CN106639025B - 混凝土基、定位螺栓笼、隔震支座及隔震支座施工工法 - Google Patents
混凝土基、定位螺栓笼、隔震支座及隔震支座施工工法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种混凝土基、定位螺栓笼、隔震支座及隔震支座施工工法，涉及建筑施工技术领域。隔震支座包括下埋板、混凝土基和定位螺栓笼。混凝土基由3D打印混凝土浇筑而成，且混凝土基上表面的孔隙率小于0.1％，定位螺栓笼嵌套于混凝土基内，定位螺栓笼的上端用于定位隔震支座的下埋板；定位螺栓笼包括水平固定部和竖直固定部。水平固定部设置为框型结构、具有多个拐点，其下表面固定于防水保护层；竖直固定部包括多个相互平行、从拐点向上延伸的螺杆；螺杆上螺接有调平螺母；下埋板具有多个通孔，螺杆穿过通孔并通过调平螺母定位下埋板。通过本发明提供的技术方案获得的隔震支座的混凝土孔隙率低、且下埋板安装平整。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，尤其是涉及一种混凝土基、定位螺栓笼、隔震支座及隔震支座施工工法。
背景技术
隔震技术自2008年汶川地震后在国内得到了迅速发展，尤其是2013年雅安地震后，隔震技术受到了政府的重视与支持，2014年住建部出台了《住房城乡建设部关于房屋建筑工程推广应用减隔震技术的若干意见》，高烈度区隔震建筑如雨后春笋般出现，2016年6月1日新版《中国地震动参数区划图》实施后，天津地区的烈度整体有所提高，尤其是滨海新区设防烈度较高，隔震技术的应用越来越广泛。近几年，国内不少专家对隔震施工技术进行了研究，采用隔震支座解决隔震问题，但在实际项目实施过程中也出现了一系列问题，
现有技术中的隔震支座采用的是先放后浇(先安装下埋板再浇筑混凝土)的施工工法：1)安装用于定位下埋板的锚筋，2)将下埋板安装在锚筋上；3)在下埋板下方浇筑混凝土。
上述施工工法存在的问题是：首先，混凝土作为固－液－气相并存的复合材料，施工过程中避免不了出现混凝土气泡上浮导致的界面气孔，使得混凝土浇注不实，与下埋板结合不牢，加之混凝土施工采用机械振捣，进一步加剧了气泡上浮，混凝土与下埋板的气孔空隙不但影响了施工质量与验收，更是导致了工程隐患，即便混凝土大量通过添加消泡剂来降低混凝土含气量，但混凝土含气量不可能全部消除，在实际工程施工过程中仍然无法避免界面孔洞的产生。
另外，由于用于定位下埋板的锚筋与用于支撑混凝土的钢筋为一套体系，彼此之间存在干涉，锚筋容易受到钢筋的影响而偏离预定位置，造成下埋板安装不平整。
因此，现有技术中存在的混凝土基浇筑不实、下埋板安装不平整的技术问题成为人们亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混凝土基、定位螺栓笼、隔震支座及隔震支座施工工法，以缓解现有技术中存在的混凝土基浇筑不实、下埋板安装不平整的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了下列技术方案：
一种用于隔震支座的混凝土基，所述混凝土基由3D打印混凝土浇筑而成，且所述混凝土基上表面的孔隙率小于0.1％，所述混凝土基配合比按重量份为：
水泥：100～120份；
活性掺和料：70～80份；
多孔填料：10～20份；
机制砂：350～500份；
凝滞剂：0.04～0.05份；
保塑剂：0.08～0.1份；
醚类聚羧酸减水剂：0.8～1.1份
调凝剂：0.3～0.5份；
水：30～50份。
更进一步地，
所述活性掺和料为粉煤灰或硅灰；
或者，
所述多孔填料为：陶砂粉、沸石粉、膨胀蛭石粉中的一种或几种。
更进一步地，
所述凝滞剂为：黏土粉、云母粉、蒙脱土粉、高岭土粉、石灰石粉中的一种或几种；
或者，
所述调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3～0.35:0.6～0.8:1.6～2.5的混合物。
一种用于隔震支座的定位螺栓笼，所述定位螺栓笼嵌套于上述任一技术方案所述混凝土基内，所述定位螺栓笼的上端用于定位隔震支座的下埋板；包括水平固定部和竖直固定部；
