一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板及其制备方法

技术领域

本发明属于装配式建筑技术领域，具体涉及一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板及其制备方法。

背景技术

近年来，国家大力推广发展装配式建筑，预制叠合板是目前装配式建筑中使用的最为广泛的预制构件。叠合板是以预制钢筋混凝土底板为现浇混凝土层的底板，在使用阶段将预制底板和现浇混凝土层组合成一体化的楼板。相对于现浇楼板，叠合板的施工速度块；相对于纯预制楼板，叠合板整体性能好，因此叠合板兼具了现浇楼板和纯预制楼板的双重优点。然而大部分叠合板的预制底板的厚度仅为60mm，其刚度和承载能力在完成叠合层的浇筑前都属于半成品，所以其在生产、起吊、运输和安装等过程中都存在易产生裂缝的风险，裂缝问题也成为了预制叠合板的质量通病。

近年来，我国开始研究超高性能混凝土，并将其运用到建筑工程中，超高性能混凝土与普通混凝土所用材料完全不同，混凝土的抗压强度和抗拉强度大幅度提高，有学者提出将其运用到叠合板构件中，此做法虽可以提高叠合板的开裂荷载，但是对混凝土的抗压强度利用率极低(运用到实际结构中仅发挥了10％不到的抗压强度)，不仅构件造价极高，而且混凝土强度利用率极低，性价比很低。

综上可以看出，裂缝问题是预制叠合板底板构件亟需解决的问题，使用超高性能混凝土虽可以大大提高混凝土的抗开裂强度，但混凝土抗压强度利用率极低，性价比极低，不提倡使用。因此，寻求一种技术来解决预制叠合板底板构件的裂缝问题至关重要。

发明内容

鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明的目的在于提供一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板的制备方法，该叠合板包括预制底板以及现场浇筑于所述预制底板上的浇筑层，且该制备方法通过如下步骤制备该叠合板的预制底板：

分别制备预应力绞线、钢筋网片和钢筋桁架；

通过可拆卸的扣件将所述预应力绞线固定于钢筋网片的下侧，以形成预应力绞线网片；

通过铁扎丝将钢筋桁架固定于钢筋网片上侧，获得加强结构；

制备混合有BFRP绞联纤维的增强型混凝土原料；

将所述加强结构置于浇筑模具内，并向所述浇筑模具内浇筑所述增强型混凝土原料、振捣成型、获得半成品底板，且所述扣件位于所述半成品底板的外侧；

表面拉毛并养护所述半成品底板，养护至脱模龄期时按普通现浇混凝土的脱模方式脱去浇筑模具，拆除所述扣件，获得成品底板。

优选的，还包括制备预应力绞线的步骤：

复合增强纤维的无捻粗纱经挤压、加胶固化后制成复合绞线；

沿所述复合绞线自身的长度方向拉伸该复合绞线、以向该复合绞线施加预应力，获得预应力绞线。

优选的，所述复合增强纤维至少包括芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种。

优选的，所述钢筋网片包括一体成型的横向钢筋和纵向钢筋，且横向钢筋和/或纵向钢筋的端部可延伸至所述成品底板的外部。

优选的，所述钢筋桁架由上架、腹杆与下架焊接形成。

优选的，还包括制备BFRP绞联纤维的步骤：将多根BFRP无捻粗纱短切纤维缠绕为纤维束，浸胶固化，获得BFRP绞联纤维。其中，所述BFRP绞联纤维的质量占所述增强型混凝土原料的总质量的0.3％。

一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板，该叠合板包括由上述制备方法制备得到的预制底板以及现场浇筑于所述预制底板上的浇筑层，且该预制底板包括：

混凝土基板；

以及预埋于所述混凝土基板内的加强结构，且所述加强结构包括依次配合的预应力绞线网片、钢筋网片和钢筋桁架；

其中

所述预应力绞线网片与钢筋网片通过扣件可拆卸连接；

所述钢筋网片与钢筋桁架通过铁扎丝固定连接。

优选的，所述混凝土基板中包括质量为0.3％的BFRP绞联纤维，且所述BFRP绞联纤维为多根BFRP无捻粗纱短切纤维缠绕而成的纤维束。

优选的，所述预应力绞线网片包括沿自身长度方向被拉伸施加预应力的横向绞线和纵向绞线，且所述横向绞线和纵向绞线均为复合增强纤维的无捻粗纱，所述复合增强纤维至少包括芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的一种。

优选的，所述钢筋网片包括一体成型的横向钢筋和纵向钢筋，且横向钢筋和/或纵向钢筋的端部可延伸至所述混凝土基板的外部。

优选的，所述钢筋桁架的成型材料为HRB400，且所述钢筋桁架包括依次焊接的上架、腹杆与下架。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

其一：通过钢筋网片及钢筋桁架形成结构预埋加强，且在钢筋网片下侧固定交错成网的预应力绞线，以此使得成品底板形成为一施加预应力的增强型底板，从而大幅提高整体底板可承载荷载与抗开裂能力；

