一种后张法预应力导电混凝土结构及其制作方法与流程

本发明涉及混凝土技术领域，尤其是涉及一种后张法预应力导电混凝土结构及其制作方法。

背景技术：

道路结冰不但给人民的出行带来较大影响，经常导致高速公路封路、机场停飞，并对交通安全构成威胁，因此，研究如何融冰除雪具有重要的现实意义。虽然融冰除雪的方法有很多，但是大多数都有严重的弊端，例如，化学融化法一般使用的都是含有NaCl的化学剂，其不但会造成钢筋的腐蚀，使路面结构的耐久性降低，而且还会破坏植被，污染环境；机械消除法的除雪机械会有一半以上的时间处于闲置状态，造成资源的浪费。

现有技术中，导电混凝土由于其融雪除冰效率高，对环境不造成污染而有着广阔的发展前景。在工程中一般采用石墨导电混凝土，但是，由于在导电混凝土的导电相中加入了石墨，势必会导致导电混凝土的抗压强度下降，虽然在导电混凝土中加入钢纤维会使其抗压强度有所提高，但随着时间的延长，钢纤维会发生钝化，从而降低了导电混凝土的电阻率。另外，导电混凝土使用的电极通常采用带孔不锈钢板，但不锈钢板却容易与混凝土发生脱落分离，从而导致导电混凝土并不适用于桥面、机场跑道等需要高强度混凝土的建设工程。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种后张法预应力导电混凝土结构及其制作方法，以解决现有的导电混凝土抗压强度不理想，而且电极容易与混凝土发生脱落分离的技术问题，从而有效地提高导电混凝土的抗压强度，保证导电混凝土发热效率的同时，避免电极与混凝土发生脱落分离。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种后张法预应力导电混凝土结构，包括导电混凝土本体和两个预应力精轧螺纹钢筋；两个所述预应力精轧螺纹钢筋分别贯穿布置于所述导电混凝土本体的内部的相对两侧，每一所述预应力精轧螺纹钢筋的两端各自通过预应力螺母锚固在所述导电混凝土本体上，且两个所述预应力精轧螺纹钢筋互相平行。

作为优选方案，所述后张法预应力导电混凝土结构还包括外接电源和两个电线；

一个所述电线的一端与所述外接电源的负极电连接，一个所述电线的另一端通过预应力螺母缠绕固定在其中一个所述预应力精轧螺纹钢筋一端上，且一个所述电线的另一端与其中一个所述预应力精轧螺纹钢筋电连接；

另一个所述电线的一端与所述外接电源的负极电连接，另一个所述电线的另一端通过预应力螺母缠绕固定在其中另一个所述预应力精轧螺纹钢筋一端上，且另一个所述电线的另一端与其中另一个所述预应力精轧螺纹钢筋电连接。

作为优选方案，所述预应力螺母包括第一本体和第二本体，所述第一本体的一端与所述第二本体的一端连接，且所述第一本体的外径大于所述第二本体的外径；

所述第一本体内开设有第一螺孔，所述第二本体内开设有第二螺孔，所述第一螺孔和所述第二螺孔相互贯通，且所述第一螺孔和所述第二螺孔内均设有用于与所述预应力精轧螺纹钢筋的螺纹相结合的螺母螺纹。

作为优选方案，所述第一本体呈空心正六边形柱体结构，所述第二本体呈空心圆柱体结构。

作为优选方案，所述第一本体上设有防松孔。

作为优选方案，两个所述预应力精轧螺纹钢筋位于同一水平面上。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种后张法预应力导电混凝土结构的制作方法，包括以下步骤：

