混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板及其制备方法

本发明属于建筑结构，尤其涉及一种混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板及其制备方法。

背景技术：

1、在现今的建筑行业内，混凝土仍然是用量最大的人工建筑材料，而模板是浇筑施工过程中混凝土成型所必不可少的一环，并且决定着混凝土建筑结构施工效率、质量与造价。通常而言，混凝土模板工程占总造价的30％～50％、用工量的40％～50％、工期的50％左右。然而，目前所使用的混凝土模板大多为木制或钢制的临时模板，这些模板在施工阶段混凝土达到设计强度后即被拆除，不参与混凝土结构使用阶段的承载过程，造成了自然资源的极大浪费。与临时模板不同，永久模板除了在施工阶段起到支撑、定型作用以外，还在混凝土结构的使用阶段与混凝土共同受力。因此，永久模板可简化施工工序，缩短施工周期，降低工程造价，并且节约资源和保护环境。此外，由于普通混凝土较低的抗拉强度、延性和损伤容限，导致混凝土结构表面易开裂，进而引发较多的结构耐久性问题。使用具备较好力学性能与耐久性能的纤维增强水泥基复合材料作为永久模板，并在其中浇筑混凝土，这种组合结构有望克服传统混凝土结构的上述缺点。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明公开了一种混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板及其制备方法，简化了施工工序，降低了工程造价，增加了混凝土结构的耐久性，缓解了淡水河砂资源紧张的现状。

2、对此，本发明采用的技术方案为：

3、一种混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，由空心的柱永久模板和u型的梁永久模板拼装而成，所述柱永久模板和梁永久模板采用混杂纤维增强水泥基材料制备而成，所述混杂纤维增强水泥基材料包括混杂纤维水泥基材料和位于中间的混杂纤维网格，所述混杂纤维网格为干纤维束、浸渍纤维束纵横间隔分布编织而成的混杂纤维网格，所述水泥基材料内含有至少两种短切纤维丝；

4、所述柱永久模板在与梁永久模板的连接处设有开孔，开孔处混杂纤维网格伸出，所述梁永久模板的端口处的混杂纤维网格伸出，在所述柱永久模板与梁永久模板的接缝处，两者伸出的混杂纤维网格通过胶粘剂连接成为一体，并采用混杂纤维水泥基材料封装。其中，所述梁永久模板为u型，浸渍纤维束为干纤维束采用环氧树脂固化的材料。所述柱永久模板和梁永久模板采用现有技术的方法，利用混杂纤维增强水泥基材料制备得到。

5、此技术方案采用混杂纤维增强水泥基材料制备的永久模板，纤维网格中的干纤维束与浸渍纤维束在两个方向均为间隔分布，其中干纤维束质地柔软，刚度小，浸渍纤维束质地硬，刚度大，两种纤维的混杂得到具有良好工作性能的混杂纤维网格。混杂纤维水泥基材料中包含短切纤维丝，可增加水泥基材料的抗拉和抗裂性能，同时可以避免由于混凝土浇筑导致永久模板开裂的问题，并且在相同性能要求下，使混杂纤维水泥基材料更加轻质高强。采用混杂纤维水泥基材料封装可以防止胶粘剂受外部环境影响。接缝处，两者的纤维网格均伸出，通过胶粘剂使梁、柱构件中的混杂纤维网格成为一体，保证其具有良好受力性能。

6、作为本发明的进一步改进，所述胶粘剂为导电胶粘剂，所述纤维网格中的干纤维束与浸渍纤维束所采用的纤维材料为导电纤维，这样可将梁、柱构件中的辅助阳极材料连接为整体。

7、作为本发明的进一步改进，所述柱永久模板和梁永久模板的内壁设有若干用于增加水泥基材料与混凝土材料界面粘结性能的凹槽。采用此技术方案，使得结构的组合性能更良好，共同承受外部施加的荷载。

8、作为本发明的进一步改进，所述凹槽阵列分布。

9、作为本发明的进一步改进，所述凹槽的深度为3-10mm、宽度为5-15mm。进一步优选的，所述凹槽的深度为5mm、宽度为10mm。

10、作为本发明的进一步改进，所述干纤维束、浸渍纤维束采用的纤维材料为碳纤维束、玻璃纤维束、玄武岩纤维束、芳纶纤维束中的两种。即所述干纤维束、浸渍纤维束采用的纤维材料可以采用不同的纤维材料。

11、作为本发明的进一步改进，所述短切纤维丝包括pp纤维、pva纤维、pe纤维、钢纤维、碳纤维中的至少两种。

12、作为本发明的进一步改进，所述纤维束和短切纤维丝中的一种材质采用碳纤维。进一步的，所述干纤维束和短切纤维丝都采用碳纤维。采用此技术方案，该混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板可作为外加电流阴极保护系统的辅助阳极材料，防止内部钢筋或钢材遭受侵蚀。

