[发明专利]一种装配式抗爆防护板结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种装配式抗爆防护板结构及其制备方法，该防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括作为内层的钢板(3)、作为中间层的超高性能混凝土层(2)和作为外层的泡沫铝层(1)，所述钢板与超高性能混凝土层浇筑成整体，所述泡沫铝层与超高性能混凝土层通过结构胶粘结，所述钢板的背面焊有U形耗能钢片和装配挂钩。本发明利用泡沫铝对爆炸冲击波能量卓越的吸收能力，超高性能混凝土的高延性，以及钢板与其背面的U形耗能钢片的高韧性和变形耗能能力，达到保障重要承重构件的安全的目的。同时，本发明具有节约成本、质量可控和施工方便的优点。

技术领域

本发明涉及一种土木工程结构物承重构件的抗爆防护技术，属于土木工程的防灾减灾技术领域。

背景技术

近年来，世界各地恐怖事件频发，大型房屋建筑、桥梁等重要公共设施均成为恐怖分子的首要爆炸破坏目标，其手段包括了汽车炸弹、人体炸弹等，造成了结构的破坏和人员伤亡。此外，偶然爆炸事件，例如油罐车、烟花爆竹货车在运输途中的爆炸、工厂粉尘爆炸、加油站爆炸均造成了大量结构物坍塌和人员伤亡，其社会影响恶劣，已受到了广泛的重视。更为重要的是，随着国际形势的逐步紧张，大型结构物如桥梁、电站以及重要机关大楼均可能在战争期间成为攻击目标，其破坏带来的损失是不可估量的。

桥墩、柱子和剪力墙等是大型结构物的承重构件，在爆炸荷载下，无抗爆防护措施的承重构件很容易破坏，其破坏的后果是灾难性的，往往导致结构物的倒塌，丧失功能。因此，目前承重构件的抗爆防护研究在国内外受到广泛关注。

在需要进行抗爆防护的结构外层包钢是最典型的做法，但此做法通常因为没有考虑冲击波的反射叠加特性，抗爆防护效果一般。此外加厚混凝土层，增加整体刚度也是一种较为普遍的做法，然而此做法常因施工质量不佳，在接触爆炸或近场爆炸时，抗爆防护效果不佳，且施工成本较大。

近年来，研究发现泡沫铝对爆炸冲击波能量有着卓越的吸收能力，能较大程度地减小峰值应力，在爆炸冲击波的反射叠加的情况下也表现出良好的吸收能量的能力，但单独作为抗爆防护层并不能起到最好的效果，通常作为夹层或表层作为抗爆防护层。另外，超高性能混凝土由于钢纤维的存在，具有高延性、高韧性和高断裂能的特点，也逐步被用作抗爆防护层。

装配式构件由于施工质量可控，施工周期短，全寿命周期成本低等特点在国内外被广泛推广，已经在房屋建筑行业成为主流的建造模式，桥梁结构的装配化也在高速发展中。为适应装配化的进程，抗爆防护产品也应遵循行业发展，结合装配化的优势发展。装配式的抗爆防护板产品不仅适用于新建结构，对于已建成的结构物也具有良好的兼容性。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种装配式抗爆防护板结构及其施工方法。目前国内并未出台房屋及桥梁结构的抗爆设计规范，而爆炸事件频发，造成了重大损失，已引起了广泛的重视。新建或已建成的结构物有抗爆防护需求时，其施工成本巨大，且由于现场施工质量的不可控性，传统的抗爆防护措施并没有很好的效果。本发明通过工厂预制、现场装配的形式，将三种抗爆性能突出的材料组合成抗爆防护板，不仅节约成本，还达到了施工方便、质量可控和保障重要承重构件的安全的目的。

技术方案：本发明的装配式抗爆防护板结构由多块装配式抗爆防护板单体组合而成，其中每一块装配式抗爆防护板单体包括作为内层的钢板、作为中间层的超高性能混凝土层和作为外层的泡沫铝层。

其中：

所述泡沫铝层的厚度为5-15cm。

所述钢板的厚度为2cm～4cm。

所述钢板的背面焊有U形耗能钢片，所述U形耗能钢片的厚度为0.5-1.5cm，U形耗能钢片的开口的间距应保证安装完成后与被防护的结构表面贴合；所述U形耗能钢片布置间距为300～600mm，数量视实际情况而定。