轻型化预制楼梯及其制造方法
阅读说明：本技术 轻型化预制楼梯及其制造方法 (Light prefabricated staircase and manufacturing method thereof ) 是由 许可 金崇正 董荣贵 毛应豪 金剑雨 徐伟力 于 2021-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种重量轻且强度好的轻型化预制楼梯。一种轻型化预制楼梯,包括混凝土楼梯主体和设于混凝土楼梯主体内的板式组合骨架,所述混凝土楼梯主体由发泡混凝土浇筑而成,所述板式组合骨架包括底板、若干支撑板和若干连接板,若干支撑板沿底板长度方向连续设置在底板表面,若干支撑板沿底板宽度方向间隔设置在底板表面,若干连接板沿底板长度方向间隔设置并与若干支撑板相交,每个支撑板表面和每个连接板表面均设有若干均布的单元孔。本发明通过板式组合骨架形成对于混凝土楼梯主体上每个踏步板部位的有效支撑,避免仅由发泡混凝土浇筑的踏步板内没有骨架支撑而造成的抗压强度、抗弯强度和抗冲击强度降低。(The invention provides a lightweight prefabricated staircase which is light in weight and good in strength. The utility model provides a light-duty prefabricated staircase, includes concrete stair main part and locates the board-like combination skeleton in the concrete stair main part, the concrete stair main part is formed by the pouring of foaming concrete, board-like combination skeleton includes bottom plate, a plurality of backup pads and a plurality of connecting plate, and a plurality of backup pads set up on the bottom plate surface along bottom plate length direction in succession, and a plurality of backup pads set up on the bottom plate surface along bottom plate width direction interval, and a plurality of connecting plates set up and intersect with a plurality of backup pads along bottom plate length direction interval, and every backup pad surface and every connecting plate surface all are equipped with the unit hole of a plurality of equipartitions. The invention forms effective support for each step plate part on the concrete stair main body through the plate type combined framework, and avoids the reduction of the compression strength, the bending strength and the impact strength caused by the absence of the framework support in the step plates poured by the foamed concrete.)
技术领域
本发明涉及一种楼梯及其制造方法，特别涉及一种轻型化预制楼梯及其制造方法。
背景技术
预制楼梯是装配式混凝土结构中一项重要的预制构件类型，主要分为预制梁式楼梯和预制板式楼梯。预制梁式楼梯由梯斜梁和踏步板组成，踏步板支撑在梯斜梁上，梯斜梁支撑在楼梯两端的平台梁上。平台梁和梯斜梁为现场浇筑而成，踏步板为完全预制。预制板式楼梯是将梯斜梁和踏步板整体预制，施工时直接搭接在平台梁上，板式楼梯配筋较为简单，通常是在踏步板下方铺设一层钢筋笼，而踏步板内部不设钢筋。
预制板式楼梯的钢筋笼起到楼梯骨架作用，其加工方法为：首先将钢筋条矫直、切断、加工成直条，然后将钢筋弯曲，得到单个弯曲钢筋，最后绑扎弯曲钢筋和主筋，使其连接在一起，得到钢筋笼。
