CN108951613B - 一种可回收钢筋笼 - Google Patents

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Abstract

一种可回收钢筋笼，其特征在于，包括纵向主筋(1)，上法兰盘(2)，下法兰盘(3)和保护套螺母(4)；所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)为平行设置的环形盘，环形盘上设置有孔，纵向主筋(1)可穿过上法兰盘(2)和下法兰盘(3)，使得纵向主筋(1)平行设置；本发明一种可回收钢筋通过在纵向主筋或筋体外出包裹设置一层复合树脂或者PVC层，使得后期浇筑完毕后，可以将纵向主筋拉出。

Description

一种可回收钢筋笼
技术领域
本发明涉及一种可回收钢筋笼。
背景技术
近年来，随着城市的快速发展，高层建筑的大量建以及城市地下空间的开发利用，必将带来大规模基坑工程的开挖和支护。由于地下管线密布对支护施工的影响以及施工面的限制，并且为保护其稳定性，以及保护周边环境如邻近建筑物、邻近道路的安全，因此，在工程中常采用桩锚支护结构体系。而这种临时支护结构常采用的形式为混凝土灌注桩，其中钢筋笼是混凝土灌注桩中重要的一环，在开挖过程中起到相当重要的作用，但待高层建筑基础建成以及回填土回填以后，这种临时支护桩的作用随即结束，进而留存在其中的钢筋笼起到的作用也即将结束。并且现在随着地下空间的利用和发展，地下施工环境的保护越来越引起大家的重视，例如在地铁的盾构施工当中经常会遇到前期基坑施工留存的支护桩，而其中的钢筋笼为地铁的盾构施工带来了诸多的不便和困难，导致其施工方案变更和工期延误等问题。因此，留存的钢筋笼不仅是一种资源浪费，而且还影响到了以后的地下施工，严重污染了地下空间环境。进而，钢筋笼的回收再利用问题是一个建筑施工中的突破点，本发明就这有问题提供了一种可全回收式的钢筋笼，这样不但可以减少了资源浪费，降低了施工成本，而且可以保护了地下空间环境，为以后的地下施工带来了便利。。
发明内容
本发明专利的目的在于提供一种可回收钢筋笼，其特征在于，包括纵向主筋(1)，上法兰盘(2)，下法兰盘(3)和保护套螺母(4)；
所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)为平行设置的环形盘，环形盘上设置有孔，纵向主筋(1)可穿过上法兰盘(2)和下法兰盘(3)，使得纵向主筋(1)平行设置；
所述纵向主筋(1)上下两端伸出上法兰盘(2)和下法兰盘(3)的部分具有螺纹(1-1)，该螺纹(1-1)外部具有螺母保护套(4)。
2、如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述纵向主筋(1)与上法兰盘(2)和下法兰盘(3)垂直设置。
3、如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述纵向主筋(1)的外侧具有隔离套(1-2)。
4、如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述隔离套(1-2)的材质为PVC。
5、如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述隔离套(1-2)的材质为复合树脂。
有益效果：
1、本发明一种可回收钢筋通过在纵向主筋或筋体外出包裹设置一层复合树脂或者PVC层，使得后期浇筑完毕后，可以将纵向主筋拉出；
2、相比于传统钢筋笼，除了可实现全部纵筋的回收再利用以外，本发明的钢筋笼制作过程相对简单，不用太多的电焊机进行焊接过程，节约了一定程度的电量，进而也减少了环境污染；再者，组合钢筋有隔离套(PVC)或者复合树脂层和上下保护套螺母的保护下，钢筋存放时减少了钢筋的腐蚀量，从而也节省了成本投入。
附图说明
