本發(fā)明屬于公共交通的排水設(shè)施領(lǐng)域，具體涉及一種抗沖擊性井篦子、井蓋。

背景技術(shù)：

目前，城市街道及公路排水工程中常用的井篦子大部分采用鑄鐵制造或者普通混凝土制造，雖然強(qiáng)度較大，抗壓性能較強(qiáng)，但是采用鑄鐵制造的井篦子脆性較大，抗沖擊性能較低，且目前車輛超載較為嚴(yán)重，原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)易發(fā)生井篦子折斷等破壞，采用鑄鐵制造丟失現(xiàn)象也較為嚴(yán)重；采用普通混凝土制造，脆性也較大，大大縮短了使用壽命。同時(shí)由于井篦子大部分設(shè)置在路邊，大車緊急停止時(shí)，對(duì)井篦子本身沖擊性能較大，采用鑄鐵和普通混凝土制造的井篦子脆性較大，在較大的沖擊荷載作用下易發(fā)生碎裂，對(duì)行人和非機(jī)動(dòng)車造成極大的安全隱患。

雖然現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開了采用grc材料制備井蓋和井篦子，制備得到的井篦子可以在一定程度上解決井篦子易破碎的問題，但是在來往車輛的往復(fù)巨大沖擊荷載作用下，還是容易破裂，造成使用壽命的降低。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于井篦子在往復(fù)較大沖擊荷載作用下容易破碎的問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種抗沖擊性井篦子，包括混凝土本體和鋪設(shè)在混凝土本體底部的碳纖維網(wǎng)格布，所述混凝土本體的材料由以下組分組成：水泥1-1.2重量份，粉煤灰1.2-1.4重量份，砂0.6-0.8重量份，增稠劑0.001-0.002重量份，減水劑0.009-0.01重量份，水0.3-0.4重量份，聚乙烯醇纖維；聚乙烯醇纖維占混凝土本體總體積的1％-2％。

采用該配方制備的pva纖維混凝土具有較好的抗沖擊性能和應(yīng)變硬化性能，普通混凝土進(jìn)行常規(guī)抗沖擊試驗(yàn)過程中，經(jīng)過5、6次的沖擊作用就會(huì)被砸壞，而該配方的pva纖維混凝土經(jīng)過相同力度的沖擊載荷下，沖擊超過400次才開始產(chǎn)生裂縫，但是此時(shí)的狀態(tài)是微裂而不散的狀態(tài)，還是可以繼續(xù)使用，不會(huì)導(dǎo)致井篦子直接斷裂，進(jìn)而避免了對(duì)行人和非機(jī)動(dòng)車造成安全隱患。

以該配方的pva纖維混凝土為基體，制備井篦子本體，制備過程中，在井篦子的底部鋪設(shè)碳纖維網(wǎng)格布，碳纖維網(wǎng)格布具有高抗拉強(qiáng)度，高彈性，抗酸堿腐蝕等性能。由于井篦子在沖擊作用下會(huì)使井篦子的底部發(fā)生最大的形變，如果形變超出最大彈性形變，則會(huì)造成井篦子的底部產(chǎn)生裂紋。

本文中將碳纖維網(wǎng)格布鋪設(shè)在井篦子的混凝土本體的底部，由于碳纖維網(wǎng)格布可以縱橫向受力，所以可以完全發(fā)揮其高抗壓強(qiáng)度以及高彈性的特點(diǎn)，可以有效提高井篦子的抗壓強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度，而且還提高了井篦子的完整性能，防止由于局部破壞導(dǎo)致整體破壞，使得所制備的井篦子能夠滿足抗沖擊性能的需要。

而且，碳纖維網(wǎng)格布是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即使井篦子發(fā)生斷裂，碳纖維網(wǎng)格布仍舊可以將井篦子斷裂的各部分粘結(jié)為一個(gè)整體，防止了井篦子的脆裂。在該種情況下，井篦子仍舊具有一定的支撐強(qiáng)度，避免了對(duì)路過的行人和車輛落入坑內(nèi)，造成不必要的傷害。

進(jìn)一步的，所述碳纖維網(wǎng)格布的厚度為4-6mm。該厚度的碳纖維網(wǎng)格布已經(jīng)具備良好的抗壓性能和抗沖擊性能的增強(qiáng)能力，完全可以滿足井篦子的使用要求。同時(shí)，該厚度的碳纖維網(wǎng)格布的重量較輕，基本不會(huì)增加井篦子的自重，而且對(duì)井篦子的截面尺寸基本沒有影響。

進(jìn)一步的，所述混凝土本體的材料由以下組分組成：水泥1-1.1重量份，粉煤灰1.2-1.3重量份，砂0.7-0.8重量份，增稠劑0.001重量份，減水劑0.0095-0.01重量份，水0.384重量份，聚乙烯醇纖維；聚乙烯醇纖維占混凝土本體總體積的2％。