所述水平固定部设置为框型结构、具有多个拐点，其下表面固定于防水保护层；所述竖直固定部包括多个相互平行、从所述拐点向上延伸的螺杆；所述螺杆上螺接有调平螺母；下埋板具有多个通孔，螺杆穿过所述通孔并通过所述调平螺母定位所述下埋板。
更进一步地，
所述水平固定部由多个连杆顺次连接而成，相邻两个连杆之间形成所述拐点，所述连杆的中部通过固定装置固定于防水保护层。
更进一步地，
所述固定装置包括固定片和铆钉；
所述固定片在所述连杆的径向方向上覆盖所述连杆，并且，所述固定片的两侧向远离所述连杆的方向延伸并由铆钉固定。
更进一步地，
位于所述调平螺母上方的螺杆套设有用于防止浇筑混凝土基时污染所述螺杆的保护套管。
一种隔震支座，包括下埋板、上述的混凝土基和定位螺栓笼，所述下埋板套装于所述定位螺栓笼上并位于所述混凝土基上部。
一种隔震支座的施工工法，包括以下步骤：
1)预定位：放线定位并安装所述定位螺栓笼；
2)绑扎混凝土基钢筋；
3)安装混凝土基模板；
4)木定位板二次定位；
5)调平螺母定位找平；
6)浇筑混凝土基；
7)安装下埋板。
更进一步地，
所述木定位板设置有与所述下埋板的通孔一一对应的通孔。
结合以上技术方案，隔震支座包括混凝土基、定位螺栓笼、下埋板。其中定位螺栓笼嵌套于混凝土基，下埋板套装于所述定位螺栓笼上并位于所述混凝土基上部。由于混凝土基由3D打印混凝土制成，3D打印混凝土可有效防止混凝土气泡的上浮与表面残留，无需进行混凝土振捣，并且3D打印混凝土为膏状挤出施工，不存在气泡外溢情形，混凝土无需添加价格昂贵的消泡剂，节约成本，提高施工质量。另外，由于定位螺栓笼与混凝土基的钢筋系统为两个独立体系，彼此之间不存在干涉问题，可有效避免施工人员踩踏钢筋造成的钢筋移位以及螺栓移位的问题，保证下埋板的平整安装。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为下埋板的示意性结构示意图；
图2为定位螺栓笼的主视图；
图3为图2的俯视图；
图4为固定装置的结构示意图；
图5为固定装置的截面图；
图6为实施例4中举例1－3的揭板孔隙测绘图；
图7为实施例4中对比例1的揭板孔隙测绘图；
图8为实施例4中对比例2的揭板孔隙测绘图；
图9为实施例4中对比例3的揭板孔隙测绘图。
图标：100－水平固定部；200－竖直固定部；110－拐点；300－防水保护层；210－螺杆；220－调平螺母；400－固定装置；410－固定片；420－铆钉；500－保护套管；101－连杆。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4作具体说明：其中，图1为下埋板的示意性结构示意图；图2为定位螺栓笼的主视图；图3为图2的俯视图；图4为固定装置的结构示意图；图5为固定装置的截面图；图6为实施例4中举例1－3的揭板孔隙测绘图；图7为实施例4中对比例1的揭板孔隙测绘图；图8为实施例4中对比例2的揭板孔隙测绘图；图9为实施例4中对比例3的揭板孔隙测绘图。
实施例1
本实施例提供了一种用于隔震支座的混凝土基，混凝土基由3D打印混凝土浇筑而成、混凝土基上表面的孔隙率小于0.1％，混凝土基配合比按重量份为：
水泥：100～120份；活性掺和料：70～80份；多孔填料：10～20份；机制砂：350～500份；凝滞剂：0.04～0.05份；保塑剂：0.08～0.1份；醚类聚羧酸减水剂：0.8～1.1份调凝剂：0.3～0.5份；水：30～50份。
更进一步地，活性掺和料为粉煤灰或硅灰；
更进一步地，多孔填料为：陶砂粉、沸石粉、膨胀蛭石粉中的一种或几种。
更进一步地，凝滞剂为：黏土粉、云母粉、蒙脱土粉、高岭土粉、石灰石粉中的一种或几种；
更进一步地，调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3～0.35:0.6～0.8:1.6～2.5的混合物。
关于3D打印混凝土的相关背景说明如下：