其二：向混凝土中加入适量的BFRP绞联纤维，BFRP绞联纤维为多根BFRP无捻粗纱短切纤维缠绕而成的纤维束，具有韧性优良且抗拉强度高的特性，以此有效提升混凝土的抗开裂能力。

附图说明

图1为本发明所制备的叠合板的预制底板的侧视图；

图2为本发明所制备的叠合板的双向预制底板的俯视图；

图3为本发明所制备的叠合板的单向预制底板的俯视图；

图4为本发明中预应力绞线网片与钢筋网片配合的仰视图；

图5为本发明中钢筋网片的俯视图；

图6为本发明中钢筋桁架的侧视图；

图7为本发明中BFRP绞联纤维的结构示意图；

图中：1-预制底板、2-混凝土基板、3-钢筋网片、4-预应力绞线网片、5-扣件、6-钢筋桁架。

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做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。

在本发明中提供了一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板，该叠合板包括图1-图3所示的预制底板1以及现场浇筑于所述预制底板1上的浇筑层(图中未示出)，具体该预制底板1包括：

混凝土基板2；

以及预埋于所述混凝土基板2内的加强结构，且所述加强结构包括依次配合的预应力绞线网片4、钢筋网片3和钢筋桁架6。

针对上述叠合板的预制底板，在本发明中还提供了一种基于预应力绞线的增强型预制叠合板的制备方法，且该制备方法通过如下步骤制备该叠合板的预制底板：

S1.制备加强结构

(11)选用芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维、玻璃纤维中的至少一种作为复合增强纤维，利用复合增强纤维的无捻粗纱经挤压、加胶固化后制成复合绞线；沿所述复合绞线自身的长度方向拉伸该复合绞线、以向该复合绞线施加预应力，获得预应力绞线；

优选的，该预应力绞线的直径不超过2mm，由此可有效减少后续扣件5连接后预应力的损失，同时确保最终成型的预制底板的厚度。

(12)在专用模具内制作形成横向钢筋与纵向钢筋一体成型的钢筋网片3(如图5所示)；优选的，利用模具实现钢筋网片3的一体成型，由此无需绑扎纵横钢筋，简化工艺流程。

(13)依次焊接由HRB400制作形成的上架6-1、腹杆6-3与下架6-2，获得图6所示的钢筋桁架6；

(14)通过可拆卸的扣件5将所述预应力绞线固定于钢筋网片3的下侧，以形成预应力绞线网片4(如图4所示)；优选的，该扣件5为市场上便于购买到的国标转向扣件5，具体操作时是基于螺纹旋拧实现拆装的，并且在利用扣件5将预应力绞线固定后即可撤去向预应力绞线施加预应力的张拉装置，此时扣件5的固定有效保证所形成的预应力绞线网片4中的预应力不损失。

(15)通过铁扎丝将钢筋桁架6固定于钢筋网片3上侧；

综上，获得加强结构；

S2.制备叠合板的预制底板

(21)将多根BFRP无捻粗纱短切纤维缠绕为纤维束，浸胶固化，获得BFRP绞联纤维；

(22)将BFRP绞联纤维混合于混凝土内，获得混有BFRP绞联纤维的增强型混凝土原料，且BFRP绞联纤维质量占增强型混凝土原料总质量的0.3％；

(23)将所述加强结构置于浇筑模具内，并向所述浇筑模具内浇筑所述增强型混凝土原料、振捣成型、获得半成品底板；具体：

所述扣件5位于所述半成品底板的外侧，且

横向钢筋和纵向钢筋的端部可延伸至所述成品底板的外部时，整体底板为图2所示的双向底板；

横向钢筋或纵向钢筋的端部可延伸至所述成品底板的外部时，整体底板为图3所示的单向底板；

(24)表面拉毛并养护所述半成品底板，养护至脱模龄期时按普通现浇混凝土的脱模方式脱去浇筑模具，拆除所述扣件5，获得图1所示的成品底板。具体，在拆除扣件5后，预应力绞线网片4与钢筋网片3整体形成向上起反拱的负弯矩，该负弯矩施加于整体成品底板上，由此可以大幅提高构件的抗开裂能力与开裂荷载。

综上，对于上述所制备的叠合板的预制底板，其通过钢筋网片及钢筋桁架形成结构预埋加强，且在钢筋网片下侧固定交错成网的预应力绞线，以此使得成品底板形成为一施加预应力的增强型底板，从而大幅提高整体底板可承载荷载与抗开裂能力；另外，在制备过程中还向混凝土中加入适量的BFRP绞联纤维，BFRP绞联纤维为多根BFRP无捻粗纱短切纤维缠绕而成的纤维束，具有韧性优良且抗拉强度高的特性，以此有效提升混凝土基板的抗开裂能力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。