1)将石墨混合在水泥中，得到物料a；

2)在将集料与钢纤维干拌后，加入所述物料a进行混合和搅拌，得到物料b；

3)40℃-60℃的水、减水剂、分散剂混合，搅拌，在搅拌后往水中加入消泡剂，以消除在搅拌过程中引入的气泡，从而得到物料c；

4)将所述物料b和所述物料c搅拌，得到混凝土并将混凝土注入到安装好预留管道的模板内，通过振动台振捣成型；

5)在混凝土成型后，养护30h-48h后拆模，待混凝土的强度达到预设强度的80％时，开始施加预应力；

6)在两个所述预应力精轧螺纹钢筋分别竖向穿入预留管道前，在每一所述预应力精轧螺纹钢筋的两端上拧上预应力螺母；

7)通过千斤顶将每一所述预应力精轧螺纹钢筋两端上的预应力螺母拧紧并进行锚固，同时将缠绕连接在所述预应力精轧螺纹钢筋上的电线锚固在对应的预应力螺母内。

作为优选方案，所述步骤1)的搅拌时间不少于1min。

作为优选方案，所述步骤3)的所述消泡剂采用浓度为0.015％的磷酸三丁酯。

作为优选方案，所述步骤4)的搅拌时间为90s。

相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于，通过将所述预应力精轧螺纹钢筋布置于所述导电混凝土本体的内部，能够有效地增大所述导电混凝土本体的抗压强度和整体结构的可靠性；而两个所述预应力精轧螺纹钢筋可作为所述导电混凝土本体的两个电极，并分别贯穿布置于所述导电混凝土本体的内部的相对两侧，当两个所述预应力精轧螺纹钢筋与外接电源接通时，所述导电混凝土本体通电发热，从而实现所述后张法预应力导电混凝土结构导电发热融冰除雪的功能，进而满足导电混凝土导电发热的要求；相比于现有技术中不锈钢板作为电极却容易发生脱落分离，所述预应力精轧螺纹钢筋埋在所述导电混凝土本体内，使其能够与混凝土充分接触，从而避免了电极与混凝土发生脱落分离；另外，所述预应力精轧螺纹钢筋能够为所述导电混凝土本体施加预应力，从而大幅度地减少了由于导电混凝土不均匀发热产生的裂缝。这样，在所述导电混凝土本体的内部配置两个所述预应力精轧螺纹钢筋作为电极，能够有效地提高导电混凝土的抗压强度，在保证导电混凝土发热效率的同时，有效避免了电极与混凝土发生脱落分离。本发明还提供了一种后张法预应力导电混凝土结构的制作方法。

附图说明

图1是本发明实施例中的后张法预应力导电混凝土结构的结构示意图；

图2是本发明实施例中的预应力精轧螺纹钢筋的结构示意图；

图3是本发明实施例中的预应力螺母的结构示意图；

其中，1、导电混凝土本体；2、预应力精轧螺纹钢筋；3、预应力螺母；31、第一本体；311、防松孔；32、第二本体；4、电线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明优选实施例提供一种后张法预应力导电混凝土结构，包括导电混凝土本体1和两个预应力精轧螺纹钢筋2；两个所述预应力精轧螺纹钢筋2分别贯穿布置于所述导电混凝土本体1的内部的相对两侧，每一所述预应力精轧螺纹钢筋2的两端各自通过预应力螺母3锚固在所述导电混凝土本体1上，且两个所述预应力精轧螺纹钢筋2互相平行。

在本发明实施例中，通过将所述预应力精轧螺纹钢筋2布置于所述导电混凝土本体1的内部，能够有效地增大所述导电混凝土本体1的抗压强度和整体结构的可靠性；而两个所述预应力精轧螺纹钢筋2可作为所述导电混凝土本体1的两个电极，并分别贯穿布置于所述导电混凝土本体1的内部的相对两侧，当两个所述预应力精轧螺纹钢筋2与外接电源接通时，所述导电混凝土本体1通电发热，从而实现所述后张法预应力导电混凝土结构导电发热融冰除雪的功能，进而满足导电混凝土导电发热的要求；相比于现有技术中不锈钢板作为电极却容易发生脱落分离，所述预应力精轧螺纹钢筋2埋在所述导电混凝土本体1内，使其能够与混凝土充分接触，从而避免了电极与混凝土发生脱落分离；另外，所述预应力精轧螺纹钢筋2能够为所述导电混凝土本体1施加预应力，从而大幅度地减少了由于导电混凝土不均匀发热产生的裂缝。这样，在所述导电混凝土本体1的内部配置两个所述预应力精轧螺纹钢筋2作为电极，能够有效地提高导电混凝土的抗压强度，在保证导电混凝土发热效率的同时，有效避免了电极与混凝土发生脱落分离。

