一种ECC增强煤矸石混凝土梁柱节点模板及其应用的制作方法

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板及其应用。

背景技术：

煤矸石是煤炭生产过程中排放量最大的矿业固体废弃物，煤矸石的堆放也带来严重的环境污染、耕地占用等困扰，因此煤矸石的开发与利用迫在眉睫。用煤矸石制作混凝土骨料是利用煤矸石的合理途径，较其它再利用方法更为充分、彻底，而且经济效益也非常显著。但是直接将煤矸石混凝土用于框架结构将导致节点区域剪切变形过大、裂缝过宽，甚至混凝土片状剥离，在往复荷载作用下，梁柱节点延性与耗能能力低于普通混凝土框架，这是由煤矸石混凝土抗剪性能差，弹性模量低的材料力学特性决定的。而以往震害也表明，梁柱节点是结构抗震的薄弱部位，节点区容易产生交叉斜裂缝和发生剪切破坏，不易修复。因此煤矸石混凝土力学性能上的缺陷致使其在框架结构中的应用严重受限。

因此，固体废弃物煤矸石堆积成山，污染环境的问题，同时缓解目前建筑行业混凝土骨料短缺的危机；煤矸石混凝土因其抗剪强度低等材料特性而在框架结构中应用受限的问题；在钢筋混凝土结构中，梁柱节点处钢筋配置过多，从而导致混凝土振捣不实，施工不便的问题；改善传统混凝土在节点区易发生脆性破环以及裂缝发展难以控制的问题这些问题都亟待解决。

煤矸石主要成分有al2o3、sio2等，轻质多孔，干容重普遍低于1900kg/m³。经研究表明，把煤矸石作为骨料制成的混凝土具有自重小、比强度高、可降低地震惯性力的优点，但抗剪性能较差，尤其是沉积岩材质的煤矸石骨料会导致混凝土易裂、弹性模量低。

ecc是一种高韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料，一般是以水泥、石英砂、矿物掺合料作为基体，以pva纤维作为增强材料。ecc的制备完全不用粗骨料，其裂纹扩展与普通混凝土的单一裂纹扩展模式不同，裂缝的最大宽度发展到100μm后不再增长，而是以多条细微裂纹模式发展。研究表明，与普通混凝土相比，ecc不仅抗压强度高，而且具有优异的抗拉、抗弯性能。但是目前ecc材料成本较高，在整个框架结构中使用，显然不现实，因此仅把ecc用于梁柱节点，可显著提高梁柱节点的抗震性能，充分发挥其优异的抗裂、抗弯性能。

基于煤矸石与ecc材料的优缺点，本专利提出在框架结构的梁柱节点及塑性铰区域采用具有高韧性和稳态开裂特征的ecc材料浇筑，在其他部位使用煤矸石混凝土浇筑的方案。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现有的煤矸石混凝土力学性能上的缺陷，本发明提供的一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板及其应用，该模板构造简单、组装方便，采用其浇筑的ecc增强煤矸石混凝土，既可以充分发挥ecc材料良好的变形能力与高强韧性，又可以弥补煤矸石混凝土较差的抗裂性能，促进煤矸石混凝土在建筑工程中的应用。

本发明采用如下技术方案：一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板，该模板包括前后方向设置的梁底模、左右方向柱底模、两块梁端模、两块柱端模、四块“l”型边模、四块隔板和两块防溢流板；所述梁底模、柱底模平行交叉呈“十”字形，两块梁端模相对垂直设置在梁底模的前、后两端，两块柱端模相对垂直设置在柱底模的左、右两端，四块“l”型边模分别垂直设置在相邻两个梁端模、柱端模之间，边模的两端边缘分别与梁端模、柱端模的竖向边缘连接，边模的“l”型底端与同样形成“l”型的梁底模、柱底模的边缘对应连接，四块隔板分别垂直对应卡接在靠近梁底模、柱底模交叉处的相对的边模之间，隔板竖直方向的两侧分别设置有两条竖缝，位于梁底模上的两个隔板的上端与边模上端之间分别覆盖设置有一块防溢流板，防溢流板远离与其对应隔板的一侧边缘垂直设置有挡板，挡板左、右两侧垂直防溢流板边缘设置有侧板，两块挡板分别与柱底模的前后边缘齐平；所述梁底模与柱底模、梁底模与梁端模、柱底模与柱端模、梁底模与边模、柱底模与边模、防溢流板与边模的连接处均通过螺栓固定。

