CN101424106A - 钢板再生混合墙及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钢板再生混合墙及其施工方法。该钢板再生混合墙的前后两片钢板在前后对应位置预留孔洞，螺栓穿过预留孔洞连接两片钢板，在两片钢板之间填充混凝土，混凝土包括新混凝土和一个或者多个废弃混凝土块，新混凝土填充在废弃混凝土块之间及废弃混凝土块与钢板之间；废弃混凝土块与新混凝土的质量比为1∶4～1∶1；废弃混凝土块的块径在50mm以上。本发明提供的钢板再生混合墙适用于建筑结构，它具有抗侧刚度大、延性好、承载力高等特点；具有稳定的滞回性能，破坏过程中吸收能量大；此种钢板再生混合墙可减少模板的使用量，并能利用废弃混凝土达到“环保、节能、减排”的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型墙体，特别是涉及钢板再生混合墙及其施工方法，属于结构工程技术领域。
背景技术
目前，我国旧有建筑拆除产生的混凝土固体废弃物绝大部分都是直接运往郊外堆放，而新建建筑需要的混凝土又完全采用新水泥、石子、河砂等材料配制而成。由此造成的危害包括：①废弃物侵占土地，污染土壤和水体；②过度开山采石破坏地表植被和原有地貌，造成水土流失和生态环境恶化；③大量淘挖河砂毁坏河床和堤坝，危及河流安全；④水泥生产消耗大量能源并造成严重环境污染。为此，如何科学利用旧有建筑拆除产生的混凝土固体废弃物，以尽量减少新建建筑对新水泥、石子、河砂等材料的消耗，已成为整个建筑行业践行“环保、节能、减排”国家战略所亟待解决的问题。
再生骨料混凝土作为混凝土废弃物的一种再利用途径在国内外均已得到一定程度的研究，所谓再生骨料混凝土，就是将旧有建筑拆除所得的混凝土废弃物，经过破碎、筛分、净化等过程，获取大量骨料尺度的颗粒，然后利用其配制而得的新混凝土。但是上述处理不仅过程繁琐，而且消耗大量能源，加之在再生骨料混凝土的配制过程中仍然需要耗费大量水、水泥、砂石和能源，因此有必要寻求一种更为合理的混凝土废弃物回收利用策略。
建筑结构中墙体作为主要部件，其性能对于建筑的安全有着至关重要的作用，因此研制抗侧刚度大、延性好、承载力高的墙体十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢板再生混合墙及其施工方法，具有废弃混凝土再利用以及减少模板和人工使用量等特点。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种钢板再生混合墙：前后两片连接的钢板之间填充混凝土形成钢板再生混合墙；所述混凝土由新混凝土和至少一块废弃混凝土块组成，新混凝土填充在废弃混凝土块之间及废弃混凝土块与钢板之间；废弃混凝土块与新混凝土的质量比为1：4～1：1；废弃混凝土块的块径在50mm以上；所述前后两片钢板的连接是在钢板前后对应位置预留孔洞，用螺栓穿过将两片钢板连接。
为进一步实现本发明目的，所述钢板为一般平面钢板或者压型钢板。
所述螺栓为普通螺栓或者高强螺栓。
所述废弃混凝土块为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。
所述钢板再生混合墙还包括边缘构件，所述边缘构件为钢筋混凝土构件、钢构件或者钢-混凝土组合构件，所述边缘构件设置在两片钢板的上下端与左右端。
所述边缘构件与两片钢板焊接、螺栓连接或者栓焊混合连接。
所述边缘构件与钢板之间混凝土中配置的钢筋连接。
钢板再生混合墙的施工方法，包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞；
第二步，在前后两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并拧紧；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块和新混凝土交替置入两片钢板内部，充分振捣使废弃混凝土块分布于新混凝土中，废弃混凝土块与新混凝土的质量比为1：4～1：1；废弃混凝土块的块径在50mm以上。
所述预留孔洞是在工厂预制或在施工现场现制。
所述拧紧为拧紧至整片钢板没有明显凹曲。
施工时钢板外侧可设置临时支撑。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)免除或简化了混凝土废弃物再利用中的破碎、筛分、净化等处理过程，从而节省了上述过程所消耗的大量能源，以及与废弃混凝土块体积相当的再生骨料混凝土配制所耗费的大量水、水泥、砂石和能源，最终以更少的能耗和资源消耗量对混凝土废弃物进行回收利用。(2)两片钢板在钢板再生混合墙的施工制作过程中作为墙的模板，既节省了支模工序和施工时间，又为废弃混凝土块的再生利用提供了便利的施工条件。(3)两片钢板以及连接两片钢板的螺栓对内部填充的混凝土有约束作用，可以增加截面的刚度和延性，而内部填充的混凝土则可有效防止钢板的局部屈曲。