3D打印技术起源于19世纪末的美国，并于20实际80年代得到实现与发展，近期成为国内外发展的热门学科，各行各业都在学习与运用。起初，3D打印技术由于价格昂贵，技术不成熟，并没有得到相应推广普及，近年来随着研究的不断进行，3D打印技术逐渐成熟，产品价格大幅下降，目前，3D打印已经广泛应用到各个研究领域，如生物医药、航空航天、服饰珠宝、模具制造、电子信息、汽车交通等，成为第三次工业革命的重要生产性工具。在建筑领域，美国宇航局NASA与美国南加州大学合作研发出轮廓工艺3D打印技术，并成功于24小时内打印出约232平方米的两层楼房，大大地节约了建筑时间和建筑成本，中国国内也有利用3D打印技术建造房屋和别墅的相关报道，但均未披露3D打印技术的关键程序与技术细节。
本实施例采用3D混凝土能够达到的技术效果说明如下：
本实施例采用3D打印混凝土，防止了混凝土气泡的上浮与表面残留，无需进行混凝土振捣，并且3D打印混凝土为膏状挤出施工，不存在气泡外溢情形，混凝土无需添加价格昂贵的消泡剂，节约成本，提高施工质量。
本实施例采用的3D混凝土的配方组成说明如下：
不同于普通混凝土，为满足3D打印要求，混凝土拌和物必须满足特定要求，首先，3D打印混凝土必须满足强度和凝结时间要求，采用葡萄糖酸钠、酒石酸、石膏和石灰的组合，在保证混凝土强度时控制初凝时间为4h左右，使层层铺筑的混凝土接头时保持塑性，同时避免没有边模时发生的混凝土坍塌，其次，挤出成型的施工方式要求混凝土拌和物具有特殊的流变参数，采用粉煤灰或硅灰作为活性掺和料，避免采用矿粉造成的表面泌水，采用陶砂粉、沸石粉、膨胀蛭石粉中的一种或几种作为多孔填料协同纤维素醚等保塑剂控制混凝土粘度与保水性能，添加醚类聚羧酸减水剂有助于降低用水量，同时有利于混凝土生产搅拌，降低生产能耗，促进混凝土更加均匀，然而，减水剂的加入会增加混凝土流动性，降低混凝土塑性指标，因此须加入凝滞剂使混凝土搅拌出料后施工过程中从大流态转变为具有可塑性的膏态，最后，3D混凝土配合比不同于普通混凝土配合比，不能利用现有配合比设计规程进行指导，也不能用现有砂率等指标进行评价，而是要根据特定部件的特殊性进行大量试验，尤其是外加剂的使用与配合。
实施例2
本实施例提供了一种用于隔震支座的定位螺栓笼，定位螺栓笼嵌套于实施例1中的混凝土基内，定位螺栓笼的上端用于定位隔震支座的下埋板。具体而言，定位螺栓笼包括水平固定部100和竖直固定部200，其中：
水平固定部100设置为框型结构、具有多个拐点110，其下表面固定于防水保护层300；竖直固定部200包括多个相互平行、从拐点110向上延伸的螺杆210；螺杆210上螺接有调平螺母220；下埋板具有多个通孔，螺杆210穿过通孔并通过调平螺母220定位下埋板。
本实施例的可选方案中，水平固定部100由多个连杆101顺次连接而成，相邻两个连杆101之间形成拐点110，连杆101的中部通过固定装置400固定于防水保护层300。优选地，固定部由四个连杆101顺次连接而成，相邻两个连杆101之间形成拐点110。当然，在实际生产应用中，还可以采用其他数量的连杆101组成固定部，所属领域技术人员应当理解，在不偏离本发明宗旨的前提下得到的其他形式的变形也应当在本发明要求保护的范围之内。其中，连杆101优选为钢筋。
本实施例的可选方案中，固定装置400包括固定片410和铆钉420。固定片410在连杆101的径向方向上覆盖连杆101，并且，固定片410的两侧向远离连杆101的方向延伸并由铆钉420固定。其中，固定片410优选为铁片。固定片410的大小优选为5cm*10cm。
本实施例的可选方案中，位于调平螺母220上方的螺杆210套设有用于防止浇筑混凝土基时污染螺杆210的保护套管500。优选地，保护套管500为PVC管。
本实施例的可选方案中，竖直固定部200的多根螺杆210之间还设置有用于增加稳定性的横向连杆101。
本实施例提供的定位螺栓笼可以达到的有益效果在于：
由于定位螺栓笼与混凝土基的钢筋系统为两个独立体系，彼此之间不存在干涉问题，可有效避免施工人员踩踏钢筋造成的钢筋移位以及螺栓移位的问题，保证下埋板的平整安装。
实施例3