图1为本专利的结构示意图；
图2是本专利纵向主筋端部的放大图；
图3是本专利的侧视图；
图4是上保护套螺母的结构视图；
图5是下保护套螺母的结构视图；
图6是上法兰盘的结构视图；
图7是下法兰盘的结构视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
如图所示，一种可回收钢筋笼，其特征在于，包括纵向主筋(1)，上法兰盘(2)，下法兰盘(3)和保护套螺母(4)；
所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)为平行设置的环形盘，环形盘上设置有孔，纵向主筋(1)可穿过上法兰盘(2)和下法兰盘(3)，使得纵向主筋(1)平行设置；
所述纵向主筋(1)上下两端伸出上法兰盘(2)和下法兰盘(3)的部分具有螺纹(1-1)，该螺纹(1-1)外部具有螺母保护套(4)。
所述纵向主筋(1)与上法兰盘(2)和下法兰盘(3)垂直设置。
所述纵向主筋(1)的外侧具有隔离套(1-2)。
所述隔离套(1-2)的材质为PVC。
首先，把所需的组合纵筋分别插入下法兰盘，并用下保护套螺母上劲固定，而且下保护套螺母下端留有相当量的长度，可以增加此钢筋笼与混凝土之间的锚固力；再者，按规范规定的间距，把所需箍筋/加强筋环套入固定在组合纵筋上，从而起到固定纵筋和抗剪的作用；最后，把上法兰盘用隔离油纸包好，并把组合纵筋上端插入其中，用上保护套螺母上劲固定，使组合纵筋保持垂直度，便于以后的回收。钢筋笼制作完成后，用密封性比较好的胶体，把组合纵筋、下保护套螺母与上下法兰盘接触的孔密封完好，防止施工中混凝土浆液深入其中，不便于以后的纵筋回收。
下法兰盘之间的横筋保证了此钢筋笼可以运用到先放和后倒插两种施工工艺当中，应用到临时支护结构当中。当临时支护结构作用完成后，可以先将上保护套螺母拧下，再将上法兰盘卸下了，然后按对称方式把纵筋从隔离套(如PVC管)中拧下和取出，并且运用回填土或素混凝土灌入其孔洞中保证其安全性。从而可实现全部纵筋的回收再利用，不但避免了资源浪费和地下空间污染，提高了钢材的利用率，减少了环境污染，而且降低了施工成本。
箍筋和加劲筋固定在钢筋笼纵筋外面，用固定环固定在纵筋隔离套外，起到固定钢筋笼的作用和抗剪的作用，也便于满足钢筋笼的起吊，这样的箍筋环更便于钢筋笼的制作，加快工作效率。
所述保护套螺母(4)分为上保护套螺母(4-1)和下保护套螺母(4-2)；上保护套螺母(4-1)具有上凸起(4-4)和保护套(4-3)；下保护套螺母(4-2)具有下凸起(4-5)和保护套(4-3)；所述下凸起(4-5)长度大于上凸起(4-4)的长度，其主要为了增加其与混凝土之间的锚固力。
所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)上均具有孔(2-1)，该孔用于纵向主筋(1)穿过。
实施例2
如图所示，一种可回收钢筋笼，其特征在于，包括纵向主筋(1)，上法兰盘(2)，下法兰盘(3)和保护套螺母(4)；
所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)为平行设置的环形盘，环形盘上设置有孔，纵向主筋(1)可穿过上法兰盘(2)和下法兰盘(3)，使得纵向主筋(1)平行设置；
所述纵向主筋(1)上下两端伸出上法兰盘(2)和下法兰盘(3)的部分具有螺纹(1-1)，该螺纹(1-1)外部具有螺母保护套(4)。
所述纵向主筋(1)与上法兰盘(2)和下法兰盘(3)垂直设置。
所述纵向主筋(1)的外侧具有隔离套(1-2)。
所述隔离套(1-2)的材质为复合树脂。
本发明中所述的复合树脂采用如下方法制备：将环氧树脂、螯合型树脂、第一聚合物、咪唑、纳米颗粒以质量比为10-30:3-8:1-3:0.001-0.005:2-5加入容器中，真空改下搅拌1-3h，用超声波装置分散20分钟，在减压下脱出气泡，既得到复合树脂。