在本发明实施例中，为了使结构合理化，所述后张法预应力导电混凝土结构还包括外接电源和两个电线4；

一个所述电线4的一端与所述外接电源的负极电连接，一个所述电线4的另一端通过预应力螺母3缠绕固定在其中一个所述预应力精轧螺纹钢筋2一端上，且一个所述电线4的另一端与其中一个所述预应力精轧螺纹钢筋2电连接；

另一个所述电线4的一端与所述外接电源的负极电连接，另一个所述电线4的另一端通过预应力螺母3缠绕固定在其中另一个所述预应力精轧螺纹钢筋2一端上，且另一个所述电线4的另一端与其中另一个所述预应力精轧螺纹钢筋2电连接。

在本发明实施例中，每一所述预应力精轧螺纹钢筋2的两端各自通过一个预应力螺母3锚固在所述导电混凝土本体1上，而所述预应力精轧螺纹钢筋2两端的预应力螺母3作为电极的连接处，在锚固所述预应力精轧螺纹钢筋2的同时，缠绕在所述预应力精轧螺纹钢筋2的电线4与对应的所述预应力精轧螺纹钢筋2的端部一起被所述预应力螺母3固定在一起，从而提高了电线4与电极连接的可靠度，有效地防止电线4从电极上脱落，进而减小电线4与电极脱落分离的可能。

参见图1至图3，在本发明实施例中，所述预应力螺母3包括第一本体31和第二本体32，所述第一本体31的一端与所述第二本体32的一端连接，且所述第一本体31的外径大于所述第二本体32的外径；

所述第一本体31内开设有第一螺孔，所述第二本体32内开设有第二螺孔，所述第一螺孔和所述第二螺孔相互贯通，且所述第一螺孔和所述第二螺孔内均设有用于与所述预应力精轧螺纹钢筋2的螺纹相结合的螺母螺纹。

在本实施例中，所述预应力螺母3包括但不限于预埋螺母、抗举螺母等。所述后张法预应力导电混凝土结构在施加预应力的时候，将所述电线4缠绕连接在对应的所述预应力精轧螺纹钢筋2上，以使所述预应力螺母3在拧紧过程中将所述电线4锚固在所述预应力螺母3内，从而有效地防止电线4从电极上脱落，进而减小电线4与电极脱落分离的可能。

参见图2和图3，在本发明实施例中，所述第一本体31呈空心正六边形柱体结构，所述第二本体32空心圆柱体结构，从而便于通过千斤顶等工具为所述预应力螺母3施加预应力。

参见图3，在本发明实施例中，所述第一本体31上设有防松孔31。所述防松孔31与紧定螺钉配合使用，用于锁紧所述预应力螺母3，在施加预应力时，将紧定螺钉完全旋入所述防松孔31中，使得紧定螺钉头部紧压在所述第一本体31紧固的所述预应力精轧螺纹钢筋2上，从而加大了所述第一本体31和所述第二本体32栓相对运动的阻力，进而使得所述预应力螺母3的防松紧固效果更好。

参见图1，在本发明实施例中，两个所述预应力精轧螺纹钢筋2位于同一水平面上，从而保证所述导电混凝土本体1在电极的导电下发热均匀，从而避免不均匀发热导致所述导电混凝土本体1开裂，进而提高所述后张法预应力导电混凝土结构的使用寿命。

