一种高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板及其施工方法

摘要

本发明属于桥梁下部结构建设模板技术领域，涉及一种超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板及其施工方法，采用超高性能混凝土制作模板，无需在模板内配置钢筋即可承受浇筑模板内浇筑混凝土时的施工荷载，各连接结构均与标准板一同预制保证连接结构的有效性和耐久性，使用自锁式弧面榫卯结构，既满足模板受力需求同时减少螺栓的使用，加快施工速度，采用预制标准板组拼模板节段的施工方法，满足超高性能混凝土需要蒸养的特性，通过工厂预制保证标准板的制作质量，且标准板便于存放和运输，有效减少施工过程中的现场施工，保证施工效率和施工质量，适用于桥梁下部结构灾后快速重建修复工程，有重大的应用价值和良好的经济效益。

说明书

技术领域:

本发明属于桥梁下部结构建设模板技术领域，涉及一种超高性能混凝土可拼 装圆柱永久性模板及其施工方法。

背景技术：

浇筑混凝土构件时，需要使用模板控制混凝土构件的形状。传统工程中采用 木材、钢材、铝合金等材料制作模板，在浇筑混凝土前需安装模板，而混凝土达 到强度后还需要拆除模板。这样的施工过程周期长，费用高。

永久性模板，应用于现浇混凝土工程中，浇筑混凝土后无需拆除模板，模板 与现浇结构叠合后组合成共同受力构件。它具有施工工序简化、操作简便、改善 了劳动条件、不用或少用模板支撑、节约模板支拆用工量和加快施工进度等优点。 在国内外受到广泛应用。目前国内提出了各类永久性模板，主要包括以下两种： (1)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；(2)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。现有的这些永久性模板均对传统模板存在的问题有针对性的解决， 但其内部均配置钢筋或钢丝网，对结构耐久性问题没有针对性解决。

此外，应用于圆形或半圆形结构的永久性模板一般通过离心法整体制作，制 作的成品中由于离心工艺的影响，密度较大的骨料和钢纤维会集中于永久性模板 外层，骨料和钢纤维分布不均会造成永久性模板构件的力学性能不均匀，增加结 构承载能力的不确定性。且整体制作的永久性模板不利于预制构件的储存、运输 和现场施工。因此，为提高永久性模板的结构耐久性和优化预制永久性模板的制 作程序，在现有制作材料基础上，合理选择制作材料，进行结构构造设计和制作 技术优化是十分重要的。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种超高性能混凝土 可拼装圆柱永久性模板及其施工方法，通过使用超高性能混凝土制作避免在模板 内配置钢筋，达到增强结构耐久性，减小模板厚度，减少材料使用的效果，模板 最终与结构共同受力，能提高结构受力性能和耐久性，以预制标准板的制作方法， 有利于提高标准板的制作良品率和适合工厂批量化预制，标准板相互之间扣合的 施工方法，既保证施工速度又保障结构连接质量，有利于装配式结构快速施工， 在桥梁下部结构灾后快速重建修复工程中有重大的应用价值和良好的经济效益。

为了实现上述目的，本发明所述超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板，包 括标准板、竖向连接结构和横向连接结构，标准板外侧面为圆弧面，标准板内侧 面顶部中间位置为第一竖向连接结构，标准板内侧面底部中间位置为第二竖向连 接结构，第一竖向连接结构与第二竖向连接结构通过螺栓连接，标准板的侧向端 面上通长设置对应的横向连接结构，横向连接结构在标准板一侧端面上的连接为 卯结构，另一侧端面上的连接为榫结构，卯结构与榫结构相互扣锁连接形成自锁 式弧面榫卯结构。

本发明所述标准板使用超高性能混凝土制成，超高性能混凝土为水泥基复合 材料，由水泥基体和纤维组合而成，纤维掺入量在1％～3％内，纤维使用镀铜钢 纤维，配置纤维以提高其抗拉性能与韧性，防止模板出现开裂和发生脆性破坏。

本发明所述第一竖向连接结构为凸形榫结构，第二竖向连接结构为凹形卯结 构，第一竖向连接结构与第二竖向连接结构的连接界面处使用环氧树脂粘结以保 证结构耐久性和保证连接有效性。

本发明所述横向连接结构中卯结构与榫结构连接界面处使用环氧树脂粘结 保证结构耐久性和保证连接有效性，自锁式弧面榫卯结构能用燕尾榫卯结构或圆 形榫卯结构代替。

本发明所述超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板单个节段由若干块标准 板底面置于同一平面上，若干块标准板相互之间通过对应横向连接结构相互连接 形成第一空心圆管，同时在拼装连接界面使用环氧树脂粘接；上下两模板节段之 间通过竖向连接结构进行连接，在第一竖向连接结构和第二竖向连接结构拼接后 于螺栓孔内安装螺栓，并在拼装连接截面使用环氧树脂粘接，保证结构耐久性和 保证连接有效性。

本发明所述超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板的制作模具为钢制，包括 外模、内模、底板和端板；外模、内模根据实际需要采用多标准规格的半圆形钢 板桶，半圆形钢板桶利用钢板卷制而成；底板对应柱模规格进行配套，采用厚钢 板铣槽支座；端板利用平板和弧形块连接而成，为通用构件，利用钢板铣刨成型。

本发明采用超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板制作模具进行施工的具 体过程包括以下步骤：