(一)本发明中复合树脂的制备过程中所采用螯合型树脂采用如下方法制备：
步骤一，基体材料的预处理
将纳米碳管作为基体材料(所述纳米碳管的长度为5-100nm)和乙酸以质量比为3-6:10-30混合升温至60-100℃搅拌3-20h得到经过酸化的纳米碳管，冷却至常温采用去离子水将其清洗至中性，烘干待用；
步骤二，将步骤一经过酸化的纳米碳管置于饱和蒸气的容器中(该饱和蒸汽为氯化钠饱和蒸汽)，使得纳米碳管表面形成一层水分子层，直至其含水率为2-8wt％的水合基体；
步骤三，酰胺化基体聚合物的制备
在常温下将步骤二制备的水合基体、异十二烷、邻苯二甲酰亚胺和甲醛以质量比为5-10:8-15:6-10:20-30混合，搅拌的同时将溶液的pH调节至5.5-6，搅拌2-5h，通过蒸馏去除水分，冷却至常温，加入硫酸使得溶液的pH调节至4-5，升温至60-70℃反应30-60min，再次蒸馏去除水分和残余的异十二烷，得到酰胺化基体聚合物；
步骤四，螯合型树脂的制备
室温下，将步骤三制备的酰胺化基体聚合物、去离子水，磷酸甲酯和甲醛以质量比为5-10:3-6:4-8:4-8混合搅拌10-15min，升温至40-50℃加入与磷酸甲酯质量相同的亚磷酸二甲酯，持续搅拌3-6h，冷却至常温，采用去离子水洗涤、干燥至恒重，得到螯合型树脂。(该树脂中氮含量为4-6wt％，磷含量为11-13wt％)
(二)本发明中复合树脂的制备过程中所采用第一聚合物采用如下方法制备：
将嘧啶，苄基溴化镁以摩尔比为1-2:1-1.5混合加入至反应器中得到混合物，加入乙腈，所述乙腈的加入量是该混合物质量的3-10倍，室温下搅拌反应5-10h，之后升温至40-50℃反应5-12h，将混合物过滤，并用乙腈洗涤3-6遍干燥得到第一化合物，将第一化合物和六氟硅酸钠以摩尔比为1-2:1-1.8混合，同时加入第一化合物3-6倍质量的去离子水，室温下搅拌20-120min，抽滤并将固体颗粒采用去离子水清洗3-6遍既得到第一聚合物(该第一聚合物为六氟硅酸钠苯甲基嘧啶)。
(三)本发明中复合树脂的制备过程中所采用纳米颗粒为表面改性的纳米颗粒，具体采用如下方法制备：
步骤A、介孔二氧化硅纳米粒制备
将十六烷基三甲基溴化铵置于去离子水中，机械搅拌15-30min，搅拌完毕后加入异丙醇和浓度为25％的氨水，在50-80℃下搅拌30min，加入正硅酸四乙酯和过氧化苯甲酰并以10-15℃/min的升温速度升温至60-100℃搅拌2-4h后停止搅拌，静置15-30h得到分层的溶液，冷却至室温后采用离心机离心将沉淀物采用乙醇和去离子水分别清洗3-6遍后真空干燥既得到介孔二氧化硅纳米颗粒；
所述十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、异丙醇、氨水、正硅酸四乙酯和过氧化苯甲酰的质量比为1-3:50-300:10-30:5-20:3-8:2-4；
步骤B、TiO2包覆介孔二氧化硅的核壳结构纳米颗粒的制备
通过溶胶-凝胶法将钛酸丁酯水解成TiO2溶胶，并通过搅拌将其负载到步骤A制备的介孔二氧化硅纳米颗粒表面，所述钛酸丁酯和介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为5-20:1-5；
步骤C、核壳结构材料的表面改性
将步骤B制备的TiO2包覆介孔二氧化硅纳米颗粒核壳结构材料、氨丙基三甲氧基硅烷和甲苯以质量比为1-5:0.001-0.005:20-70混合，通入氮气，搅拌3-6h，停止通入氮气，加入1,1’-磺酰二咪唑和苯乙酸，升温至40～110℃温度，持续搅拌3-6h不再有气泡冒出，经过离心分离并采用去离子水清洗3-6遍，经过干燥后得到到经过改性的核壳结构纳米颗粒(所述TiO2包覆介孔二氧化硅纳米颗粒核壳结构材料、1,1’-磺酰二咪唑和苯乙酸的质量比为1-5:2-4:6-10)。
(四)经过检测该树脂有如下优异性能，参见表1
A：市售环氧树脂；
