新型预应力干法水泥筒仓及加固方法与流程

本发明属于水泥筒仓技术领域，特别是涉及一种新型预应力干法水泥筒仓。

背景技术：

当前，水泥工业已具有很多全球化特征。全球水泥工业预计每年增长3％。目前随着水泥消费量以接近世界经济发展的速度稳定增长，可以说水泥在发展中国家还是朝阳产业，而在发达国家的发展则是具有一定周期性的。通常人们认为新兴市场是位于中东、北非、亚洲、拉美及东欧地区，还有非洲的部分地区。专家预测：长远来看，新兴市场水泥需求将增长，且美国需求将大幅回升。2017年以后，无论是新兴市场还是美国，机遇空前，其中，印度、巴基斯坦、印尼和尼日利亚的潜力最大。所以水泥市场需要投资。

企业最近在国内、非洲、中东、亚洲等地承接了多条5000t/d至10000t/d水泥生产线项目，如此产能的生产线需要容量更大的水泥筒仓来满足生产需求。因此，大量直径15m以上的混凝土水泥筒仓被广泛应用。根据国际、国内目前的研究应用情况看，直径15m以上的混凝土筒仓采用预应力技术，其安全性、经济性将得到更好的保证。

预应力技术具有提高结构使用功能，增强结构的承载力和抗裂度的特点，同时可以节约钢材及混凝土等资源。在混凝土仓壁内布置一定数量的环向预应力钢筋，用来抵消储料、温度作用等在仓壁产生的环向拉力，控制仓壁裂缝的产生或开展。后张法预应力技术主要分为有粘结和无粘结两种体系。有粘结预应力体系采用波纹管预留孔道，混凝土浇筑完成后穿入预应力筋，然后张拉，灌浆。无粘结预应力体系是在单根预应力筋上涂油包塑，混凝土浇筑前安装在钢筋骨架内，张拉时预应力筋可在塑料孔道内滑动，无需灌浆工序。

那么，如何便捷的将预应力技术应用于混凝土水泥筒仓则是工程建设方需要关心的问题。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种新型预应力干法水泥筒仓及加固方法，通过新型的结构和加固方法可显著提高筒仓的结构安全性能，更好的保证施工质量、降低施工难度，降低后期维护、加固成本，推动预应力技术的发展，可产生长远的经济效益和社会效益。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种新型预应力干法水泥筒仓，包括仓壁、聚合物砂浆层、水泥素浆层、加强筋环和弹性网，所述聚合物砂浆层涂覆于所述仓壁的内壁，所述水泥素浆层涂覆于所述仓壁的外壁，所述加强筋环环布于所述仓壁的外壁，所述加强筋环具有多个且多个加强筋环相互之间沿着仓壁的轴向均匀分布，所述弹性网包覆所述加强筋环；

每个所述加强筋环是由多个加强体组成，每个所述加强体是由两根钢筋和一个圆环构成；所述加强体的两根所述钢筋的外端与所述圆环焊接且内端嵌于所述水泥素浆层，所述加强体的两根所述钢筋呈上下排布且在外端形成的第一夹角为30-40°，所述圆环呈纵向设置且垂直于所述仓壁的外壁，加强体的两根钢筋所在的竖直面与所述圆环所在的竖直面之间的第二夹角为115-125°；所述圆环的直径为20-25mm；所述加强体的每根钢筋的总长度皆为18-25cm，其中，嵌于所述水泥素浆层的长度为10-15cm；相邻所述加强筋环之间的纵向间距为5-10cm；

还包括预应力筋，所述预应力筋的两端从位于仓壁最上端加强筋环中的任一所述加强体的圆环穿过，并从所述圆环的两侧分别一一穿过邻近的加强体的圆环到达与起始加强体对称位置的加强体后，再分别穿过下一层加强筋环，预应力筋如此往下穿至仓壁最下端的加强筋环后，所述预应力筋的两端分别固定于所述仓壁下端的锚固墩；