仅仅从节能减排的角度分析，2008年全国旧有建筑物拆除产生的固体废弃物至少达15883.67万吨。假设其中的1/10采用钢板再生混合墙的方式予以回收利用，并统一取混凝土容重为2280kg/m3，则每年可回收利用废弃构件约696.7万立方米，从而节约大量资源与能源，同时减少温室气体的排放。例如，每年节约标准煤约40.7万吨，相当于一个中型煤矿全年的产量。另一方面，按照目前每立方米新混凝土约300元的市场价估算，每年696.7万立方米废弃构件的回收利用，可为业主节省约20.9亿元的直接投资，经济效益巨大。
附图说明
图1为钢构件作为边缘构件时钢板再生混合墙分解示意图。
图2为钢构件作为边缘构件时钢板再生混合墙立面示意图。
图3为图2所示A-A剖面通过连接螺栓处且墙体内填充小体积废弃混凝土块示意图。
图4为图2所示B-B剖面通过连接螺栓处且墙体内填充小体积废弃混凝土块示意图。
图5为图2所示A-A剖面通过连接螺栓处且墙体内填充大体积废弃混凝土块示意图。
图6为图2所示B-B剖面通过连接螺栓处且墙体内填充大体积废弃混凝土块示意图。
图7为混凝土构件作为边缘构件时钢板再生混合墙立面示意图。
图8为图7所示A-A剖面通过连接螺栓处且墙体内填充小体积废弃混凝土块示意图。
图9为图7所示B-B剖面通过连接螺栓处且墙体内填充小体积废弃混凝土块示意图。
图10为图7所示A-A剖面通过连接螺栓处且墙体内填充大体积废弃混凝土块示意图。
图11为图7所示B-B剖面通过连接螺栓处且墙体内填充大体积废弃混凝土块示意图。
图中示出：1为左侧边缘构件，2为上边缘构件，3为右侧边缘构件，4为下边缘构件，5为钢板，6为废弃混凝土块，7为新混凝土，8为螺栓，9为钢筋。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步描述。
实施例1：适用于墙体周围边缘构件为钢构件的建筑
如图1、2、3、4所示，钢板再生混合墙由前后两片钢板5和边缘构件相互连接组成框型空心结构，边缘构件由左侧边缘构件1、上边缘构件2、右侧边缘构件3、下边缘构件4组成；前后两片钢板5通过多个螺栓8连接，墙体内部填充废弃混凝土块6和新混凝土7，新混凝土7填充在废弃混凝土块6之间及废弃混凝土块6与钢板5之间；废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：2；废弃混凝土块6的块径在50mm以上。钢板5优选平面钢板。废弃混凝土块6为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。边缘构件为钢构件。墙体与边缘构件的连接采用前后两片钢板与边缘构件焊接。
钢板再生混合墙的施工方法，包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞，将两片钢板作为模板与边缘构件连接在一起；
第二步，在前后两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并适当拧紧；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块6和新混凝土7交替置入两片钢板5内部，充分振捣使废弃混凝土块6分布于新混凝土7中，废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：2；废弃混凝土块6的块径在50mm以上。混凝土浇筑过程中注意振捣，使废弃混凝土块6在新混凝土7中分布均匀并结合密实。
施工时在钢板外侧设置临时支撑。
经分析，钢板再生混合墙中废弃混凝土块的取代率为33％(即废弃混凝土块质量占墙体混凝土总质量的33％)时，在用钢量和截面尺寸相同的条件下，其抗压、抗剪、抗弯承载力比钢筋混凝土墙有不同程度的提高，墙体的变形和耗能能力有所改善。这种钢板再生混合墙可以充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，改善传统钢筋混凝土墙延性和耗能能力差的缺点。同时，钢板再生混合墙的应用也节约了墙体制作过程中消耗的模板和人工，在截面尺寸和用钢量相同的条件下，钢板再生混合墙相比钢筋混凝土墙可节省约70％的模板和20％的人工。此外，由于大量采用废弃混凝土块，发挥了明显的节能减排和节约天然资源的作用。
实施例2：适用于墙体周围边缘构件为钢构件的建筑