B：本发明的复合树脂
C：未添加第一聚合物的复合树脂
D：未添加螯合型树脂的复合树脂
E：未添加螯合型树脂和第一聚合物的复合树脂
表1
Figure BDA0001708765220000081
从表1可以很明显的看出本发明的复合树脂的强度指标完全高于普通市售的环氧树脂指标，但是耐热性能下降了；
C组未添加第一聚合物但是添加了螯合型树脂的复合树脂性能高于市售树脂的强度，但是耐热性依然下降，能够得出螯合型树脂能够有限的提升复合树脂的强度，对于耐热性的影响很大；
D为未添加螯合型树脂的复合树脂可以看出树脂的强度有所提高，但是耐热性也有所提高，这是由于添加了纳米颗粒的缘故；
E为未添加螯合型树脂和第一聚合物的复合树脂，可以看出树脂的强度有所提高，但是耐热性也有所提高，这是由于添加了纳米颗粒的缘故。
1、从表1中可以得出所添加的螯合型树脂能够提升复合树脂的强度，但是耐热性能下降，通过添加了第一聚合物能够有效提升树脂的强度，经过研究这是由于所制备的第一聚合物(六氟硅酸钠苯甲基嘧啶)能够增强环氧树脂和螯合型树脂的连接强度，通过固化后的协同作用有效的提升其各种强度指标，对于本发明耐热性能下降的缘故，完全是由于螯合型树脂所带来的。
2、本发明首次将1,1’-磺酰二咪唑运用到纳米材料的表面改性中，该方法中使用的1,1’-磺酰二咪唑，该化合物的咪唑结构中具有一个闭合的大p键，且其中一个氮原子未成键的sp2轨道有一对孤对电子，所有具有较强的反应活性，它能与羧基反应，得到具有高反应活性的羰基咪唑活性中间体，此中间体继而又可选择性地与伯醇或伯氨反应，从而使得有机物接枝到金属纳米氧化物表面更为容易，从而提高了接枝到纳米金属氧化物表面的的有机物接枝率，接枝效率可高达92％；
2、本发明采用1,1’-磺酰二咪唑有许多优点：高效、高选择性、成本低，反应条件温和、不容易发生副反应和反应生成的副产物(二氧化碳和咪唑)无毒，有利于节能减排；
3、经过本发明方法处理后的纳米金属氧化物能够与螯合型树脂和环氧树脂中分散性好，并形成键结合，能充分发挥纳米金属氧化物的优良特性而广泛应用；
4、本发明采用首次采用TiO2包覆介孔二氧化硅形成核壳结构的纳米颗粒，该纳米颗粒具有良好的热传导性能和导电性能，当100V通电2-10s既可以使得复合树脂软化抽出纵向主筋。
本实施例通过在筋体外出包裹设置一层复合树脂，在使用完成后通过对纵向主筋或筋体通电，使得纵向主筋加热进而将树脂过渡层软化，降低纵向主筋或筋体与注浆结石体之间的摩擦力，进而通过在纵向主筋或筋体的外端部施加拉力将纵向主筋或筋体取出。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种可回收钢筋笼，其特征在于，包括纵向主筋(1)，上法兰盘(2)，下法兰盘(3)和保护套螺母(4)；所述上法兰盘(2)和下法兰盘(3)为平行设置的环形盘，环形盘上设置有孔，纵向主筋(1)可穿过上法兰盘(2)和下法兰盘(3)，使得纵向主筋(1)平行设置；所述纵向主筋(1)上下两端伸出上法兰盘(2)和下法兰盘(3)的部分具有螺纹(1-1)，该螺纹(1-1)外部具有螺母保护套(4)；所述纵向主筋(1)的外侧具有隔离套(1-2)；所述隔离套(1-2)的材质为复合树脂；所述复合树脂采用如下方法制备：将环氧树脂、螯合型树脂、第一聚合物、咪唑、纳米颗粒以质量比为10-30:3-8:1-3:0.001-0.005:2-5加入容器中，真空度下搅拌1-3h，用超声波装置分散20分钟，在减压下脱出气泡，即得到复合树脂；所述第一聚合物为六氟硅酸钠苯甲基嘧啶,其中所述螯合型树脂采用如下方法制备：
步骤一，基体材料的预处理
将纳米碳管作为基体材料和乙酸以质量比为3-6:10-30混合升温至60-100℃搅拌3-20h得到经过酸化的纳米碳管，冷却至常温采用去离子水将其清洗至中性，烘干待用；
步骤二，将步骤一经过酸化的纳米碳管置于饱和蒸气的容器中，使得纳米碳管表面形成一层水分子层，直至其含水率为2-8wt％的水合基体；
