【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于混凝土，具體涉及一種混雜纖維混凝土配合比設計、施工方法及框架結構。
技術介紹
1、隨著我國社會經濟的蓬勃發(fā)展，基礎設施大量興建，各種超大、超高、超長型混凝土結構的建造數量逐年遞增，我國混凝土用量已接近全世界總量的60％。然而，普通混凝土具有抗拉強度低、延性差等“短板效應”，在重大工程建設中受到諸多限制。為滿足工程建設的不同功能性需求，研究領域學者不斷致力于混凝土的改性研究和高性能混凝土材料的研發(fā)工作。
2、纖維混凝土作為新型建筑材料中的一種，具備如下所述優(yōu)勢。一是適量硬質高強纖維的摻入能夠有效提高強度指標，以鋼纖維為例，與普通混凝土相比，當鋼纖維體積分數為1.0％～2.0％時，混凝土的抗拉強度可提高40％～80％，抗壓強度可提高5％～25％，抗彎強度可提高50％～150％，抗剪強度可提高50％～100％。二是適量輕質柔性纖維的摻入能夠明顯改善混凝土變形能力和抗拉彈性模量，不僅對極限拉、壓應變均有不同程度的提升，尤其是峰后軟化現象明顯減緩，且對混凝土長期收縮變形性能影響較大，收縮率可降低10％～30％。三是使混凝土具有優(yōu)越的抗沖擊性能和抗疲勞性能，尤其是混雜纖維能夠在不同尺度和受力階段發(fā)揮各自優(yōu)勢，呈現出突出的逐級阻裂能力，導致混凝土在沖擊荷載下的斷裂韌性最高可提高50倍左右，還能夠大幅度降低混凝土早期收縮裂縫和溫度裂縫，從而改善混凝土的防滲、耐腐和抗凍等耐久性能。
3、中國專利cn115872681b公開了一種改性聚丙烯纖維混凝土及其制備方法，采用碳酸鈣粉末和碳納米管，搭配有機磷酸鹽成核劑，
4、中國專利cn115140981b公開了高性能石墨鋼纖維混凝土及其制備方法。通過在混凝土中摻入鋼纖維和石墨形成高性能石墨纖維混凝土，利用石墨和鋼纖維提高混凝土的抗折強度和導熱性能。該方法綜合考慮了鋼纖維和石墨纖維對混凝土性能提升的耦合作用，使混凝土在提高力學性能的同時，兼具工作性能好、導熱性能好等優(yōu)勢。但該方法局限于使用高強硬質纖維去提升混凝土的力學性能，忽略了柔性纖維對于混凝土抗拉強度和耐久性的綜合提升。
技術實現思路
1、針對上述現有技術中的問題，本申請?zhí)岢隽艘环N混雜纖維混凝土配合比設計、施工方法及框架結構，利用鋼纖維和聚丙烯纖維的各自優(yōu)良力學性能，使硬質高強的鋼纖維和輕質柔性的聚丙烯纖維在混凝土內部實現性能耦合疊加，解決混凝土自身抗拉強度差和韌性低的關鍵性能問題。一方面提升混凝土自身力學性能和耐久性能，另一方面將其推薦作為框架結構節(jié)點易受災部位使用時，使其抗震性能和結構整體變形能力得到有效保障。
2、第一方面，本專利技術提出的混雜纖維混凝土配合比設計方法，包括以下步驟：
3、篩選組合纖維的原材種類；所述組合纖維包括鋼纖維和聚丙烯纖維；
4、遴選混凝土的其他原材料種類；
5、建立纖維混凝土配制強度與鋼纖維體積分數和尺寸參數之間的函數關系數學模型：ffcu,o＝σ[fcu,k(1+αt×ρflf/df)]；式中，ffcu,o為混凝土配置強度；σ為安全系數；fcu,k為目標強度；αt為鋼纖維影響系數；ρf為鋼纖維體積率；lf為鋼纖維長度；df為鋼纖維直徑或等效直徑；
6、將混凝土配制強度和目標強度代入上述公式，初步確定鋼纖維以及混凝土配合比設計范圍；
7、試配鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土試件，根據流動性能優(yōu)化組合纖維摻量范圍，得到目標混雜纖維混凝土。
8、進一步地，所述得到目標混雜纖維混凝土之后，還包括以下步驟：基于鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土物理性能和界面幾何特征，結合工程現場實際泵送長度和泵送高度，根據流動性測試定向調整所述目標混雜纖維混凝土的組合纖維摻量和混凝土配合比。
9、進一步地，所述組合纖維摻量不低于0.35％；
10、所述聚丙烯纖維與所述鋼纖維的質量比為1：10。
11、進一步地，所述函數關系數學模型中，所述安全系數σ根據所述目標強度fcu,k取值；
12、當所述目標強度fcu,k＜c50時，所述安全系數σ＝1.2；所述鋼纖維影響系數αt根據纖維形狀取0.5～0.7；
13、當所述目標強度fcu,k＞c50時，所述安全系數σ＝1.15；所述鋼纖維影響系數αt根據纖維形狀取0.5～1.0。
14、進一步地，所述混凝土的其他原材料種類包括骨料、膠凝材料和外加劑。
15、第二方面，本專利技術提出一種框架結構，包括梁、柱、設置于所述柱和所述梁之間的梁柱節(jié)點；所述梁柱節(jié)點包括鋼筋以及包裹所述鋼筋的混凝土，所述混凝土采用上述的混雜纖維混凝土配合比設計方法得到的所述目標混雜纖維混凝土。
16、第三方面，本專利技術還提出一種上述框架結構的施工方法，包括以下步驟：
17、確定框架結構的梁柱節(jié)點位置；
18、計算泵送長度和泵送高度，調整所述目標混雜纖維混凝土的組合纖維摻量和混凝土配合比，使混凝土具備滿足泵送條件的流動性；
