一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础及其制备工艺

技术领域

本发明涉及装配式建筑技术领域，且特别涉及一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础及其制备工艺。

背景技术

随着我国交通事业的发展，我国的国家经济也有了显著提升。环网柜是电力行业越来越重要的设备，主要用于城市供电以及企业用电方面，涉猎的行业比较广。环网柜位置主要是在于道路两侧的绿化带中，在电力的安全运行中起到很关键的作用。

目前环网柜的建设主要是设备和基础，基础的建设在整个过程中占比最大。基础的传统建设方式有两种，一时砖混建设，二是混凝土现场浇筑的方式。砖混建设主要是根据图纸的尺寸以及形状进行砖垒，外层在抹一层水泥，保证其美观度，这种作业方式一般需要3-4天的作业时间，但是在长期的地下环境中，水的浸泡，特别是碱性或者酸性液体的浸泡，导致砖混墙体析出碱，导致砖体破碎，强度降低，甚至出现坍塌对于环网柜长期的运行存在隐患。混凝土现场浇筑的方式主要是通过对图纸的对比，进行钢筋织模，并进行浇筑，在经过一段时间的强度凝固，完成整作业方式弊端较多。随着社会的发展，政府绿色施工的观念提出，两种建设方式时间太长，环网柜基础一般主要在道路两侧，长期的施工随雨交通造成较大影响，施工过程中极易造成扬尘污染，噪声，以及建筑垃圾，无法满足环保的条件，施工进度慢，整体质量无法满足要求。

近几年国家倡导装配式建筑。装配式环网柜基础通过工厂统一化加工，相同的模具，相同的材料配比，相同的制作环境，建设工艺相同，质量相同的基础，该基础安装过程快捷方便，基础运输到现场，直接进行吊装，单个吊装时间仅两小时，就可以完成作业。大大降低了施工的时间，降低对于施工过程的交通阻碍，没有建筑垃圾以及环境的污染，解决了传统施工技术的弊端。

但是，优于传统钢筋混凝土材料的装配式建筑，也有其缺点。受国家相关规范的影响，传统钢筋混凝土壁厚多为200-250mm，因此单个钢筋混凝土装配式环网柜基础若要达到其规范要求，重量就超过20吨，甚至25吨。即使装配式分割成若干块，单个拼接块的重量也多数超过5吨。大的重量就意味着材料成本、运输成本、吊装成本、时间成本的大大提高，并不利于装配式建筑的合理发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础，其强度高，韧性耐磨性强。

一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础，包括底板、环状墙、助高墙、上平台、下人井，所述底板上设置有环状墙，所述环状墙的的顶部设有助高墙，所述助高墙上设有上平台，所述环状墙的一侧设有下人井，所述下人井的顶部放置有井盖，所述环状墙的一侧设有开口，所述下人井的一侧设有开口，所述环状墙的开口与下人井的开口相连通。

所述钢纤维混凝土装配式环网柜基础采用混凝土混合材料搭配钢筋浇筑而成，所述混凝土混合材料由混凝土、钢纤维和填充剂组成，其中，每一升混凝土搭配30-35kg的钢纤维，每100 kg的钢纤维对应0.5kg的填充剂。

在添加了钢纤维后可提高其抗冲击性，耐磨性及疲劳强度和韧性。混凝土耐久性有效改善。减少冲击和摩擦所产生的表面损伤；强度提升快：在添加了钢纤维后，基本上3天的强度性能就已经接近了普通混凝土28天的强度性能。

本发明较佳的实施例中，所述钢纤维为直径为3-5mm,长度为2-3cm。若钢纤维的直径过长，或者长度过长，会使得钢纤维在混凝土中的分散性较弱，导致抱团不成性，材料整体的粘度较弱。

本发明较佳的实施例中，所述填充剂为有机配体4,4'4''-三甲酸三苯胺、4,4'-联吡啶和六水硝酸钴通过在聚乙烯吡咯烷酮和水的混合溶液中通过溶剂热反应60小时后超声过滤得到，其中4,4'4''-三甲酸三苯胺：4,4'-联吡啶：六水硝酸钴的摩尔比为1：3：2，每1摩尔的4,4'4''-三甲酸三苯胺对应15L的混合溶液，混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮和水的体积比为2:1。

本发明较佳的实施例中，所述下人井的另一侧设有通气孔。

本发明较佳的实施例中，所述上平台设计为阶梯式，所述上平台的外周墙壁上设有若干的通风窗。

本发明较佳的实施例中，所述底板与环状墙设计为一体，所述助高墙和上平台设计为一体。在不使用钢纤维时，由于自身重量过大，预制环网柜基础由底板、环状墙、助高墙、上平台、下人井五部分组成；使用钢纤维减薄后，可以将底板和环状墙设计为一体，助高墙和上平台设计为一体，因此最终仅用三部分组成；因为混凝土结构的整体性，其防水性能也大大提高。