再進(jìn)一步的，所述混凝土本體的材料由以下組分組成：水泥1重量份，粉煤灰1.2重量份，砂0.8重量份，增稠劑0.001重量份，減水劑0.0096重量份，水0.384重量份，聚乙烯醇纖維；聚乙烯醇纖維占混凝土本體總體積的2％。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混凝土本體的材料的各個(gè)組分之間采用上述配比時(shí)，相比于其他的配比，制備得到的井篦子具有最佳的抗壓性能和抗沖擊性能。

進(jìn)一步的，所述增稠劑為纖維素類增稠劑，更進(jìn)一步的，所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素。

該種增稠劑可以與混凝土中的其他組分配合，充分發(fā)揮混凝土的抗沖擊性能。

進(jìn)一步的，所述減水劑為聚羧酸類減水劑。

進(jìn)一步的，所述井篦子上設(shè)置有排水孔。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了上述抗沖擊性井篦子的制作方法，包括如下步驟：

1)將水泥、粉煤灰、增稠劑和砂倒入攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行干拌；

2)干拌完成后，向混合物中加入水和減水劑，攪拌得到水泥基體；

3)向水泥基體中加入pva纖維，然后進(jìn)行攪拌，得到pva纖維混凝土；

4)將井篦子模板放置在振動(dòng)臺(tái)上，再將碳纖維網(wǎng)格布平整鋪設(shè)在模板底部，將pva纖維混凝土倒入模板內(nèi)，振動(dòng)設(shè)定時(shí)間進(jìn)行成型，成型后收光抹面，脫模，制得井篦子。

采用步驟1)-3)的制備方法進(jìn)行制備時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)大批量的拌合，可以滿足井篦子的工業(yè)化生產(chǎn)。

進(jìn)一步的，步驟4)中，振動(dòng)成型的時(shí)間為2-4min。

當(dāng)振動(dòng)2-4min時(shí)，pva纖維混凝土?xí)吞祭w維網(wǎng)格布充分粘合，而且可以最大限度降低pva纖維混凝土基體內(nèi)部的孔隙，提高了井篦子的整體強(qiáng)度。

本發(fā)明還提供了一種抗沖擊性井蓋，其包括上述混凝土本體和鋪設(shè)在混凝土本體底部的碳纖維網(wǎng)格布。

本發(fā)明的有益效果為：

1)本發(fā)明制備的井篦子和井蓋的底部鋪設(shè)碳纖維布網(wǎng)格布，由于碳纖維網(wǎng)格的可以縱橫向同時(shí)受力，且具有較強(qiáng)的抗拉性能、彈性性能和抗酸堿侵蝕性能，采用碳纖維網(wǎng)格布作為井篦子的骨架，使得所制備的井篦子具有較強(qiáng)的完整性，有效提高了井篦子的整體受力性能，增大其使用壽命。

2)本井篦子采用pva纖維混凝土材料制作，不僅能夠提高井篦子的承載能力，同時(shí)依托于pva纖維混凝土顯著的應(yīng)變硬化性能和抗沖擊性能，可以有效的提高井篦子的抗沖擊性能；同時(shí)由于pva纖維混凝土有極強(qiáng)的耐久性能，可以提高井篦子的使用壽命；

3)本井篦子所使用的材料無回收利用價(jià)值，也可以有效防止丟失隱患。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為抗沖擊性井篦子平面圖；

圖2為抗沖擊性井篦子剖視圖；

圖3為碳纖維網(wǎng)格布示意圖；

圖4為本發(fā)明中制備的pva纖維混凝土拉伸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。

其中，1、混凝土本體；2、碳纖維網(wǎng)格布。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

術(shù)語解釋部分：

碳纖維網(wǎng)格布，又稱碳素纖維布、碳纖布、碳纖維編織布等，碳纖維網(wǎng)格布具有強(qiáng)度高、密度小、厚度薄，基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸等特點(diǎn)。

聚乙烯醇纖維，即為pva纖維，是以聚乙烯醇為原料紡絲制得的合成纖維。

實(shí)施例1

如圖1、圖2和圖3所示，一種抗沖擊性井篦子，包括混凝土本體1和鋪設(shè)在混凝土本體1底部的碳纖維網(wǎng)格布2，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1份，粉煤灰1.2份，砂0.8份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.001份，聚羧酸類減水劑0.0096份，水0.384份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

具體的配合比如下表：

ecc材料設(shè)計(jì)配合比(占水泥比重)

井篦子的制作方法，主要包括如下步驟：

(1)將水泥、粉煤灰、增稠劑、石英砂倒入攪拌機(jī)內(nèi)干拌；

(2)干拌完成后加入水和外加劑混合液進(jìn)行攪拌，得到水泥基體；

(3)加入pva纖維攪拌，得到pva纖維混凝土；

(4)將井篦子模板放置在振動(dòng)臺(tái)上，再將碳纖維網(wǎng)格布平整鋪設(shè)在模板底部，把pva纖維混凝土倒入在模板內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)2min，成型后進(jìn)行收光抹面，最終脫模，完成井篦子的制作。