所述弹性网是由横网带和纵网带交织而成的网状结构，相邻所述横网带之间的间距为40-50mm，相邻所述纵网带之间的间距为35-40mm，所述横网带和所述纵网带之间形成的网格空隙为10-100mm²；其中，所述横网带是由不锈钢弹簧钢丝、聚氨酯纤维和硼纤维编织而成，所述聚氨酯纤维和所述硼纤维两者的数量之和与所述不锈钢弹簧钢丝的比例为1：3-3：5；所述纵网带是由不锈钢弹簧钢丝、多聚酯弹性纤维、粘连纤维和氨纶纤维编织而成，所述多聚酯弹性纤维、所述粘连纤维和所述氨纶纤维三者的数量之和与所述不锈钢弹簧钢丝的比例为3：7-2：3；

所述聚合物砂浆层的厚度为5-6mm；

所述水泥素浆层的厚度为3-10mm；

所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-150份、乳胶粉60-90份、有机硅树脂30-40份、氧化镁粉25-40份、聚醚多元醇10-30份、高粘剂10-15份、增韧剂4-10份和稳定剂3-7份，其中，所述增韧剂和所述稳定剂两者之和与所述高粘剂的体积份数比为1:2-1:1；

所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-150份、弹性纤维50-90份、云母粉50-60份、聚苯乙烯40-56份、硅灰石20-30份、纳米二氧化硅8-15份、有机粘土1-3份和水80-120份，其中，所述聚苯乙烯与所述硅灰石和所述纳米二氧化硅两者之和的体积份数比为1：1-2：1，所述云母粉的体积份数与所述有机粘土的体积份数的比为20：1-50：1。

进一步地说，所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-130份、乳胶粉55-80份、有机硅树脂37-40份、氧化镁粉28-37份、聚醚多元醇10-25份、高粘剂12-15份、增韧剂7-10份和稳定剂5-7份。

进一步地说，所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-130份、弹性纤维70-90份、云母粉50-55份、聚苯乙烯40-50份、硅灰石20-26份、纳米二氧化硅10-15份、有机粘土1-2份和水80-100份。

进一步地说，所述预应力筋是抗拉强度等级为1860兆帕的钢绞线。

进一步地说，所述横网带和所述纵网带之间形成的网格空隙为长方形、正方形或圆形。

进一步地说，所述增韧剂为纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯和聚苯迷酮中的至少一种。

进一步地说，所述水泥为硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

所述的一种新型预应力干法水泥筒仓的加固方法，包括以下步骤：

s1、使仓壁处于空载状态，清除仓壁内壁和外壁的粘结块和粉尘，保证仓壁的内壁和外壁的平整度达到85-95％；

s2、将聚合物砂浆层的原料按比例分别加入搅拌机中，25-30℃恒温下搅拌30-40min，得混合物a；将水泥素浆层的原料按比例分别加入搅拌机中，25-30℃恒温下搅拌30-40min，得混合物b；

s3、将步骤s2得到的混合物a涂布于仓壁的内壁，边涂布边空转仓壁，混合物a涂布均匀后继续空转仓壁，待混合物a在仓壁内壁凝固后，静置30-60min；

s4、将步骤s2得到的混合物b涂布于仓壁的外壁，边涂布边空转仓壁，混合物b涂布均匀后继续空转仓壁，待混合物b在仓壁外壁凝固后，静置30-60min；

s5、在仓壁的外周打孔植入加强体，保证加强体的外端齐平；

s6、将储料装满仓壁，使仓壁处于受力状态，将预应力筋的两端从位于仓壁最上端加强筋环中的任一所述加强体的圆环穿过，并从所述圆环的两侧分别一一穿过邻近的加强体的圆环到达与起始加强体对称位置的加强体后，再分别穿过下一层加强筋环，预应力筋如此往下穿至仓壁最下端的加强筋环后其两端分别固定于所述仓壁下端的锚固墩；

s7、将弹性网包覆于s6状态下的仓壁的外部，将弹性网与加强体的圆环焊接固定，即可。

本发明的有益效果至少具有以下几点：

一、本发明采用的聚合物砂浆层能够提高仓壁内壁的保温性能，避免水泥筒仓长时间运转后产生的热量导致仓壁膨胀，有效减少仓壁因膨胀产生的裂缝率；采用的水泥素浆层能够降低仓壁外壁的膨胀度，进一步减少仓壁破裂的发生率，提高水泥筒仓使用的安全系数；

