了漏粪板面对粪沟的一面易生长有害菌群的问题。

20、5.漏粪板所选用的微小复材筋和超高性能混凝土几乎不与酸、碱发生反应，对猪舍环境表现出耐腐蚀性好的优点。

21、6.制作均是采用常规工艺，简单方便。

22、7.微小直径纤维增强复合材料筋采用喷砂处理，与uhpc能够形成较好的粘结。

23、8.制作工艺采用孔洞配合卡扣的方式，对微小复材筋进行固定，操作方法简便。