專利名稱：一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法
一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙國及其施工方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法。
背景技術(shù)：
目前，磚砌體結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于我國的工業(yè)與民用建筑領(lǐng)域，但由于磚砌體材料的脆性性質(zhì)，其抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度都較低且自重較大，極不利于結(jié)構(gòu)抗震。磚砌體煙囪是磚砌體結(jié)構(gòu)中主要的結(jié)構(gòu)之一，在地震中磚砌體煙囪開裂后其承載力迅速下降，極易發(fā)生倒塌，引起震區(qū)巨大的人員傷亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。除此之外，由于建筑物抗震設(shè)防要求提高、使用功能改變以及結(jié)構(gòu)腐蝕受損等原因，均可能導(dǎo)致磚砌體煙囪的承載力不滿足要求。 綜上，現(xiàn)有的普通磚砌體煙 具有易脆性、整體性和抗震性能差的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不易發(fā)生脆性破壞且整體性和抗震性能好的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪。
為此，本發(fā)明提供的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 包括磚砌體煙 ，所述磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；沿所述磚砌體煙囪的周向安裝有若干根軸向鋼板帶；沿所述磚砌體煙 的高度方向安裝有若干根沿所述磚砌體煙 周向閉合的鋼帶箍; 所述磚砌體煙 表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將所述磚砌體煙囪、所有短鋼筋、所有鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
優(yōu)選的，上述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm，每根短鋼筋埋入磚砌體煙囪豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出磚砌體煙囪表面的長度為20mm。
優(yōu)選的，上述鋼板帶的強(qiáng)度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為 IOOmm0
優(yōu)選的，上述鋼帶箍的鋼帶厚度為O. 5 I. 5mm、寬度為16 30mm ;鋼帶箍利用氣動打包機(jī)安裝，并用打包扣永久封口固定。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水， 其中，按質(zhì)量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
優(yōu)選的，上述水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥；上述粉煤灰為I級粉煤灰；上述硅灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;上述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土中添加有減水率在30%以上的聚羧酸減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
優(yōu)選的，上述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水?dāng)嚢杈鶆?；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的施工方法，具體施工過程如下
步驟一，砌筑磚砌體煙囪，且在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋；
步驟二，沿磚砌體煙囪的周向每隔400 800mm安裝軸向鋼板帶；
步驟三，在磚砌體煙囪的高度方向上每隔200 400mm、在豎向鋼板帶的外側(cè)安裝一道鋼帶，鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍，且鋼帶箍的張拉預(yù)應(yīng)力為鋼帶的極限抗拉強(qiáng)度的30 % 60% ；
步驟四，在磚砌體煙 表面均勻涂抹高延性纖維混凝土形成高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將磚砌體煙 、所有短鋼筋、所有軸向鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