上述所述的梁底模的左、右边缘和柱底模的前、后边缘下方均垂直焊接有高度相等的支撑板。

上述所述的梁端模和柱端模背向梁底模、柱底模交叉处的侧面上均垂直焊接有数根加劲肋a。

上述所述的梁端模和柱端模的上、下边缘朝向加劲肋a的一侧均垂直设置有翼缘a，位于下方的翼缘a分别与梁底模、柱底模通过螺栓固定。

上述所述的边模背向梁底模、柱底模交叉处的侧面上均垂直焊接有数根加劲肋b。

上述所述的边模的上、下边缘朝向加劲肋b的一侧均垂直设置有翼缘b，位于下方的翼缘b与梁底模、柱底模通过螺栓固定；位于“l”型边模直角处的翼缘b为三角形。

上述所述的隔板为平板形、三角齿形、正弦弧形或余弦弧形。

上述所述的隔板的上端垂直隔板焊接有平板，平板上方焊接有把手，平板的两侧通过螺栓与边模上方的翼缘b固定。

上述所述的一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板在浇筑ecc增强煤矸石混凝土中的应用。

上述所述的浇筑过程步骤如下：

第一步：使用螺栓将梁底模、柱底模、两块梁端模、两块柱端模、四块“l”型边模、四块隔板之间固定牢固，形成浇筑模板；

第二步：向四块隔板、四块“l”型边模、梁底模、柱底模之间形成的节点中间浇筑ecc材料的同时，向梁底模与边模、柱底模与边模形成的梁和柱中浇筑煤矸石混凝土，边模四周布设磁吸振捣器振捣，浇筑至梁平面高度；

第三步：当位于柱模板高度大于梁模板高度时，此时将两块防溢流板与边模用螺栓固定牢固，继续在节点中浇筑ecc材料，在柱中浇筑煤矸石混凝土，至柱平面高度；

第四步：拆除隔板，用磁吸振捣器振捣边补浆，48h后拆模，移至养护室，即完成浇筑过程。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板及其应用，具有以下有益效果：

1.促进煤矸石混凝土在框架结构中的应用，不仅可以将堆积成山的煤矸石变废为宝，而且也可以缓解建筑行业骨料短缺的问题，推动工业固体废弃物的综合利用，对环境保护起到了一定作用；

2.利用ecc材料良好的延性和优异的抗剪、抗弯性能，在煤矸石混凝土框架节点处使用ecc材料，不仅可以制作“强结点”，满足节点延性要求，还可以减少节点区的配箍率，有效解决普通混凝土在节点区钢筋拥堵以及混凝土振捣不密实的问题，降低节点区的施工难度；

3.在梁柱节点塑性铰区采用ecc材料，其他地方用轻质的煤矸石混凝土，这样合理的组合既可以充分发挥ecc材料良好的变形能力与高强韧性，又可以弥补煤矸石混凝土较差的抗裂性能，促进煤矸石混凝土在建筑工程中的应用；

4.在抗震设计上，煤矸石混凝土的容重普遍低于1900kg/m³，而普通混凝土的容重一般在2400kg/m³左右，可见煤矸石混凝土具有明显的轻质优势，大范围使用可显著降低地震惯性力，并且节点及塑性铰区域的ecc承担水平地震荷载作用下梁柱结构弯矩的峰值，震后结构残余变形小，这样的设计可使两者对节点抗震的优势同时发挥出来；

5.由于煤矸石是煤炭生产过程中排放量最大的矿业固体废弃物，是《国家工业固体废物资源综合利用产品目录》中六类工业固体废物之一，且煤矸石的堆放也带来严重的环境污染问题，《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》已经取消设置永久矸石山，而本专利正是促进了煤矸石的开发与利用，因此煤矸石混凝土在框架结构中的大量应用也会得到国家政策的支持与鼓励；

6.本发明还设计了一种使用两种混凝土材料浇筑梁柱节点的模板，该模板具备足够的强度、刚度和稳定性，构造简单、组装方便、接缝严密不漏浆，并且模板中隔板类型丰富，可以满足界面处不同抗剪强度需求；

7.本专利设计的梁柱节点施工工艺操作方便，工序简单，且施工速度快。

附图说明

图1为本发明的梁柱节点模板的示意图，其中模板中加入了钢筋笼。

图2为梁底模和柱底膜示意图。

图3为边摸的示意图。

图4为梁端模的示意图。

图5为隔板的示意图。

图6为防溢流板的示意图。

图7为本发明的ecc增强煤矸石混凝土浇筑过程示意图，节点中间为ecc材料，梁和柱中为煤矸石混凝土。

图中：1、梁底模；2、柱底模；3、梁端模；4、柱端模；5、边模；6、隔板；61、竖缝；7、防溢流板；71、挡板；72、侧板；8、支撑板；9、加劲肋a；10、翼缘a；11、加劲肋b；12、平板；13、把手；14、翼缘b。