13、作为本发明的进一步改进，所述胶粘剂为导电环氧树脂。

14、作为本发明的进一步改进，所述柱永久模板可为方形、圆形或多边形，所述柱永久模板和梁永久模板可为钢筋混凝土构件、型钢混凝土构件或其组合。

15、本发明还公开了如上任意一项所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板的制备方法，包括如下步骤：

16、步骤s1，分别制作柱永久模板和梁永久模板；所述柱永久模板上设有与梁永久模板截面尺寸一致的开孔，开孔处纤维网格伸出；所述梁永久模板的端口处纤维网格伸出；

17、步骤s2，将柱永久模板固定安放，并将开孔处的纤维网格进行修剪；将所述梁永久模板与所述柱永久模板进行拼接，并在拼接处，采用胶粘剂将开孔处的梁永久模板与所述柱永久模板伸出的纤维网格进行粘结，并在拼接处的外侧采用混杂纤维水泥基材料进行封装。

18、作为本发明的进一步改进，步骤s2中，所述胶粘剂为导电环氧树脂，在采用导电环氧树脂固化纤维网格时，采用小木条在固化区域进行围挡，避免导电环氧树脂外流。

19、进一步的，在固化时，可对导电环氧树脂进行加热，加快其固化速度。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

21、采用本发明的技术方案的永久模板，简化了施工工序，缩短了施工周期，降低了工程造价，并且节约资源和保护环境，作为结构增强材料和混凝土外部的质密保护层，增加混凝土结构的力学性能。同时如采用导电纤维和导电胶粘剂，该永久模板可以作为外加电流阴极保护系统的阳极材料，提高了混凝土结构的耐久性能。此外，永久模板在施工阶段除了起到支撑、定型的作用以外，还在混凝土结构的使用阶段与混凝土共同受力，增加结构的承载能力和刚度，进一步应用外加电流阴极保护系统后，还可以大幅提高混凝土结构的使用寿命，降低结构全寿命周期内的碳排放量。

技术特征：

1.一种混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：由空心的柱永久模板和u型的梁永久模板拼装而成，所述柱永久模板和梁永久模板采用混杂纤维增强水泥基材料制备而成，所述混杂纤维增强水泥基材料包括混杂纤维水泥基材料和位于中间的混杂纤维网格，所述混杂纤维网格为干纤维束、浸渍纤维束纵横间隔分布编织而成的混杂纤维网格，所述水泥基材料内含有至少两种短切纤维丝；

2.根据权利要求1所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述柱永久模板和梁永久模板的内壁设有若干用于增加水泥基材料与混凝土材料界面粘结性能的凹槽。

3.根据权利要求2所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述凹槽阵列分布，所述凹槽的深度为3-10mm、宽度为5-15mm。

4.根据权利要求2所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述干纤维束、浸渍纤维束采用的纤维材料为碳纤维束、玻璃纤维束、玄武岩纤维束、芳纶纤维束中的两种。

5.根据权利要求4所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述短切纤维丝包括pp纤维、pva纤维、pe纤维、钢纤维、碳纤维中的至少两种。

6.根据权利要求5所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述纤维束和短切纤维丝中的一种材质采用碳纤维。

7.根据权利要求1所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板，其特征在于：所述胶粘剂为导电环氧树脂。

8.如权利要求1～7任意一项所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板的制备方法，其特征在于：步骤s2中，所述胶粘剂为导电环氧树脂，在采用导电环氧树脂固化纤维网格时，采用小木条在固化区域进行围挡，避免导电环氧树脂外流。

技术总结
本发明提供了一种混杂纤维增强水泥基梁柱节点永久模板及其制备方法，该永久模板由采用混杂纤维增强水泥基材料制备而成的空心的柱永久模板和U型的梁永久模板拼装而成，所述混杂纤维增强水泥基材料包括混杂维水泥基材料和位于中间的混杂纤维网格，所述混杂纤维网格为干纤维束、浸渍纤维束纵横间隔分布编织而成的混杂纤维网格，所述水泥基材料内含有至少两种短切纤维丝；所述梁永久模板的端口处的混杂纤维网格伸出，在所述柱永久模板与梁永久模板的接缝处，两者伸出的混杂纤维网格通过胶粘剂连接成为一体，并采用混杂纤维水泥基材料封装。本发明技术方案的永久模板，简化了施工工序，缩短了施工周期，增加混凝土结构的力学性能，节约了资源。

技术研发人员：冯然,侯林兵,邢锋,朱继华,许颖
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14