本發(fā)明的磚砌體煙囪為高延性纖維混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼帶箍組合的磚砌體煙囪，利用較高強(qiáng)度和韌性的高延性纖維混凝土對磚砌體煙 形成包裹，提高磚砌體煙園的整體性，同時結(jié)合鋼帶箍對磚砌體煙囪的約束作用，進(jìn)一步提高磚砌體煙囪的抗震性能。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的特點(diǎn)
( I)本發(fā)明中的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 采用的高延性纖維混凝土抗壓強(qiáng)度可達(dá)到60MPa以上，極限拉應(yīng)變可達(dá)普通混凝土的100倍以上，具有類似鋼材的塑性變形能力，與磚砲體之間有良好的粘結(jié)性能，是一種具有聞強(qiáng)度、聞延性、聞耐久性和聞耐損傷能力的生態(tài)建筑材料?？捎行П苊獯u砌體煙 局部壓碎，顯著提高磚砌體煙 的整體性與抗震性能。
(2)本發(fā)明采用低強(qiáng)度的預(yù)應(yīng)力鋼帶，同時結(jié)合高延性纖維混凝土的包覆作用能充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力鋼帶的作用。
(3)本發(fā)明中的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪具有良好的耐久性，可延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，大幅度提高磚砌體煙 的承載力和抗震性能，減少甚至免去強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖I是實(shí)施例I中對高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖I的A-A剖視圖中各代碼表示1-磚砌體煙囪、2-鋼板帶、3-鋼帶箍、4-高延性纖維混凝土面層、5-短鋼筋、6-打包扣。
具體實(shí)施方式
以下是發(fā)明人提供的實(shí)施例，以對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)解釋說明。
實(shí)施例I :CN 102913033 A書明說3/4頁
如圖I和圖2所示，本實(shí)施例中，磚砌體煙囪高52m，根部外徑5160mm，內(nèi)徑 2240mm。該實(shí)施例的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的結(jié)構(gòu)為包括磚砌體煙 1，所述磚砌體煙囪I的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋5 ;沿所述磚砌體煙囪I的周向安裝有若干根軸向鋼板帶2 ;沿所述磚砌體煙 I的高度方向，在所述磚砌體煙 I上安裝有若干根沿所述磚砌體煙 I周向閉合的鋼帶箍3 ;所述磚砌體煙 I表面涂抹有高延性纖維混凝土面層4，該高延性纖維混凝土面層4將所述磚砌體煙 I、所有短鋼筋5、所有鋼板帶2和所有鋼帶箍3包覆。
該實(shí)施例的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的施工過程如下
首先砌筑磚砌體煙囪，并在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋5 ;砌筑完煙囪結(jié)構(gòu)后，使用高延性纖維混凝土在磚砌體煙囪的四周沿周向每隔450mm用高延性纖維混凝土粘貼豎向鋼板帶2作為豎向加勁板；然后利用氣動打包機(jī)在豎向鋼板帶外側(cè)綁扎安裝軸向間距為250mm的鋼帶箍3，用打包扣6封口并固定鋼帶箍3 ;在綁扎鋼帶箍3時，調(diào)整打包機(jī)給定其氣壓值，使鋼帶張拉應(yīng)力為鋼帶極限抗拉強(qiáng)度的30 60%;最后，在磚砌體煙囪I 表面均勻涂抹20mm厚的高延性纖維混凝土面層4。
為增強(qiáng)高延性纖維混凝土面層4與磚砌體煙囪的整體性，在磚砌體煙囪I表面的豎向灰縫 中埋入短鋼筋5作為抗剪連接件，本實(shí)施例短鋼筋5采用HRB400級鋼筋，直徑為 12mm,長度為120mm,突出磚墻表面20mm,短鋼筋5的間距為300mm。
本實(shí)施例中采用的鋼板帶的強(qiáng)度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為100mm。
目前，各種類型鋼帶(如不銹鋼帶和發(fā)藍(lán)鋼帶等)的極限強(qiáng)度均可高達(dá)SOOMpa 以上，本發(fā)明考慮到磚砌體煙囪的強(qiáng)度和變形能力較低，為充分發(fā)揮鋼帶在作用，宜選用 270Mpa以上較低強(qiáng)度的鋼帶。鋼帶箍3的材質(zhì)為普通鋼帶，也可采用發(fā)藍(lán)鋼帶、不銹鋼帶或鍍鋅鋼帶，其強(qiáng)度為280MPa以上，厚度為O. 5 I. Omm,寬度為16 30mm，本實(shí)施例鋼帶厚 1mm,寬 25mm。