(1)分别组装榫端板和卯端板，其中榫端板由四个构件组成，卯端板由三 个构件构成榫端板和卯端板均采用螺丝固定，可拆卸，方便拆模；

(2)将外模板、内模板、榫端板、卯端板插入底板的刻槽内，并将将榫端 板、卯端板分别与外模板和内模板采用螺丝固定形成制作模具；

(3)向制作模具内浇筑超高性能混凝土，浇筑完成后进行拆模；

(4)拧开卯端板、榫端板与内外模板的连接螺丝，依次拆除内模板和外模 板；

(5)拧开卯端板与底板的连接螺丝，将卯端板与构件拆离；

(6)拧开榫端板与底板的连接螺丝，将榫端板与构件拆离；

(7)将构件起吊，脱离底板，标准板制作完成，

(8)重复步骤(1)-(7)，制作所需数量的若干块标准板；

(9)将若干块标准板底面置于同一平面上，并将各标准板的卯结构与榫结 构相互对应后，相互扣锁并在连接界面上使用环氧树脂粘结，组拼形成第一空心 圆管；

(10)重复步骤(9)，制作第二空心圆管；

(11)将第一空心圆管底面放置于第二空心圆管上，且第一空心圆管的第二 竖向连接结构与第二空心圆管的第一竖向连接结构向互对应；

(12)在第二竖向连接结构与第一竖向连接结构的螺栓孔内安装螺栓，并在 连接界面上使用环氧树脂粘结；

(13)重复步骤(9)-(12)，拼装永久性模板至目标高度。

本发明与现有技术相比，采用超高性能混凝土制作，无需在模板内配置钢筋 即可承受浇筑模板内浇筑混凝土时的施工荷载，各连接结构均与标准板一同预制 保证连接结构的有效性和耐久性，使用自锁式弧面榫卯结构，既满足模板受力需 求同时减少螺栓的使用，加快施工速度，另外由预制标准板组拼模板节段的施工 方法，满足超高性能混凝土需要蒸养的特性，通过工厂预制保证标准板的制作质 量，且标准板便于存放和运输，有效减少施工过程中的现场施工，保证施工效率 和施工质量，而且施工工艺简便，且易控制施工质量，适用于桥梁下部结构灾后 快速重建修复工程，有重大的应用价值和良好的经济效益；所采用的制作模具组 装和脱模便捷，通过变换外模、内模及底板规格，可以加工不同规格的柱型超高 性能混凝土模板；而且榫卯部位构件为标准件，采用特殊硬度钢材进行加工，可 以满足榫卯件尺寸精度要求。

附图说明：

图1为本发明所述超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板的三维示意图；

图2为本发明实施例中单块标准板结构示意图；

图3为本发明实施例中所使用的自锁式弧面榫卯结构示意图；

图4为本发明实施例的制作模具平面图。

图中标记：1-标准板，2-卯结构，3-榫结构，4-第一竖向连接结构，5-第二 竖向连接结构，6-外模板，7-内模板，8-榫端板，9-卯端板，10-第一空心圆管， 11-第二空心圆管。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细的说明。

实施例：

本实施例所述超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板的结构如图1所示，包 括多块标准板1通过竖向连接结构和横向连接结构相互连接而成，所述的标准板 1外侧面为圆弧面，标准板1内侧面顶部中间位置为第一竖向连接结构4，标准 板1内侧面底部中间位置为第二竖向连接结构5，第一竖向连接结构4与第二竖 向连接结构5位通过螺栓连接，横向连接结构在标准板1一侧端面上的连接为卯 结构2，标准板1另一侧端面上的连接为榫结构3，卯结构2与榫结构3相互扣 锁连接。

所述标准板1使用超高性能混凝土制作，超高性能混凝土为水泥基复合材料， 由水泥基体和纤维组合而成，纤维掺入量在1％～3％内，纤维使用镀铜钢纤维。

其中，所述的标准板1顶面和底面一半位置处分别设置垂直标准板内侧表面 的第一竖向连接结构4和第二竖向连接结构5，标准板1的一侧端面上通长设置 卯眼为卯结构2，另一侧端面上通长设置榫头为榫结构3，卯眼和榫头组合选择 使用自锁式弧面榫卯结构，如图2所示，也可以使用传统燕尾榫或圆形榫作为连 接结构。

本实施例采用超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板制作模具进行施工的 具体过程包括以下步骤：

(1)分别组装榫端板8和卯端板9，其中榫端板8由四个构件组成，卯端 板9由三个构件构成榫端板8和卯端板9均采用螺丝固定，可拆卸，方便拆模；

(2)将外模板6、内模板7、榫端板8、卯端板9插入底板的刻槽内，并将 将榫端板8、卯端板9分别与外模板6和内模板7采用螺丝固定形成制作模具；

(3)向制作模具内浇筑超高性能混凝土，浇筑完成后进行拆模；

(4)拧开卯端板9、榫端板8与内外模板的连接螺丝，依次拆除内模板7 和外模板6；

(5)拧开卯端板9与底板的连接螺丝，将卯端板9与构件拆离；

(6)拧开榫端板8与底板的连接螺丝，将榫端板8与构件拆离；

(7)将构件起吊，脱离底板，标准板1制作完成，

(8)重复步骤(1)-(7)，制作所需数量的若干块标准板1；

(9)将若干块标准板1底面置于同一平面上，并将各标准板1的卯结构2 与榫结构3相互对应后，相互扣锁并在连接界面上使用环氧树脂粘结，组拼形成 第一空心圆管10；

(10)重复步骤(9)，制作第二空心圆管11；

(11)将第一空心圆管10底面放置于第二空心圆管11上，且第一空心圆管 10的第二竖向连接结构5与第二空心圆管11的第一竖向连接结构4向互对应；

(12)在第二竖向连接结构5与第一竖向连接结构4的螺栓孔内安装螺栓， 并在连接界面上使用环氧树脂粘结；

(13)重复步骤(9)-(12)，拼装永久性模板至目标高度。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下均可得出其他 各种形式的超高性能混凝土可拼装圆柱永久性模板及其施工方法。凡依本发明申 请专利范围内所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明涵盖范围。