钢筋笼的加工过程中，工人的劳动强度较大，效率较低，且绑扎只能由人工进行，钢筋笼的钢筋间距难以控制，过大的间距偏差造成钢筋笼受力不均匀，影响预制楼梯产品质量。
此外，为了追求楼梯轻型化，大多在踏步板内设置减重孔，或采用发泡水泥制作踏步板，这些方法均对楼梯的抗压强度、抗弯强度和抗冲击强度产生一定影响，不利于楼梯的长期使用，也不利于建筑的安全性。
因此，研究开发一种新型的轻型化预制楼梯，对于本领域具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重量轻且强度好的轻型化预制楼梯，解决背景技术中所述的问题。
本发明的另一目的在于提供一种轻型化预制楼梯的制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种轻型化预制楼梯，包括混凝土楼梯主体和设于混凝土楼梯主体内的板式组合骨架，所述混凝土楼梯主体由发泡混凝土浇筑而成，所述板式组合骨架包括底板、若干支撑板和若干连接板，若干支撑板沿底板长度方向连续设置在底板表面，若干支撑板沿底板宽度方向间隔设置在底板表面，若干连接板沿底板长度方向间隔设置并与若干支撑板相交，每个支撑板表面和每个连接板表面均设有若干均布的单元孔。
作为优选，所述支撑板为倒梯形钢板，支撑板的梯形边连接底板表面，支撑板上与梯形边相邻的两侧边分别设有内折边槽和外折边槽，所述内折边槽和外折边槽的形状互相匹配。
作为优选，所述支撑板底边处设有插接凸出部，支撑板顶边处设有上插接凹槽，连接板底边处设有用于与上插接凹槽配合的下插接凹槽，底板表面设有用于与插接凸出部配合的插接孔。
作为优选，所述单元孔为圆形孔、方形孔或正六边形孔。
作为优选，所述单元孔包括上单元孔和下单元孔，上单元孔设于支撑板表面远离底板的部位和连接板表面远离底板的部位，下单元孔设于支撑板表面临近底板的部位和连接板表面临近底板的部位，上单元孔的孔径与下单元孔的孔径相同，上单元孔之间的间距小于下单元孔之间的间距。
作为优选，所述的发泡混凝土包括以下重量份的组分：轻质骨料380～420份、水泥260～350份、粉煤灰70～110份、矿粉80～100份、发泡剂12～18份、水240～280份、砂200～260份、椰壳纤维2～6份、大麻纤维1～4份，所述水泥为快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的混合料，所述快硬硫铝酸盐水泥在混合料中的重量比为55～65％。
作为优选，所述椰壳纤维通过以下方法制备得到：将椰壳纤维原料切断为30mm～80mm的长纤维，加水、纤维素酶和果胶酶，在30～35℃反应20～25min，得到预处理椰壳纤维；将预处理椰壳纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中4～6h，蒸馏水清洗椰壳纤维至pH值中性，得到碱处理椰壳纤维；将碱处理椰壳纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度35～45℃，得到椰壳纤维。
作为优选，所述大麻纤维通过以下方法制备得到：将大麻纤维原料切断为10mm～30mm的短纤维，放入等离子体发生仪，抽真空至5Pa，工作压力设为40Pa，射频电源功率250W，处理10min，得到低温等离子处理大麻纤维；将低温等离子处理大麻纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中2～3h，蒸馏水清洗大麻纤维至pH值中性，得到碱处理大麻纤维；将碱处理大麻纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度30～40℃，得到大麻纤维。
一种轻型化预制楼梯的制造方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)将4mm～10mm厚的钢板进行冲压，得到底边具有插接凸出部且顶边具有上插接凹槽的支撑板、底边具有下插接凹槽的连接板以及表面带有插接孔的底板，每个支撑板表面和每个连接板表面均设有若干均布的单元孔；
(2)将若干支撑板沿底板长度方向固定连接成支撑板组，将若干支撑板组沿底板宽度方向间隔设置并固定于底板，将若干连接板沿底板长度方向间隔设置并插接入支撑板组后固定于底板，得到板式组合骨架；
(3)将以重量份计的水泥260～350份、粉煤灰70～110份、矿粉80～100份和水240～280份搅拌混合，得到第一混合料，将以重量份计的轻质骨料380～420份和砂200～260份搅拌混合，得到第二混合料；
(4)采用机械喷射工艺，将以重量份计的椰壳纤维2～6份、大麻纤维1～4份与第一混合料同时喷射后搅拌，采用发泡剂对其发泡，灌注至第二混合料中，再次搅拌混合，得到第三混合料；
(5)对楼梯模具清模，抹脱膜剂，装入板式组合骨架，装入预埋件，合模，将第三混合料倒入楼梯模具，包覆板式组合骨架，进行布料，捣实；
(6)表面覆膜，养护，得到轻型化预制楼梯。