如图1、2、5、6所示，钢板再生混合墙由前后两片钢板5和边缘构件相互连接组成框型空心结构，边缘构件由左侧边缘构件1、上边缘构件2、右侧边缘构件3、下边缘构件4组成；前后两片钢板5通过多个螺栓8连接，墙体内部填充废弃混凝土块6和新混凝土7，新混凝土7填充在废弃混凝土块6之间及废弃混凝土块6与钢板5之间；废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：3；废弃混凝土块6的块径在500mm以上。钢板5为平面钢板。废弃混凝土块6为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。边缘构件为钢构件。墙体与边缘构件的连接采用前后两片钢板5与边缘构件螺栓连接。
钢板再生混合墙的施工方法，包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞，将两片钢板作为模板与边缘构件连接在一起；
第二步，在前后两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并适当拧紧，拧紧至整片钢板没有明显凹曲；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块6和新混凝土7交替置入两片钢板5内部，充分振捣使废弃混凝土块6分布于新混凝土7中，废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：3；废弃混凝土块6的块径在500mm以上。放体积较大的废弃混凝土块6时可使用起重机械吊装放入两片钢板5内部，避免将连接螺栓8砸坏，混凝土浇筑过程中注意振捣，使废弃混凝土块6在新混凝土7中分布均匀并结合密实。
施工时在钢板外侧设置临时支撑。
经分析，钢板再生混合墙中废弃混凝土块的取代率为25％(即废弃混凝土块质量占墙体混凝土总质量的25％)时，在用钢量和截面尺寸相同的条件下，其抗压、抗剪、抗弯承载力比钢筋混凝土墙有不同程度的提高，墙体的变形和耗能能力有所改善。这种钢板再生混合墙可以充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，改善传统钢筋混凝土墙延性和耗能能力差的缺点。同时，钢板再生混合墙的应用也节约了墙体制作过程中消耗的模板和人工，在截面尺寸和用钢量相同的条件下，钢板再生混合墙相比钢筋混凝土墙可节省约70％的模板和17％的人工。此外，由于大量采用废弃混凝土块，发挥了明显的节能减排和节约天然资源的作用。
实施例3：适用于墙体周围边缘构件为混凝土构件的建筑
如图7、8、9所示，钢板再生混合墙由两片钢板5和内部填充的混凝土组成；前后两片钢板5通过多个螺栓8连接，墙体内部填充废弃混凝土块6和新混凝土7，新混凝土7填充在废弃混凝土块6之间及废弃混凝土块6与钢板5之间；废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：4；废弃混凝土块6的块径在60mm以上，墙体与边缘构件连接处配置钢筋9。钢板5优选平面钢板。废弃混凝土块6为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。
钢板再生混合墙的施工方法，包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞，将两片钢板作为模板固定，在墙体与边缘构件连接处配置钢筋；
第二步，在两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并适当拧紧；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块6和新混凝土7交替置入两片钢板5内部，充分振捣使废弃混凝土块6分布于新混凝土7中，废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：4；废弃混凝土块6的块径在60mm以上。混凝土浇筑过程中注意振捣，使废弃混凝土块6在新混凝土7中分布均匀并结合密实，避免将连接螺栓8砸坏。
经分析，钢板再生混合墙中废弃混凝土块的取代率为20％(即废弃混凝土块质量占墙体混凝土总质量的20％)时，在用钢量和截面尺寸相同的条件下，其抗压、抗剪、抗弯承载力比钢筋混凝土墙有不同程度的提高，墙体的变形和耗能能力有所改善。这种钢板再生混合墙可以充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，改善传统钢筋混凝土墙延性和耗能能力差的缺点。同时，钢板再生混合墙的应用也节约了墙体制作过程中消耗的模板和人工，在截面尺寸和用钢量相同的条件下，钢板再生混合墙相比钢筋混凝土墙可节省约76％的模板和23％的人工。此外，由于采用废弃混凝土块，发挥了明显的节能减排和节约天然资源的作用。
实施例4：适用于墙体周围边缘构件为混凝土构件的建筑