本实施例提供了一种隔震支座，包括下埋板、实施例1中的混凝土基和实施例2中的定位螺栓笼，其中，下埋板套装于定位螺栓笼上并位于混凝土基上部。
隔震支座包括混凝土基、定位螺栓笼、下埋板。其中定位螺栓笼嵌套于混凝土基，下埋板套装于所述定位螺栓笼上并位于所述混凝土基上部。由于混凝土基由3D打印混凝土制成，3D打印混凝土可有效防止混凝土气泡的上浮与表面残留，无需进行混凝土振捣，并且3D打印混凝土为膏状挤出施工，不存在气泡外溢情形，混凝土无需添加价格昂贵的消泡剂，节约成本，提高施工质量。另外，由于定位螺栓笼与混凝土基的钢筋系统为两个独立体系，彼此之间不存在干涉问题，可有效避免施工人员踩踏钢筋造成的钢筋移位以及螺栓移位的问题，保证下埋板的平整安装。
实施例4
本实施例提供了一种隔震支座的施工工法，包括以下步骤：
1)预定位：放线定位并安装定位螺栓笼；
2)绑扎混凝土基钢筋；
3)安装混凝土基模板；
4)木定位板二次定位；
5)调平螺母220定位找平；
6)浇筑混凝土基；
7)安装下埋板。
本实施例的可选方案中，木定位板设置有与下埋板的通孔一一对应的通孔。
以下对本实施例中的隔震支座的施工工法举例如下：
举例1
隔震支座，施工步骤为：1)预定位：放线定位并安装定位螺栓笼；2)绑扎混凝土基钢筋；3)安装混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)调平螺母220定位找平；6)浇筑混凝土基；7)安装下埋板。
其中，3D打印混凝土配方为：水泥：115份；粉煤灰：77份；沸石粉：13份；机制砂：380份；云母粉：0.04份；保塑剂：0.08份；醚类聚羧酸减水剂：0.8份；调凝剂：0.4份；水：42份。调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3:0.67:1.9的混合物。
举例2
隔震支座，施工步骤为：1)预定位：放线定位并安装定位螺栓笼；2)绑扎混凝土基钢筋；3)安装混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)调平螺母220定位找平；6)浇筑混凝土基；7)安装下埋板。
其中，3D打印混凝土配方为：水泥：115份；硅灰：72份；陶砂粉：13份；机制砂：436份；粘土：0.04份；保塑剂：0.1份；醚类聚羧酸减水剂：0.8份；调凝剂：0.5份；水：50份。调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.32:0.7:2.1的混合物。
举例3
隔震支座，施工步骤为：1)预定位：放线定位并安装定位螺栓笼；2)绑扎混凝土基钢筋；3)安装混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)调平螺母220定位找平；6)浇筑混凝土基；7)安装下埋板。
其中，3D打印混凝土配方为：水泥：120份；硅灰：77份；膨胀蛭石粉：12份；机制砂：480份；石灰石粉：0.05份；保塑剂：0.1份；醚类聚羧酸减水剂：1.0份；调凝剂：0.3份；水：46份。调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.31:0.78:2.5的混合物。
以下对现有技术中的隔震支座的施工工法举例如下：
对比例1
采用混凝土搅拌站生产的C30普通混凝土，施工工法为：
定位放线→绑扎混凝土基钢筋→混凝土基模板安装→下埋板安装固定→混凝土浇筑与振捣。
对比例2
采用混凝土搅拌站生产的C30细石混凝土，施工工法为：
定位放线→绑扎混凝土基钢筋→混凝土基模板安装→下埋板安装固定→混凝土浇筑与振捣。
对比例3
采用混凝土搅拌站生产的C30自密实混凝土，施工工法为：
定位放线→绑扎混凝土基钢筋→混凝土基模板安装→下埋板安装固定→混凝土浇筑与振捣。
对比例4
采用3D混凝土打印施工，施工工法为：
1)预定位：放线定位并安装定位螺栓笼；2)绑扎混凝土基钢筋；3)安装混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)调平螺母220定位找平；6)浇筑混凝土基；7)安装下埋板。