該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水， 其中，按質(zhì)量百分比計，水泥粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維(聚乙烯醇纖維)的體積摻量為I.5%。所用水泥為P. O. 52. 5R硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級粉煤灰，硅灰的燒失量為5%、二氧化硅含量為88%、比表面積為18000m2/kg，砂的最大粒徑為I. 26mm ；PVA纖維的長度為 8mm、直徑為26 μ m、抗拉強(qiáng)度為1200MPa、彈性模量為30GPa，纖維為上海羅洋科技有限公司生產(chǎn)的PA600纖維；該實(shí)施例的高延性纖維混凝土中添加有江蘇博特新材料有限公司的 PCA ■ I聚羧酸高性能減水劑，減水劑的添加量為粉煤灰、水泥和硅灰總質(zhì)量的O. 8%。
該高延性纖維混凝土的制備方法為首先將水泥、硅灰、粉煤灰和砂倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)中干拌2 3分鐘；再加入減水劑和80%的水，攪拌I 2分鐘；然后加入PVA纖維再攪拌2分鐘后加入剩余20 %的水，攪拌I 2分鐘。
以下是發(fā)明人提供的關(guān)于該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的力學(xué)性能試驗及其結(jié)果O
(I)采用70. 7mmX70. 7mmX70. 7mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作立方體試塊，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行立方體抗壓強(qiáng)度試驗。試驗結(jié)果表明高延性纖維混凝土試塊抗壓強(qiáng)度平6均值為65MPa，試塊達(dá)到峰值荷載后卸載再進(jìn)行第二次加載，殘余抗壓強(qiáng)度可達(dá)到峰值荷載的80%，試塊破壞過程具有明顯抗壓韌性。
(2)采用40mmX40mmX 160mm的標(biāo)準(zhǔn)試模制作棱柱體抗彎試件，按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天，進(jìn)行抗彎性能試驗。試驗結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件的初裂強(qiáng)度為4.8MPa，試件開裂以后承載力繼續(xù)提高，極限強(qiáng)度為10. IMPa，達(dá)到峰值荷載后承載力下降緩慢，按照ASTM C1018法計算所得的彎曲韌性系數(shù)其彎曲韌性15、110> 12(|、I30分別為6. 2、 14. 5,33. 0,50. 6，表明具有很高的彎曲韌性。
(3)米用50mmX 15mmX 350mm的試模制作拉伸試塊,按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)60天,進(jìn)行直接拉伸試驗。結(jié)果表明高延性纖維混凝土試件單軸抗拉強(qiáng)度平均值為3. 6MPa，極限拉應(yīng)變可達(dá)到I. 2%，試件開裂以后承載力基本保持不變，具有良好的抗拉韌性，破壞過程中出現(xiàn)10余條裂縫。
以上試驗表明，高延性纖維混凝土的極限拉應(yīng)變遠(yuǎn)高于《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 GB50010中普通混凝土的極限拉應(yīng)變，高延性纖維混凝土受壓、受拉、受彎破壞時均具有較高的韌性，其破壞特征與普通混凝土發(fā)生脆性破壞具有明顯不同。
該實(shí)施例的高延性纖維混凝土的上述力學(xué)特性表明，其涂抹在磚砌體煙園的表面能夠顯著增強(qiáng)磚砌體煙 的抗壓承載力、變形能力，不易發(fā)生脆性破壞，減少或避免磚砌體煙囪的震后修復(fù)工作。
本發(fā)明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 表面施加有預(yù)應(yīng)力的鋼帶套箍并涂抹有高延性纖維混凝土面層，兩者對磚砌體煙 產(chǎn)生較大的橫向主動約束力，提高磚砌體煙囪的抗剪強(qiáng)度和磚砌體煙園的整體性，可有效抑制磚砌體煙園的開裂，極大地改善磚砌體煙囪自身的變形能力，有效減輕地震作用下磚砌體煙囪的破壞程度。
利用氣動打包機(jī)安裝預(yù)應(yīng)力鋼帶箍和涂抹高延性纖維混凝土面層施工簡單易行、 操作方便，且所采用的高延性纖維混凝土具有良好的耐久性，可做為鋼板帶和鋼帶箍的保護(hù)層，避免鋼帶銹蝕斷裂，延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低經(jīng)濟(jì)、社會成本，減少甚至免去磚砌體煙囪強(qiáng)震后修復(fù)的工作。
本發(fā)明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪可用于熱電廠、金屬冶煉廠等磚砌體煙囪結(jié)構(gòu)中。
權(quán)利要求