二、本发明在仓壁的外部设有若干圈加强筋环，预应力筋穿过加强体的圆环且环绕仓壁若干圈后将预应力筋的两端分别固定于仓壁的锚固墩，该技术有效提高仓壁的环向预应力，相比较传统的在仓壁的外壁上缠绕若干圈预应力筋，本发明的结构简单，施工方便，且结构牢固，耐用性较好；

三、本发明采用将弹性网包覆于加强筋环的外部，进一步提高仓壁的环向预应力，控制仓壁的膨胀变形，防止仓壁开裂；

四、本发明的结构合理且显著提高仓壁的结构安全性能，降低后期维护、加固成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的纵向剖面结构示意图；

图3是本发明弹性网的结构示意图；

附图中各部分标记如下：

仓壁1、聚合物砂浆层2、水泥素浆层3、加强体4、弹性网5、预应力筋6、钢筋41、圆环42、横网带51、纵网带52、第一夹角α和第二夹角β。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例：一种新型预应力干法水泥筒仓，如图1-3所示，包括仓壁1、聚合物砂浆层2、水泥素浆层3、加强筋环和弹性网5，所述聚合物砂浆层2涂覆于所述仓壁1的内壁，所述水泥素浆层3涂覆于所述仓壁1的外壁，所述加强筋环环布于所述仓壁1的外壁，所述加强筋环具有多个(一般为4个、6个、8个、10个或12个)且多个加强筋环相互之间沿着仓壁的轴向均匀分布，所述弹性网5包覆所述加强筋环；

每个所述加强筋环是由多个加强体4组成，每个所述加强体4是由两根钢筋41和一个圆环42构成；所述加强体4的两根所述钢筋41的外端与所述圆环42焊接且内端嵌于所述水泥素浆层3，所述加强体4的两根所述钢筋41呈上下排布且在外端形成的第一夹角α为30-40°，所述圆环42呈纵向设置且垂直于所述仓壁1的外壁，所述加强体4的两根所述钢筋41所在的竖直面与所述圆环42所在的竖直面之间的第二夹角β为115-125°；所述圆环42的直径为20-25mm；所述加强体4的每根钢筋的总长度皆为18-25cm，其中，嵌于所述水泥素浆层3的长度为10-15cm；相邻所述加强筋环之间的纵向间距为5-10cm；

还包括预应力筋6，所述预应力筋6的两端从位于仓壁最上端加强筋环中的任一所述加强体4的圆环穿过，并从所述圆环42的两侧分别一一穿过邻近的加强体的圆环到达与起始加强体对称位置的加强体后，再分别穿过下一层加强筋环，预应力筋如此往下穿至仓壁最下端的加强筋环后，所述预应力筋6的两端分别固定于所述仓壁1下端的锚固墩；

所述弹性网5是由横网带51和纵网带52交织而成的网状结构，相邻所述横网带51之间的间距为40-50mm，相邻所述纵网带52之间的间距为35-40mm，所述横网带51和所述纵网带52之间形成的网格空隙为10-100mm²；其中，所述横网带51是由不锈钢弹簧钢丝、聚氨酯纤维和硼纤维编织而成，所述聚氨酯纤维和所述硼纤维两者的数量之和与所述不锈钢弹簧钢丝的比例为1：3-3：5；所述纵网带52是由不锈钢弹簧钢丝、多聚酯弹性纤维、粘连纤维和氨纶纤维编织而成，所述多聚酯弹性纤维、所述粘连纤维和所述氨纶纤维三者的数量之和与所述不锈钢弹簧钢丝的比例为3：7-2：3；

所述聚合物砂浆层2的厚度为5-6mm；

所述水泥素浆层3的厚度为3-10mm；

所述聚合物砂浆层2的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-150份、乳胶粉60-90份、有机硅树脂30-40份、氧化镁粉25-40份、聚醚多元醇10-30份、高粘剂10-15份、增韧剂4-10份和稳定剂3-7份，其中，所述增韧剂和所述稳定剂两者之和与所述高粘剂的体积份数比为1:2-1:1；

所述水泥素浆层3的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-150份、弹性纤维50-90份、云母粉50-60份、聚苯乙烯40-56份、硅灰石20-30份、纳米二氧化硅8-15份、有机粘土1-3份和水80-120份，其中，所述聚苯乙烯与所述硅灰石和所述纳米二氧化硅两者之和的体积份数比为1：1-2：1，所述云母粉的体积份数与所述有机粘土的体积份数的比为20：1-50：1。