步骤三，酰胺化基体聚合物的制备
在常温下将步骤二制备的水合基体、异十二烷、邻苯二甲酰亚胺和甲醛以质量比为5-10:8-15:6-10:20-30混合，搅拌的同时将溶液的pH调节至5.5-6，搅拌2-5h，通过蒸馏去除水分，冷却至常温，加入硫酸使得溶液的pH调节至4-5，升温至60-70℃反应30-60min，再次蒸馏去除水分和残余的异十二烷，得到酰胺化基体聚合物；
步骤四，螯合型树脂的制备
室温下，将步骤三制备的酰胺化基体聚合物、去离子水，磷酸甲酯和甲醛以质量比为5-10:3-6:4-8:4-8混合搅拌10-15min，升温至40-50℃加入与磷酸甲酯质量相同的亚磷酸二甲酯，持续搅拌3-6h，冷却至常温，采用去离子水洗涤、干燥至恒重，得到螯合型树脂；
所述第一聚合物采用如下方法制备：
将嘧啶，苄基溴化镁以摩尔比为1-2:1-1.5混合加入至反应器中得到混合物，加入乙腈，所述乙腈的加入量是该混合物质量的3-10倍，室温下搅拌反应5-10h，之后升温至40-50℃反应5-12h，将混合物过滤，并用乙腈洗涤3-6遍干燥得到第一化合物，将第一化合物和六氟硅酸钠以摩尔比为1-2:1-1.8混合，同时加入第一化合物3-6倍质量的去离子水，室温下搅拌20-120min，抽滤并将固体颗粒采用去离子水清洗3-6遍，即得到六氟硅酸钠苯甲基嘧啶；
所述纳米颗粒为表面改性的纳米颗粒，具体采用如下方法制备：
步骤A、介孔二氧化硅纳米粒制备
将十六烷基三甲基溴化铵置于去离子水中，机械搅拌15-30min，搅拌完毕后加入异丙醇和浓度为25％的氨水，在50-80℃下搅拌30min，加入正硅酸四乙酯和过氧化苯甲酰并以10-15℃/min的升温速度升温至60-100℃搅拌2-4h后停止搅拌，静置15-30h得到分层的溶液，冷却至室温后采用离心机离心将沉淀物采用乙醇和去离子水分别清洗3-6遍后真空干燥，即得到介孔二氧化硅纳米颗粒；
所述十六烷基三甲基溴化铵、去离子水、异丙醇、氨水、正硅酸四乙酯和过氧化苯甲酰的质量比为1-3:50-300:10-30:5-20:3-8:2-4；
步骤B、TiO2包覆介孔二氧化硅的核壳结构纳米颗粒的制备
通过溶胶-凝胶法将钛酸丁酯水解成TiO2溶胶，并通过搅拌将其负载到步骤A制备的介孔二氧化硅纳米颗粒表面，所述钛酸丁酯和介孔二氧化硅纳米颗粒的质量比为5-20:1-5；
步骤C、核壳结构材料的表面改性
将步骤B制备的TiO2包覆介孔二氧化硅纳米颗粒核壳结构材料、氨丙基三甲氧基硅烷和甲苯以质量比为1-5:0.001-0.005:20-70混合，通入氮气，搅拌3-6h，停止通入氮气，加入1,1’-磺酰二咪唑和苯乙酸，升温至40～110℃温度，持续搅拌3-6h不再有气泡冒出，经过离心分离并采用去离子水清洗3-6遍，经过干燥后得到到经过改性的核壳结构纳米颗粒，其中所述TiO2包覆介孔二氧化硅纳米颗粒核壳结构材料、1,1’-磺酰二咪唑和苯乙酸的质量比为1-5:2-4:6-10。
2.如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述纵向主筋(1)与上法兰盘(2)和下法兰盘(3)垂直设置。
3.如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述可回收钢筋笼的中部具有箍筋(5)，该箍筋(5)固定在隔离套(1-2)的外部。
4.如权利要求1所述的一种可回收钢筋笼，其特征在于，所述保护套螺母(4)分为上保护套螺母(4-1)和下保护套螺母(4-2)；上保护套螺母(4-1)具有上凸起(4-4)和保护套(4-3)；下保护套螺母(4-2)具有下凸起(4-5)和保护套(4-3)；所述下凸起(4-5)长度大于上凸起(4-4)的长度。
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