在本发明实施例中，所述后张法预应力导电混凝土结构包含以下按重量份计的以下成分：

钢纤维5.2份，石墨15份，钢棉1.8份，硅灰0.9份，减水剂0.4份，分散剂0.2份；

石墨粉碳含量要求大于98％，粒径在1-5mm范围内；

所述钢纤维为波浪线低碳钢纤维，长度38mm，直径为0.8-1.0mm，抗拉强度大于650MPa；

所述减水剂为聚羟酸减水剂，可减水20％以上，掺量为水泥质量的1％-2％；

所述导电混凝土本体1中的细骨料为中砂，粗骨料选用反击破石子，粒径13mm左右，大小均匀；

所述导电混凝土本体1的水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥；

所述预应力精轧螺纹钢筋2(作为电极)采用公称直径为18mm。

为了解决相同的技术问题，本发明还提供了一种后张法预应力导电混凝土结构的制作方法，包括以下步骤：

1)将石墨混合在水泥中，得到物料a；

2)在将集料与钢纤维干拌后，加入所述物料a进行混合和搅拌，得到物料b；

3)水、减水剂、分散剂混合，搅拌，混凝土拌合用水的温度控制在40℃-60℃，因为这是分散剂溶解在水中的最佳适宜温度；搅拌后在水中加入浓度为0.015％的磷酸三丁酯作为消泡剂，以消除在搅拌过程中引入的气泡，从而得到物料c；

4)将所述物料b和所述物料c搅拌，搅拌时间以90s为宜，得到混凝土并将混凝土注入到安装好预留管道的模板内，通过振动台振捣成型；

5)搅拌后的混凝土坍落度为30-50mm，在混凝土成型后，养护30h-48h后拆模，待混凝土的强度达到预设强度的80％时，开始施加预应力；

6)在两个所述预应力精轧螺纹钢筋2分别竖向穿入预留管道前，先检查锚垫板和孔道以及锚垫板应位置是否正确，孔道内应畅通、无水和其它杂物，然后在每一所述预应力精轧螺纹钢筋2的两端上拧上预应力螺母3；

7)安放千斤顶，然后拧紧穿心杆的螺母，通过千斤顶将每一所述预应力精轧螺纹钢筋2两端上的预应力螺母3拧紧并进行锚固，同时将缠绕连接在所述预应力精轧螺纹钢筋2上的电线4锚固在对应的预应力螺母3内。

在本实施例中，张拉的工作流程为：按张拉到20％δk、40％δk、100％δk、105％δk，持荷2min，然后拧紧所述预应力螺母3进行锚固，在锚固的同时将缠绕连接在所述预应力精轧螺纹钢筋2上的电线4锚固在对应的预应力螺母3内。回油，卸载即可。

综上，本发明提供一种后张法预应力导电混凝土结构及其制作方法，本发明实施例的有益效果在于：

(1)通过将所述预应力精轧螺纹钢筋2布置于所述导电混凝土本体1的内部，能够有效地增大所述导电混凝土本体1的抗压强度和整体结构的可靠性；

(2)两个所述预应力精轧螺纹钢筋2可作为所述导电混凝土本体1的两个电极，并分别贯穿布置于所述导电混凝土本体1的内部的相对两侧，当两个所述预应力精轧螺纹钢筋2与外接电源接通时，所述导电混凝土本体1通电发热，从而实现所述后张法预应力导电混凝土结构导电发热融冰除雪的功能，进而满足导电混凝土导电发热的要求；这样，所述预应力精轧螺纹钢筋2不但能满足其导电发热的要求，同时也能满足其运用于高强度混凝土的要求，从而增大了所述后张法预应力导电混凝土结构的应用范围与整体结构的可靠性；

(3)相比于现有技术中不锈钢板作为电极却容易发生脱落分离，所述预应力精轧螺纹钢筋2埋在所述导电混凝土本体1内，使其能够与混凝土充分接触，从而避免了电极与混凝土发生脱落分离；

(4)所述预应力精轧螺纹钢筋2能够为所述导电混凝土本体1施加后张法预应力，从而大幅度地减少了由于导电混凝土不均匀发热产生的裂缝，进而避免所述导电混凝土本体1由于发热不均匀而发生开裂；

(5)通过所述预应力螺母3将所述电线4与所述预应力精轧螺纹钢筋2锚固在一起，能够有效地增大所述电线4与所述预应力精轧螺纹钢筋2连接的可靠度，从而有效地避免了电线与电极发生脱落。

这样，本发明在所述导电混凝土本体1的内部配置两个所述预应力精轧螺纹钢筋2作为电极，能够有效地提高导电混凝土的抗压强度，在保证导电混凝土发热效率的同时，有效避免了电极与混凝土发生脱落分离，从而使得所述后张法预应力导电混凝土结构能够适用于桥面、机场跑道等需要高强度混凝土的建设工程。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。