其中，3D打印混凝土配方为：水泥：115份；粉煤灰：77份；沸石粉：13份；机制砂：380份；云母粉：0.04份；保塑剂：0.08份；醚类聚羧酸减水剂：0.8份；调凝剂：0.4份；水：42份。调凝剂为葡萄糖酸钠。
将实施例1-3与对比例1-4进行混凝土含气量、凝结时间和揭板孔隙率测定，结果见表1，其中，揭板孔隙率的测定方法为：
1)模板拆除：混凝土基浇筑完成后的一周对模板进行拆除，拆除过程中先将下埋件下面的螺母拧下，随后用撬杠对下埋板的四个角进行反复撬动直至埋件可以取出；
2)孔洞测绘：将拆除下埋板后的支座表面进行信息采集，用cad绘图软件将相片中的孔洞进行标定，并对孔洞率进行测算。
其中，图6为举例1-3的揭板孔隙测绘图；图7为对比例1的揭板孔隙测绘图；图8为对比例2的揭板孔隙测绘图；图9为对比例3的揭板孔隙测绘图。
由检测结果可以看到，虽然3D打印混凝土含气量比普通混凝土含气量高，但其气泡均被封闭于混凝土内，无气泡上浮导致混凝土与下埋板界面孔隙，对比例4由于混凝土凝结时间过长，导致混凝土坍塌，无法进行揭板孔隙率检测。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种用于隔震支座的混凝土基，其特征在于，所述混凝土基由3D打印混凝土浇筑而成，且所述混凝土基上表面的孔隙率小于0.1％，所述混凝土基配合比按重量份为：
水泥：100～120份；
活性掺和料：70～80份；
多孔填料：10～20份；
机制砂：350～500份；
凝滞剂：0.04～0.05份；
保塑剂：0.08～0.1份；
醚类聚羧酸减水剂：0.8～1.1份；
调凝剂：0.3～0.5份；
水：30～50份。
2.根据权利要求1所述的混凝土基，其特征在于，
所述活性掺和料为粉煤灰或硅灰；
或者，
所述多孔填料为：陶砂粉、沸石粉、膨胀蛭石粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的混凝土基，其特征在于，
所述凝滞剂为：黏土粉、云母粉、蒙脱土粉、高岭土粉、石灰石粉中的一种或几种；
或者，
所述调凝剂为葡萄糖酸钠：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3～0.35:0.6～0.8:1.6～2.5的混合物。
4.一种用于隔震支座的定位螺栓笼，所述定位螺栓笼嵌套于如权利要求1-3任一项所述混凝土基内，所述定位螺栓笼的上端用于定位隔震支座的下埋板；其特征在于，包括水平固定部和竖直固定部；
所述水平固定部设置为框型结构、具有多个拐点，其下表面固定于防水保护层；所述竖直固定部包括多个相互平行、从所述拐点向上延伸的螺杆；所述螺杆上螺接有调平螺母；下埋板具有多个通孔，螺杆穿过所述通孔并通过所述调平螺母定位所述下埋板。
5.根据权利要求4所述的定位螺栓笼，其特征在于，所述水平固定部由多个连杆顺次连接而成，相邻两个连杆之间形成所述拐点，所述连杆的中部通过固定装置固定于防水保护层。
6.根据权利要求5所述的定位螺栓笼，其特征在于，所述固定装置包括固定片和铆钉；
所述固定片在所述连杆的径向方向上覆盖所述连杆，并且，所述固定片的两侧向远离所述连杆的方向延伸并由铆钉固定。
7.根据权利要求6所述的定位螺栓笼，其特征在于，位于所述调平螺母上方的螺杆套设有用于防止浇筑混凝土基时污染所述螺杆的保护套管。
8.一种隔震支座，其特征在于：包括下埋板、如权利要求4-7任一项所述的混凝土基和定位螺栓笼，所述下埋板套装于所述定位螺栓笼上并位于所述混凝土基上部。
9.一种如权利要求8所述的隔震支座的施工工法，其特征在于，包括以下步骤：
1)预定位：放线定位并安装所述定位螺栓笼；
2)绑扎混凝土基钢筋；
3)安装混凝土基模板；
4)木定位板二次定位；
5)调平螺母定位找平；
6)浇筑混凝土基；
7)安装下埋板。
10.根据权利要求9所述的隔震支座的施工工法，其特征在于，所述木定位板设置有与所述下埋板的通孔一一对应的通孔。
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