作为优选，所述步骤(1)中，所述单元孔包括上单元孔和下单元孔，上单元孔设于支撑板表面远离底板的部位和连接板表面远离底板的部位，下单元孔设于支撑板表面临近底板的部位和连接板表面临近底板的部位，上单元孔的孔径与下单元孔的孔径相同，上单元孔之间的间距小于下单元孔之间的间距。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的轻型化预制楼梯，通过板式组合骨架形成对于混凝土楼梯主体上每个踏步板部位的有效支撑，避免仅由发泡混凝土浇筑的踏步板内没有骨架支撑而造成的抗压强度、抗弯强度和抗冲击强度降低；
(2)本发明的轻型化预制楼梯，通过支撑板表面和连接板表面的单元孔，增加混凝土楼梯主体各部位的连接性和整体性，可以有效提高包覆于板式组合骨架上的混凝土楼梯主体内的载荷传递效率，提高整个轻型化预制楼梯的抗冲击强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明支撑板的结构示意图；
图3是本发明连接板的结构示意图；
图4是本发明底板的结构示意图；
图5是本发明实施例3单元孔的结构示意图。
图中：1、混凝土楼梯主体，2、板式组合骨架，3、发泡混凝土，21、底板，22、支撑板，23、连接板，24、单元孔，211、插接孔，221、内折边槽，222、外折边槽，223、插接凸出部，224、上插接凹槽，231、下插接凹槽，241、上单元孔，242、下单元孔。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
实施例1：
如图1所示的轻型化预制楼梯，包括混凝土楼梯主体1和设于混凝土楼梯主体内的板式组合骨架2。混凝土楼梯主体1由发泡混凝土3浇筑而成，板式组合骨架2包括底板21、若干支撑板22和若干连接板23，若干支撑板22沿底板21长度方向连续设置在底板21表面，若干支撑板22沿底板21宽度方向间隔设置在底板21表面，若干连接板23沿底板21长度方向间隔设置并与若干支撑板22相交，每个支撑板22表面和每个连接板23表面均设有若干均布的单元孔24。
通过上述技术方案，支撑板22、连接板23和底板21组成的板式组合骨架2形成对于混凝土楼梯主体1上每个踏步板的有效支撑，避免仅由发泡混凝土浇筑的踏步板内没有骨架支撑而造成的抗压强度、抗弯强度和抗冲击强度降低，通过每个支撑板22表面和每个连接板23表面的单元孔24，可以有效提高包覆于板式组合骨架2上的混凝土楼梯主体1内的载荷传递效率，提高整个轻型化预制楼梯的抗冲击强度。
实施例2：
如图1所示的轻型化预制楼梯，包括混凝土楼梯主体1和设于混凝土楼梯主体内的板式组合骨架2。
混凝土楼梯主体1由发泡混凝土3浇筑而成，板式组合骨架2包括底板21、若干支撑板22和若干连接板23，若干支撑板22沿底板21长度方向连续设置在底板21表面，若干支撑板22沿底板21宽度方向间隔设置在底板21表面，若干连接板23沿底板21长度方向间隔设置并与若干支撑板22相交。
每个支撑板22表面和每个连接板23表面均设有若干均布的单元孔24。单元孔24为圆形孔、方形孔或正六边形孔，本实施例中，如图2所示，选择为方形孔。单元孔24之间的间距相同。
如图2所示，支撑板22为倒梯形钢板，支撑板22的梯形边连接底板21表面，支撑板22上与梯形边相邻的两侧边分别设有内折边槽221和外折边槽222，内折边槽221和外折边槽222的形状互相匹配。支撑板22底边处设有插接凸出部223，支撑板22顶边处设有上插接凹槽224，如图3所示，连接板23底边处设有用于与上插接凹槽224配合的下插接凹槽231，如图4所示，底板21表面设有用于与插接凸出部223配合的插接孔211。
发泡混凝土3包括以下重量份的组分：轻质骨料380份、水泥26份、粉煤灰70份、矿粉80份、发泡剂12份、水240份、砂200份、椰壳纤维2份、大麻纤维1份，水泥为快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的混合料，快硬硫铝酸盐水泥在混合料中的重量比为55％。
椰壳纤维通过以下方法制备得到：将椰壳纤维原料切断为30mm的长纤维，加水、纤维素酶和果胶酶，在30～35℃反应20～25min，得到预处理椰壳纤维；将预处理椰壳纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中4～6h，蒸馏水清洗椰壳纤维至pH值中性，得到碱处理椰壳纤维；将碱处理椰壳纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度35～45℃，得到椰壳纤维。
大麻纤维通过以下方法制备得到：将大麻纤维原料切断为10mm的短纤维，放入等离子体发生仪，抽真空至5Pa，工作压力设为40Pa，射频电源功率250W，处理10min，得到低温等离子处理大麻纤维；将低温等离子处理大麻纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中2～3h，蒸馏水清洗大麻纤维至pH值中性，得到碱处理大麻纤维；将碱处理大麻纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度30～40℃，得到大麻纤维。