本发明较佳的实施例中，所述底板、环状墙、助高墙和上平台的底面尺寸为4.2*1.8m，所述下人井的底面尺寸为1.2*1.2m。

本发明较佳的实施例中，所述底板、环状墙、助高墙、上平台和下人井的壁厚为150mm。

本发明较佳的实施例中，所述混凝土不能为轻质混凝土，由于轻质混凝土主要是陶粒混凝土，与钢纤维包容性差，不能形成有效的张拉作用力。

所述混凝土混合材料的制备工艺，包括以下步骤：

(1)将钢纤维加入到除锈溶液中，进行除锈处理30分钟，取出后进行表面抛光处理；所述除锈溶液的组成为磷酸15％、柠檬酸20％以及余量的水；除锈剂采用弱酸，防止造成钢纤维的腐蚀;若不进行防锈处理，后续的填充剂不能分散在钢纤维的表面，难以起到胶黏剂的作用。

（2）将步骤1中的钢纤维放入到搅拌器中，分批多次加入填充剂，使得钢纤维和填充剂充分混合，使得填充剂在钢纤维的表面均匀分布；

（3）将水泥、细骨料和粗骨料加入强制式搅拌机中，搅拌10分钟后，备用，将步骤(2)中的钢纤维放入到分散机中进行分散，在分散的过程中分散重量控制在每分钟20kg-60kg，分散完成后，分批次加入到强制式搅拌机中，和之前的混凝土搅拌均匀。

本发明还提供一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础的制备方法，包括以下步骤：

(1)设计制作添加钢筋后的钢纤维混凝土板，做钢纤维混凝土板的抗弯矩实验；实验条件：150mm单层HRB400-8钢筋； 7d强度；两端各放置1.2吨试块；

(2)采用150mm厚度墙体，设计装配式环网柜基础；

(3)浇筑完整的150mm厚度+钢纤维+少量钢筋的装配式环网柜基础；

本发明较佳的实施例中，混凝土用量为5L,钢筋用量为300 kg，所述钢纤维用量为160 kg。

本发明较佳的实施例中，在钢纤维混凝土在搅拌的过程中由于钢纤维的加入，因此在使用的过程中出现结团的现象，在一定程度上造成搅拌机工作效率变差，甚至在一定程度上造成搅拌完成的钢纤维混凝土不符合要求。因此，在搅拌的过程中需要将钢纤维分散进行投入，并且利用分散机对钢纤维进行分散。同时分散的数量也有较为严格的要求，在分散的过程中需要注意分散重量控制在每分钟20kg-60kg，在分散完成后需要分几次放入强制式搅拌机中在搅拌时严格控制投料的顺序，同时搅拌完成后需要防止搅拌机超负荷工作，最终保证搅拌机的使用效率。

本发明的有益效果：

1、由于钢纤维本身具有很高的抗拉强度（大于1100MPa），钢纤维自身高抗拉强度及两端弯钩保证钢纤维与混凝土有效锚固，在混凝土变形时共同作用。钢纤维在混凝土中有效传送与分配应力，使裂缝化解为散置的微细裂缝。用钢纤维加固的环网柜基础，其裂缝宽度将远小于钢筋混凝土环网柜基础裂缝宽度。由于钢纤维提高了混凝土板的韧度和延性，将混凝土材料性质由原来的脆性变为柔性，板的允许弯曲挠度大，因而在控制混凝土变形产生的裂缝方面，钢纤维的增强效果好。

2、在添加了钢纤维后，预制混凝土环网柜基础表面强度更好，且在满足应用需求的情况下，钢纤维构件能够做到更轻量化，更能适应现场复杂的环境。

3、钢纤维混凝土装配式环网柜基础与传统的混凝土装配式环网柜基础相比：减少钢筋用量：钢纤维的主要作用就是提高混凝土的整体性。在没有使用钢纤维的时候，混凝土的无钢筋位置就相当于普通素混凝土，不能承受较大的弯曲、冲击等作用力。添加了钢纤维后，就可以大大减少钢筋的用量；保持甚至增强混凝土原有强度： 钢纤维增加了混凝土内部的结构整体性，会对混凝土强度略有增强，不会减弱。并且添加了钢纤维后，使得混凝土所有部位都充满了“钢筋”。减少了钢筋和混凝土的用量，因此原材料成本大大降低；在减重后，可以把原本分散拼接的构件尽可能做成一体，这样构件的整体性更好，防水效果更好；在减重后，吊车的配置可以减小，吊装成本更低；在减重后，货车的配置可以减小，运输成本更低。

4、由于加入钢纤维，在搅拌的过程中会出现抱团现象，本发明中创新性的添加了填充剂，让其分散在钢纤维的表面，充当表面活性剂的作用，增加了钢纤维在混凝土中的均匀分散性，进而提升了混凝土混合材料的强度，另外填充剂本身是三维骨架材料，所以在混合的过程中充当了胶黏剂的作用，防止混凝土混合材料在干燥后裂缝的出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的钢纤维混凝土装配式环网柜基础的结构示意图；