1.一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，包括磚砌體煙 ，其特征在于，所述磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋有若干根短鋼筋；沿所述磚砌體煙囪的周向安裝有若干根軸向鋼板帶；沿所述磚砌體煙 的高度方向安裝有若干根沿所述磚砌體煙 周向閉合的鋼帶箍；所述磚砌體煙 表面涂抹有高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將所述磚砌體煙囪、所有短鋼筋、所有鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
2.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述若干根短鋼筋中相鄰短鋼筋的水平間距和縱向間距均為300mm，每根短鋼筋的直徑為10 12mm， 每根短鋼筋埋入磚砌體煙囪豎向灰縫中的深度為100 150mm，每根短鋼筋突出磚砌體煙囪表面的長度為20mm。
3.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪，其特征在于，所述鋼板帶的強(qiáng)度為270MPa以上，鋼板帶的厚度為5mm，鋼板帶的寬度為100mm。
4.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪，其特征在于，所述鋼帶箍的鋼帶厚度為O. 5 I. 5mm、寬度為16 30mm ;鋼帶箍利用氣動打包機(jī)安裝，并用打包扣永久封口固定。
5.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土面層的厚度為10 30mm。
6.如權(quán)利要求I所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的組分為水泥、粉煤灰、硅灰、砂、PVA纖維和水，其中，按質(zhì)量百分比計，水泥 粉煤灰硅灰砂水=1 0. 9 0. I 0. 76 0. 58 ;以水泥、粉煤灰、硅灰、砂和水混合均勻后的總體積為基數(shù)，PVA纖維的體積摻量為I. 5%。
7.如權(quán)利要求6所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述水泥為 P. O. 52. 5R娃酸鹽水泥；所述粉煤灰為I級粉煤灰；所述娃灰的燒失量小于6%、二氧化娃含量大于85%、比表面積大于15000m2/kg ;所述砂的最大粒徑為I. 26mm ;所述PVA纖維的長度為6 12mm、直徑為26 μ m以上、抗拉強(qiáng)度為1200MPa以上、彈性模量為30GPa以上。
8.如權(quán)利要求7所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土中添加有減水率為30%以上的聚羧酸減水劑，且減水劑的添加量為所述粉煤灰、硅灰和水泥總質(zhì)量的O. 8%。
9.如權(quán)利要求8所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 ，其特征在于，所述高延性纖維混凝土的制備方法為將水泥、硅灰、粉煤灰和砂干拌均勻后加入減水劑和80 %的水?dāng)嚢杈鶆?；之后再加入PVA纖維攪拌均勻后加入剩余20 %的水?dāng)嚢杈鶆蚣吹酶哐有岳w維混凝土。
10.一種上述任一權(quán)利要求所述的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙 的施工方法，其特征在于，方法的具體步驟如下步驟一，砌筑磚砌體煙園，且在磚砌體煙園的豎向灰縫中埋入短鋼筋；步驟二，沿磚砌體煙囪的周向每隔400 800mm安裝軸向鋼板帶；步驟三，在磚砌體煙囪的高度方向上每隔200 400mm、在豎向鋼板帶的外側(cè)安裝一道鋼帶，該鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍，且鋼帶箍的張拉預(yù)應(yīng)力為鋼帶的極限抗拉強(qiáng)度的30 % 60% ；步驟四，在磚砌體煙 表面均勻涂抹高延性纖維混凝土形成高延性纖維混凝土面層，該高延性纖維混凝土面層將磚砌體煙 、所有短鋼筋、所有軸向鋼板帶和所有鋼帶箍包覆。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪及其施工方法，以解決現(xiàn)有普通磚砌體煙囪存在的易脆性、延性及抗震性能差的問題。本發(fā)明的高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪由磚砌體、短鋼筋、鋼板帶、鋼帶箍和高延性纖維混凝土組成；施工時，首先在磚砌體煙囪的豎向灰縫中埋入短鋼筋；接著沿磚砌體煙囪的周向安裝若干根軸向鋼板帶；然后在鋼板帶外側(cè)安裝若干根鋼帶，各鋼帶繞磚砌體煙囪周向閉合形成鋼帶箍；最后在磚砌體煙囪表面均勻涂抹高延性纖維混凝土。本發(fā)明高延性纖維混凝土組合磚砌體煙囪的抗剪承載力、延性及抗震性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磚砌體煙囪，且不易發(fā)生脆性破壞；同時該組合磚砌體煙囪的施工工藝簡單。
文檔編號E04H12/28GK102913033SQ201210434818
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月4日
發(fā)明者鄧明科, 梁興文, 代潔 申請人:西安建筑科技大學(xué)