具体实施方式

如图1-6所示，本实施例提供一种ecc增强煤矸石混凝土梁柱节点模板，该模板包括前后方向设置的梁底模1、左右方向柱底模2、两块梁端模3、两块柱端模4、四块“l”型边模5、四块隔板6和两块防溢流板7；所述梁底模1、柱底模2平行交叉呈“十”字形，两块梁端模3相对垂直设置在梁底模1的前、后两端，两块柱端模4相对垂直设置在柱底模2的左、右两端，四块“l”型边模5分别垂直设置在相邻两个梁端模3、柱端模4之间，边模5的两端边缘分别与梁端模3、柱端模4的竖向边缘连接，边模5的“l”型底端与同样形成“l”型的梁底模1、柱底模2的边缘对应连接，四块隔板6分别垂直对应卡接在靠近梁底模1、柱底模2交叉处的相对的边模5之间，隔板6竖直方向的两侧分别设置有两条竖缝61，位于梁底模1上的两个隔板6的上端与边模5上端之间分别覆盖设置有一块防溢流板7，防溢流板7远离与其对应隔板6的一侧边缘垂直设置有挡板71，挡板71左、右两侧垂直防溢流板7边缘设置有侧板72，两块挡板71分别与柱底模2的前后边缘齐平；所述梁底模1与柱底模2、梁底模1与梁端模3、柱底模2与柱端模4、梁底模1与边模5、柱底模2与边模5、防溢流板7与边模5的连接处均通过螺栓固定。

优选地，所述梁底模1的左、右边缘和柱底模2的前、后边缘下方均垂直焊接有高度相等的支撑板8。便于将梁底模1和柱底模2支离地面，以便梁底模1和柱底模2与边模5、端模4的螺栓连接操作。

所述梁底模1可分为两块，分别连接在柱底模2中间的两侧。这样的设置便于安装。

所述梁底模1和柱底模2的下端也可设置数根加劲肋，增加强度。

优选地，所述梁端模3和柱端模4背向梁底模1、柱底模2交叉处的侧面上均垂直焊接有数根加劲肋a9。加劲肋a9的设置增强了梁端模3和柱端模4的强度。

优选地，所述梁端模3和柱端模4的上、下边缘朝向加劲肋a9的一侧均垂直设置有翼缘a10，位于下方的翼缘a10分别与梁底模1、柱底模2通过螺栓固定。翼缘a10的设置方便固定。

优选地，所述边模5背向梁底模1、柱底模2交叉处的侧面上均垂直焊接有数根加劲肋b11。加劲肋b11的设置增强了边模5的强度。

优选地，所述边模5的上、下边缘朝向加劲肋b11的一侧均垂直设置有翼缘b14，位于下方的翼缘b14与梁底模1、柱底模2通过螺栓固定；位于“l”型边模5直角处的翼缘b14为三角形。翼缘b14的设置方便固定，三角形翼缘b14的设置使整个模板更加稳固。

优选地，所述隔板6为平板形、三角齿形、正弦弧形或余弦弧形。这样便于根据煤矸石混凝土与ecc材料界面抗剪的具体要求选择合适形状的隔板6，以满足煤矸石混凝土与ecc材料交界处抗剪强度的不同需求。

优选地，隔板6上的竖缝61的宽度比钢筋笼中纵筋的直径略大，方便隔板在钢筋笼中插入与抽出。

优选地，所述隔板6的上端垂直隔板6焊接有平板12，平板12上方焊接有把手13，平板12的两侧通过螺栓与边模5上方的翼缘b14固定。把手13的设置方便提拉隔板6，翼缘b14的设置方便固定。

如图7所示，采用上述所述的梁柱节点模板浇筑ecc增强煤矸石混凝土的步骤如下：

第一步：使用螺栓将梁底模1、柱底模2、两块梁端模3、两块柱端模4、四块“l”型边模5、四块隔板6之间固定牢固，形成浇筑模板；

第二步：向四块隔板6、四块“l”型边模5、梁底模1、柱底模2之间形成的节点中间浇筑ecc材料的同时，向梁底模1与边模5、柱底模2与边模5形成的梁和柱中浇筑煤矸石混凝土，边模5四周布设磁吸振捣器振捣，浇筑至梁平面高度；

第三步：当位于柱模板高度大于梁模板高度时，此时将两块防溢流板7与边模5用螺栓固定牢固，继续在节点中浇筑ecc材料，在柱中浇筑煤矸石混凝土，至柱平面高度；

第四步：拆除隔板6，用磁吸振捣器振捣边补浆，48h后拆模，移至养护室，即完成浇筑过程。

本发明中将煤矸石混凝土和ecc材料在框架结构中巧妙的组合，充分发挥了两种材料在建筑结构中的优势，施工工艺，工序简单，施工方便；同时，采用的浇筑梁柱节点的模板，构造简单，组装方便。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。