图2为本发明第二实施例提供的钢纤维混凝土装配式环网柜基础的结构示意图；

图3为填充剂的微观形貌电镜图。

图标：1、底板，2、环状墙，3、助高墙，4、上平台，5、下人井。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连通”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参见图1，一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础，包括底板1、环状墙2、助高墙3、上平台4、下人井5，所述底板1上设置有环状墙2，所述环状墙2的的顶部设有助高墙3，所述助高墙3上设有上平台4，所述环状墙2的一侧设有下人井5，所述下人井5的顶部放置有井盖，所述环状墙2的一侧设有开口，所述下人井5的一侧设有开口，所述环状墙2的开口与下人井5的开口相连通。

进一步的，所述下人井5的另一侧设有通气孔。

进一步的，所述上平台4设计为阶梯式，所述上平台4的外周墙壁上设有若干的通风窗。

进一步的，所述底板1的尺寸为5.4*1.8m，环状墙2、助高墙3和上平台4的底面尺寸为4.2*1.8m，所述下人井5的底面尺寸为1.2*1.2m。

本实施例中，底板1、环状墙2、助高墙3、上平台4、下人井5为独立式设计。

实施例2

参见图2，在本实施例中，所述底板1与环状墙2设计为一体，所述助高墙3和上平台4设计为一体。其中所述底板1、环状墙2、助高墙3和上平台4的底面尺寸为4.2*1.8m，所述下人井5的底面尺寸为1.2*1.2m。因为混凝土结构的整体性，其防水性能也大大提高。

在本实施例中，所述环状墙2、助高墙3和上平台4的壁厚为150mm。

本发明较佳的实施例中，混凝土用量为5L,钢筋用量为300 kg，所述钢纤维用量为160 kg。

实施例1和实施例2的装配式环网柜基础采用混凝土混合材料搭配钢筋浇筑而成，所述混凝土混合材料由混凝土、钢纤维和填充剂组成，其中，每一升混凝土搭配30-35kg的钢纤维，每100 kg的钢纤维对应0.5kg的填充剂。

本发明较佳的实施例中，所述钢纤维为直径为3-5mm,长度为2-3cm。

本发明较佳的实施例中，所述填充剂为有机配体4,4'4''-三甲酸三苯胺、4,4'-联吡啶和六水硝酸钴通过在聚乙烯吡咯烷酮和水的混合溶液中通过溶剂热反应60小时后超声过滤得到，其中4,4'4''-三甲酸三苯胺：4,4'-联吡啶：六水硝酸钴的摩尔比为1：3：2，每1摩尔的4,4'4''-三甲酸三苯胺对应15L的混合溶液，混合溶液中聚乙烯吡咯烷酮和水的体积比为2:1。

本发明较佳的实施例中，所述混凝土不能为轻质混凝土，由于轻质混凝土主要是陶粒混凝土，与钢纤维包容性差，不能形成有效的张拉作用力。

所述混凝土混合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1将钢纤维加入到除锈溶液中，进行除锈处理30分钟，取出后进行表面抛光处理；所述除锈溶液的组成为磷酸15-25％、柠檬酸1-10％以及余量的水；

S2将步骤1中的钢纤维放入到搅拌器中，分批多次加入填充剂，使得钢纤维和填充剂充分混合，使得填充剂在钢纤维的表面均匀分布；

S3将水泥、细骨料和粗骨料加入强制式搅拌机中，搅拌10分钟后，备用，将步骤2中的钢纤维放入到分散机中进行分散，在分散的过程中分散重量控制在每分钟20kg-60kg，分散完成后，分批次加入到强制式搅拌机中，和之前的混凝土搅拌均匀。

本发明还提供一种钢纤维混凝土装配式环网柜基础的制备方法，包括以下步骤：

S1设计制作添加钢筋后的钢纤维混凝土板，做钢纤维混凝土板的抗弯矩实验；实验条件：150mm单层HRB400-8钢筋； 7d强度；两端各放置1.2吨试块；

S2采用150mm厚度墙体，设计装配式环网柜基础；

S3浇筑完整的150mm厚度+钢纤维+少量钢筋的装配式环网柜基础。

本发明较佳的实施例中，混凝土用量为5L,钢筋用量为300 kg，所述钢纤维用量为160 kg。

对比例1

对比例1中的装配式环网柜基础采用普通的未包括钢纤维的普通混凝土浇筑而成，浇筑而成的装配式环网柜基础结构和实施例1相同。

对比例2

对比例2中的装配式环网柜基础采用未添加填充剂的浇筑钢纤维混凝土浇筑而成，浇筑而成的装配式环网柜基础结构和实施例1相同。

通过对实施例1、对比例1和对比例2的混凝土试块进行强度测试，得到的结果如下表所示：

通过实施例1、对比例1和对比例2的结果分析可知，利用本发明的新型混凝土混合材料，可以提高用以提高混凝土的结构整体性，环网柜基础的强度大大提高，承受较大的弯曲、冲击等作用力。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。