19、安裝所述框架結構的澆筑模板，并在模板內部設置密目網，在所述梁柱節(jié)點位置的鋼筋上預埋應變片，記錄所述梁柱節(jié)點位置的鋼筋的變形狀態(tài)；
20、向所述模板內澆筑所述目標混雜纖維混凝土，振搗密實；
21、澆筑完成后，進行保濕養(yǎng)護。
22、進一步地，所述確定框架結構的梁柱節(jié)點位置的步驟之后，還包括步驟：選取所述框架結構的部分梁柱節(jié)點進行有限元建模，對比分析該梁柱節(jié)點在采用所述目標混雜纖維混凝土之前和之后的受力情況。
23、進一步地，所述向所述模板內澆筑所述目標混雜纖維混凝土的步驟包括：
24、先向所述模板內對應所述框架結構的柱的位置澆筑所述目標混雜纖維混凝土；待其初凝后；再向所述模板內對應所述框架結構的梁的位置以及所述梁柱節(jié)點位置澆筑所述目標混雜纖維混凝土。
25、本專利技術的有益效果包括：
26、(1)本專利技術通過建立的函數關系數學模型初步確定鋼纖維以及混凝土配合比設計范圍，再根據流動性能優(yōu)化組合纖維摻量范圍，得到目標混雜纖維混凝土，將高強硬質鋼纖維和輕質柔性聚丙烯纖維在混凝土材料領域應用的性能耦合，使鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土在受力過程中，即能充分發(fā)揮鋼纖維的高強性能以提高混凝土抗拉、抗彎和抗剪強度，又能利用聚丙烯纖維的單向抗拉能力提高材料瞬時破壞的斷裂韌性和延性；
27、(2)鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土的材料性能得到全面提升。不同性質混雜纖維的適量摻入，在提升混凝土材料力學性能的同時，也增強了混凝土內部密實度，縮閉了離子傳輸通道路徑，使混凝土材料的耐久性能也得到了穩(wěn)步提升；
28、(3)將鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土引入框架結構節(jié)點部位應用領域，提本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述得到目標混雜纖維混凝土之后，還包括以下步驟：基于鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土物理性能和界面幾何特征，結合工程現場實際泵送長度和泵送高度，根據流動性測試定向調整所述目標混雜纖維混凝土的組合纖維摻量和混凝土配合比。
3.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述組合纖維摻量不低于0.35％；所述聚丙烯纖維與所述鋼纖維的質量比為1：10。
4.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述函數關系數學模型中，所述安全系數σ根據所述目標強度fcu,k取值；
5.一種框架結構，其特征在于，包括梁、柱、設置于所述柱和所述梁之間的梁柱節(jié)點；所述梁柱節(jié)點包括鋼筋以及包裹所述鋼筋的混凝土，所述混凝土采用如權利要求1所述的混雜纖維混凝土配合比設計方法得到的所述目標混雜纖維混凝土。
6.一種如權利要求5所述的框架結構的施工方法，其特征在于，包括以下步驟：p>
7.根據權利要求6所述的框架結構的施工方法，其特征在于，所述確定框架結構的梁柱節(jié)點位置的步驟之后，還包括步驟：選取所述框架結構的部分梁柱節(jié)點進行有限元建模，對比分析該梁柱節(jié)點在采用所述目標混雜纖維混凝土之前和之后的受力情況。
8.根據權利要求6所述的框架結構的施工方法，其特征在于，所述向所述模板內澆筑所述目標混雜纖維混凝土的步驟包括：
...【技術特征摘要】
1.一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述得到目標混雜纖維混凝土之后，還包括以下步驟：基于鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土物理性能和界面幾何特征，結合工程現場實際泵送長度和泵送高度，根據流動性測試定向調整所述目標混雜纖維混凝土的組合纖維摻量和混凝土配合比。
3.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述組合纖維摻量不低于0.35％；所述聚丙烯纖維與所述鋼纖維的質量比為1：10。
4.根據權利要求1所述的一種混雜纖維混凝土配合比設計方法，其特征在于，所述函數關系數學模型中，所述安全系數σ根據所述目標強度fcu,k取值；...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：程震，向前，楊剛，方圓，李桓，潘超，甘曉東，
申請(專利權)人：中建三局第一建設工程有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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