如图7、10、11所示，钢板再生混合墙由两片钢板5和内部填充的混凝土组成；前后两片钢板5通过多个螺栓8连接，墙体内部填充废弃混凝土块6和新混凝土7，新混凝土7填充在废弃混凝土块6之间及废弃混凝土块6与钢板5之间；废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：2；废弃混凝土块6的块径在300mm以上。墙体与边缘构件连接处配置钢筋9。钢板5为平面钢板。废弃混凝土块6为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。
钢板再生混合墙的施工方法，包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞，将两片钢板作为模板固定，在墙体与边缘构件连接处配置钢筋；
第二步，在两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并适当拧紧；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块6和新混凝土7交替置入两片钢板5内部，充分振捣使废弃混凝土块6分布于新混凝土7中，废弃混凝土块6与新混凝土7的质量比为1：2；废弃混凝土块6的块径在300mm以上。新混凝土7和废弃混凝土块6交替置入两片钢板5过程中，避免将连接螺栓8砸坏，混凝土浇筑过程中注意振捣，使废弃混凝土块6在新混凝土7中分布均匀并结合密实。
经分析，钢板再生混合墙中废弃混凝土块的取代率为33％(即废弃混凝土块质量占墙体混凝土总质量的33％)时，在用钢量和截面尺寸相同的条件下，其抗压、抗剪、抗弯承载力比钢筋混凝土墙有不同程度的提高，墙体的变形和耗能能力有所改善。这种钢板再生混合墙可以充分发挥钢和混凝土两种材料的优势，改善传统钢筋混凝土墙延性和耗能能力差的缺点。同时，钢板再生混合墙的应用也节约了墙体制作过程中消耗的模板和人工，在截面尺寸和用钢量相同的条件下，钢板再生混合墙相比钢筋混凝土墙可节省约76％的模板和25％的人工。此外，由于采用废弃混凝土块，发挥了明显的节能减排和节约天然资源的作用。只是在吊装大体积废旧混凝土块时需要一定的起重机械。
Claims (10)
1、一种钢板再生混合墙，其特征在于：前后两片连接的钢板之间填充混凝土形成钢板再生混合墙；所述混凝土由新混凝土和至少一块废弃混凝土块组成，新混凝土填充在废弃混凝土块之间及废弃混凝土块与钢板之间；废弃混凝土块与新混凝土的质量比为1：4～1：1；废弃混凝土块的块径在50mm以上；所述前后两片钢板的连接是在钢板前后对应位置预留孔洞，用螺栓穿过将两片钢板连接。
2、根据权利要求1所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述钢板为一般平面钢板或者压型钢板。
3、根据权利要求1所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述螺栓为普通螺栓或者高强螺栓。
4、根据权利要求1所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述废弃混凝土块为旧有建筑物、构筑物、道路、桥梁或堤坝拆除所得的去除全部或部分钢筋之后的废弃混凝土块体。
5、根据权利要求1所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述钢板再生混合墙还包括边缘构件，所述边缘构件为钢筋混凝土构件、钢构件或者钢-混凝土组合构件，所述边缘构件设置在两片钢板的上下端与左右端。
6、根据权利要求5所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述边缘构件与两片钢板焊接、螺栓连接或者栓焊混合连接。
7、根据权利要求5所述的钢板再生混合墙，其特征在于：所述边缘构件与钢板之间混凝土中配置的钢筋连接。
8、权利要求1～7任一项所述的钢板再生混合墙的施工方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，施工前两片钢板在对应位置处预留孔洞；
第二步，在前后两片钢板事先预留的孔洞位置处穿入螺栓并拧紧；
第三步，在两片钢板内部浇注一层新混凝土；
第四步，将废弃混凝土块和新混凝土交替置入两片钢板内部，充分振捣使废弃混凝土块分布于新混凝土中，废弃混凝土块与新混凝土的质量比为1：4～1；1；废弃混凝土块的块径在50mm以上。
9、根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述预留孔洞是在工厂预制或在施工现场现制。
10、根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述拧紧为拧紧至整片钢板没有明显凹曲。
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