抗沖擊試驗(yàn)：

采用直徑為74mm的變截面shpb裝置進(jìn)行試驗(yàn)，高壓氮?dú)怛?qū)動(dòng)子彈撞擊入射桿，在入射桿中產(chǎn)生一維應(yīng)力波，波傳播到達(dá)試件后在入射桿產(chǎn)生反射波，透射桿中產(chǎn)生透射波。試件在沖擊過程中近似保持一維平面應(yīng)力狀態(tài)，動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀記錄了入射桿、透射桿中應(yīng)變隨時(shí)間變化的曲線，通過程序處理，可得到試件在沖擊過程中的應(yīng)變率與應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

落錘沖擊試驗(yàn)：

將制備得到的井篦子放置于混凝土直沖試驗(yàn)加載裝置上，采用落錘定高度反復(fù)自由下落的方式施加沖擊荷載，落錘的質(zhì)量為0.875kg，自由下落的高度為300mm，落錘沖擊頻率為5s/次。

該實(shí)施例1制備的pva纖維混凝土拉伸應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如圖4所示，井篦子整體(鋪設(shè)碳纖維網(wǎng)格布后)由于具有較為顯著的應(yīng)變硬化性能，其單軸拉伸應(yīng)變可以穩(wěn)定的達(dá)到5％～6％，且具有較強(qiáng)的抗沖擊性能，450次落錘沖擊下才開始產(chǎn)生裂縫，達(dá)到微裂而不散的狀態(tài)。而普通混凝土經(jīng)過5、6次沖擊即被砸壞。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1的區(qū)別為，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1.2份，粉煤灰1.3份，砂0.6份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.0015份，聚羧酸類減水劑0.009份，水0.384份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

制備的井篦子由于具有較為顯著的應(yīng)變硬化性能，其單軸拉伸應(yīng)變可以穩(wěn)定的達(dá)到5％～5.5％，且具有較強(qiáng)的抗沖擊性能，420次落錘沖擊下才開始產(chǎn)生裂縫，達(dá)到微裂而不散的狀態(tài)。

實(shí)施例3

與實(shí)施例1的區(qū)別為，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1.1份，粉煤灰1.4份，砂0.7份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.002份，聚羧酸類減水劑0.01份，水0.4份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

制備的井篦子由于具有較為顯著的應(yīng)變硬化性能，其單軸拉伸應(yīng)變可以穩(wěn)定的達(dá)到5％～5.5％，且具有較強(qiáng)的抗沖擊性能，410次落錘沖擊下才開始產(chǎn)生裂縫，達(dá)到微裂而不散的狀態(tài)。

實(shí)施例4

與實(shí)施例1的區(qū)別為，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1.1份，粉煤灰1.3份，砂0.7份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.001份，聚羧酸類減水劑0.009份，水0.4份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

制備的井篦子由于具有較為顯著的應(yīng)變硬化性能，其單軸拉伸應(yīng)變可以穩(wěn)定的達(dá)到5％～5.5％，且具有較強(qiáng)的抗沖擊性能，400次落錘沖擊下才開始產(chǎn)生裂縫，達(dá)到微裂而不散的狀態(tài)。

對(duì)比例1

與實(shí)施例4的區(qū)別為，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1.1份，粉煤灰1.7份，砂0.9份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.001份，聚羧酸類減水劑0.009份，水0.4份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

經(jīng)過相同的落錘試驗(yàn)，310次落錘沖擊下就開始產(chǎn)生裂縫。

對(duì)比例2

與實(shí)施例3的區(qū)別為，所述混凝土本體1的材料由以下重量份的組分組成：水泥1.1份，粉煤灰1.3份，砂0.7份，羥丙基甲基纖維素增稠劑0.003份，聚羧酸類減水劑0.011份，水0.4份，聚乙烯醇纖維的體積摻量為混凝土本體總體積的2％。

經(jīng)過相同的落錘試驗(yàn)，350次落錘沖擊下就開始產(chǎn)生裂縫。

對(duì)比例3

與實(shí)施例3的區(qū)別為，該對(duì)比例中沒有鋪設(shè)碳纖維網(wǎng)格布，經(jīng)過相同的落錘試驗(yàn)，270次落錘沖擊下就開始產(chǎn)生裂縫。

對(duì)比例4

制備的井篦子的基體材料是grc材料，配比為：砂灰比1:2-1:2.5，石灰比為1:10-1:14，水灰比為0.34-0.37，灰纖比為0.003-0.006，107膠0.3％-0.4％。

制備的井篦子的單軸拉伸應(yīng)變可為3％～4.5％，經(jīng)過相同的落錘試驗(yàn)，150次落錘沖擊下就開始產(chǎn)生裂縫。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。