轻质骨料为粉煤灰陶粒，发泡剂为蛋白质-表面活性剂复合型发泡剂，均为市售产品。
上述轻型化预制楼梯的制造方法具体包括以下步骤：
(1)将4mm～10mm厚的钢板进行冲压，得到底边具有插接凸出部223且顶边具有上插接凹槽224的支撑板22、底边具有下插接凹槽231的连接板23以及表面带有插接孔211的底板21，每个支撑板22表面和每个连接板23表面均设有若干均布的单元孔24；
(2)将若干支撑板22沿底板21长度方向固定连接成支撑板组，将若干支撑板组沿底板21宽度方向间隔设置并固定于底板21，将若干连接板23沿底板21长度方向间隔设置并插接入支撑板组后固定于底板21，并将上述连接部位进行焊接加固，得到板式组合骨架2；
(3)将以上述重量份计的水泥、粉煤灰、矿粉和水搅拌混合，得到第一混合料，将以上述重量份计的轻质骨料和砂搅拌混合，得到第二混合料；
(4)采用机械喷射工艺，将以上述重量份计的椰壳纤维、大麻纤维与第一混合料同时喷射后搅拌，采用发泡剂对其发泡，灌注至第二混合料中，再次搅拌混合，得到第三混合料；
(5)对楼梯模具清模，抹脱膜剂，装入板式组合骨架，装入预埋件，合模，将第三混合料倒入楼梯模具，包覆板式组合骨架，进行布料，捣实；
(6)表面覆膜，养护，得到轻型化预制楼梯。
实施例3：
一种轻型化预制楼梯，技术方案同实施例2，其不同之处在于：
如图5所示，单元孔24包括上单元孔241和下单元孔242，上单元孔241设于支撑板22表面远离底板21的部位和连接板23表面远离底板21的部位，下单元孔242设于支撑板22表面临近底板21的部位和连接板23表面临近底板21的部位，上单元孔241的孔径与下单元孔242的孔径相同，上单元孔241之间的间距小于下单元孔242之间的间距。
发泡混凝土3包括以下重量份的组分：轻质骨料420份、水泥350份、粉煤灰110份、矿粉100份、发泡剂18份、水280份、砂260份、椰壳纤维6份、大麻纤维4份，水泥为快硬硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的混合料，快硬硫铝酸盐水泥在混合料中的重量比为65％。
椰壳纤维通过以下方法制备得到：将椰壳纤维原料切断为150mm的长纤维，加水、纤维素酶和果胶酶，在30～35℃反应20～25min，得到预处理椰壳纤维；将预处理椰壳纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中4～6h，蒸馏水清洗椰壳纤维至pH值中性，得到碱处理椰壳纤维；将碱处理椰壳纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度35～45℃，得到椰壳纤维。
大麻纤维通过以下方法制备得到：将大麻纤维原料切断为20mm的短纤维，放入等离子体发生仪，抽真空至5Pa，工作压力设为40Pa，射频电源功率250W，处理10min，得到低温等离子处理大麻纤维；将低温等离子处理大麻纤维浸渍在8％～10％含量的氢氧化钠溶液中2～3h，蒸馏水清洗大麻纤维至pH值中性，得到碱处理大麻纤维；将碱处理大麻纤维在烘箱中烘干36～48h，烘箱温度30～40℃，得到大麻纤维。
本实施例轻型化预制楼梯的制造方法与实施例2的制造方法相同。
对比例1：
将实施例2中的板式组合骨架去除，并将发泡混凝土的椰壳纤维和大麻纤维组分去除，其余配比和制造方法不变。
对比例2：
将实施例2中的发泡混凝土的椰壳纤维和大麻纤维组分去除，其余配比和制造方法不变。
将按照实施例2-3和对比例1-2的技术方案和制造方法得到的轻型化预制楼梯样品进行检测，得到如下表1的检测结果：
表1各轻型化预制楼梯样品检测结果对照表
抗压强度(MPa)
抗弯强度(MPa)
实施例2
11.8
1.69
实施例3
12.6
1.94
对比例1
4.8
0.3
对比例2
8.9
1.1
由上表可以看出，内部具有板式组合骨架的轻型化预制楼梯的抗压强度和抗弯强度具有显著的大幅度提升，板式组合骨架对于踏步板部位形成更好的强度支撑和载荷传递，通过支撑板和连接板的单元孔设置，增加混凝土楼梯主体各部位的连接性和整体性。而在发泡混凝土组分中掺杂椰壳纤维和大麻纤维的混杂物，抗压强度和抗弯强度也均有提高，椰壳纤维的长纤维可以将应力和荷载从应力点转移到另一根长纤维，其抗压强度和抗弯强度高于短纤维，而大麻纤维的短纤维会增加长纤维之间的连接结点，提高混凝土内部的载荷传递能力。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
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