所述聚合物砂浆层2的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-130份、乳胶粉55-80份、有机硅树脂37-40份、氧化镁粉28-37份、聚醚多元醇10-25份、高粘剂12-15份、增韧剂7-10份和稳定剂5-7份。

所述水泥素浆层3的原料组成(按体积份数计)包括水泥100-130份、弹性纤维70-90份、云母粉50-55份、聚苯乙烯40-50份、硅灰石20-26份、纳米二氧化硅10-15份、有机粘土1-2份和水80-100份。

所述预应力筋6是抗拉强度等级为1860兆帕的钢绞线。

所述横网带51和所述纵网带52之间形成的网格空隙为长方形、正方形或圆形。

所述增韧剂为纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯和聚苯迷酮中的至少一种。

所述水泥为硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。

所述的一种新型预应力干法水泥筒仓的加固方法，包括以下步骤：

s1、使仓壁处于空载状态，清除仓壁内壁和外壁的粘结块和粉尘，保证仓壁的内壁和外壁的平整度达到85-95％；

s2、将聚合物砂浆层的原料按比例分别加入搅拌机中，25-30℃恒温下搅拌30-40min，得混合物a；将水泥素浆层的原料按比例分别加入搅拌机中，25-30℃恒温下搅拌30-40min，得混合物b；

s3、将步骤s2得到的混合物a涂布于仓壁的内壁，边涂布边空转仓壁，混合物a涂布均匀后继续空转仓壁，待混合物a在仓壁内壁凝固后，静置30-60min；

s4、将步骤s2得到的混合物b涂布于仓壁的外壁，边涂布边空转仓壁，混合物b涂布均匀后继续空转仓壁，待混合物b在仓壁外壁凝固后，静置30-60min；

s5、在仓壁的外周打孔植入加强体，保证加强体的外端齐平；

s6、将储料装满仓壁，使仓壁处于受力状态，将预应力筋的两端从位于仓壁最上端加强筋环中的任一所述加强体的圆环穿过，并从所述圆环的两侧分别一一穿过邻近的加强体的圆环到达与起始加强体对称位置的加强体后，再分别穿过下一层加强筋环，预应力筋如此往下穿至仓壁最下端的加强筋环后其两端分别固定于所述仓壁下端的锚固墩；

s7、将弹性网包覆于s6状态下的仓壁的外部，将弹性网与加强体的圆环焊接固定，即可。

实施例1-实施例4为本发明聚合物砂浆层和水泥素浆层各组分的配比情况。

实施例1：所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥130份、乳胶粉80份、有机硅树脂35份、氧化镁粉40份、聚醚多元醇20份、高粘剂15份、增韧剂6份和稳定剂5份；

所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥120份、弹性纤维50份、云母粉58份、聚苯乙烯40份、硅灰石20份、纳米二氧化硅8份、有机粘土1份和水110份。

实施例2：所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100份、乳胶粉70份、有机硅树脂30份、氧化镁粉35份、聚醚多元醇25份、高粘剂13份、增韧剂10份和稳定剂3份；

所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥150份、弹性纤维70份、云母粉60份、聚苯乙烯56份、硅灰石27份、纳米二氧化硅15份、有机粘土3份和水80份。

实施例3：所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥150份、乳胶粉60份、有机硅树脂37份、氧化镁粉25份、聚醚多元醇30份、高粘剂12份、增韧剂8份和稳定剂6份；

所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥130份、弹性纤维90份、云母粉50份、聚苯乙烯47份、硅灰石30份、纳米二氧化硅13份、有机粘土2份和水120份。

实施例4：所述聚合物砂浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥120份、乳胶粉90份、有机硅树脂40份、氧化镁粉30份、聚醚多元醇10份、高粘剂10份、增韧剂4份和稳定剂7份；

所述水泥素浆层的原料组成(按体积份数计)包括水泥100份、弹性纤维85份、云母粉55份、聚苯乙烯53份、硅灰石25份、纳米二氧化硅10份、有机粘土2份和水100份。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。