CN109877136A - 一种高配筋量废混凝土液压解体装置及其解体方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高配筋量废混凝土液压解体装置及其解体方法，装置包括工作台、设于工作台上的钢筋切割机构和混凝土压碎机构，所述钢筋切割机构包括钢筋切割反力架和活动设于钢筋切割反力架上的钢筋切割压头，所述混凝土压碎机构包括混凝土压碎反力架和活动设于混凝土压碎反力架上的平压压头，所述平压压头下部的工作台设置钢漏网，所述钢漏网下部设置传送履带，所述工作台的前端设置用于输送废混凝土构件的输送驱动件。与现有技术相比，本发明具有低噪声、无震动、无飞石、粉尘可控的优点，环境影响小、安全性高；解体过程作业效率高，压头更换方便，适用性广；钢筋与混凝土分离程度高，可形成直接用于资源化再生的混凝土碎块。

Description

一种高配筋量废混凝土液压解体装置及其解体方法

技术领域

本发明属于建筑垃圾资源化领域，具体涉及一种高配筋量废混凝土液压解体装置及其解体方法。

背景技术

随着城市化进程加快，大量隧道、桥梁等基础设施兴建，高层与超高层建筑也正处于大规模建设期，这些工程建(构)筑物施工时，常需要开挖大型基坑，为保证基坑侧面土体稳定，需在施工中浇筑大量混凝土临时支撑，这些支撑在基坑内部结构成型后即被拆除，产生大量废混凝土构件，其清运、堆放与填埋造成巨大的环境负担，因此建筑垃圾资源化利用技术受到广泛关注。废混凝土解体是废混凝土构件再生资源化的重要环节，在该过程中，废混凝土构件分解为混凝土碎块，继而可直接用于生产再生骨料等再循环工艺中。高配筋量混凝土因其承载力大的特点，解体难度大，上述废混凝土支撑即为一种典型的高配筋量废混凝土。

传统的废混凝土构件解体过程通常在拆除施工现场完成，根据作用力的形式，现有解体技术可分为动力解体技术和静力解体技术两类。典型的动力解体技术有镐头(或锤)冲击破拆法、燃料爆破法和共振法。该类技术常存在噪声大、震动大、粉尘大的特点，将严重干扰周边居民的正常生活，施工过程中还常伴有飞石和四处散落的废弃混凝土块，拆除过程需要一定的安全距离，现场施工文明程度不高。典型混凝土静力解体技术有液压混凝土破碎钳(剪)破碎法、爆破法、机械切割法、高压水射流切割法和气切法等。液压混凝土钳(剪)现场施工时，每次仅能处理夹头区域内有限局部，难以直接处理较厚和高配筋量的构件，且因小区域混凝土的先后压碎将造成施工现场的持续噪音，此外仍将在现场产生粉尘与飞石；静态爆破法在爆破前需先钻设较多孔洞，前期工作复杂，效率不高，且仅能形成很有限条裂缝，不能直接形成混凝土碎块，且钢筋与混凝土需要额外分离工作；各类切割方法多用于构件的分割，形成较大的混凝土块，不能直接用于后续的混凝土再生资源化利用。

专利CN207465511U公开了一种混凝土破碎液压钳，包括液压缸及其驱动的左右两侧的钳体，钳体上设置有钳齿，液压缸通过弯管与油箱连通，驱动油箱内液体在油箱、弯管、液压缸构成的回路中流动传递压力，带动钳体夹紧或松开，液压钳拆除是利用高压液体做动力，通过液压缸推动钳体破碎混凝土，通过杠杆作用原理，将其推力转化为钳齿上的夹持力，如果钳齿的夹持力超过被夹混凝土的抗压强度，混凝土构筑物被夹碎解体，上述混凝土液压破碎剪单次夹碎作业仅能实现夹头区域内很小区域的混凝土解体，作业效率较低，且对大截面或高配筋量构件的处理效果不佳，同时还将在现场产生较多粉尘与飞石。

发明内容

针对现有技术的环境影响大、作业效率低、资源浪费多的问题，本发明提出一种高配筋量废混凝土液压解体装置及其解体方法，采用构件的工厂化液压解体替代现场解体，有效减少混凝土解体过程中的噪声与震动，控制粉尘与飞石，提高混凝土解体的自动化作业水平与作业效率，节约人力资源，缩短现场施工工期与总工期，形成可直接用于再生资源化的废混凝土块产品，环境友好且满足可持续发展需求。

本发明通过以下技术方案实现：

一种高配筋量废混凝土液压解体装置，包括工作台、依次设于工作台上的钢筋切割机构和混凝土压碎机构，所述钢筋切割机构包括钢筋切割反力架和活动设于钢筋切割反力架上的钢筋切割压头，所述混凝土压碎机构包括混凝土压碎反力架和活动设于混凝土压碎反力架上的平压压头，所述平压压头下部的工作台设置钢漏网，所述钢漏网下部设置传送履带，所述工作台的前端设置用于输送废混凝土构件的输送驱动件。

进一步地，所述钢筋切割机构和混凝土压碎机构还包括分离式液压千斤顶，所述钢筋切割反力架和混凝土压碎反力架的横梁下端均设有水平导轨，所述分离式液压千斤顶滑动连接于水平导轨上，所述钢筋切割压头以及平压压头安装于分离式液压千斤顶下端。分离式液压千斤顶吨位为1500～2500吨，混凝土压碎工序所用分离式液压千斤顶吨位为500～800吨。由于混凝土压碎工序前，废混凝土构件中的箍筋已被破坏，混凝土部分的承载力大幅降低，故可用较小吨位的液压千斤顶实现混凝土压碎。

进一步地，所述分离式液压千斤顶的液压杆为360°旋转设置，带动钢筋切割压头以及平压压头进行360°旋转。

进一步地，所述分离式液压千斤顶通过液压软管连接外部的超高压油泵站。

进一步地，所述钢漏网通过浇铸工艺制造，由互相垂直交叉的多根钢梁构成，所述钢梁宽度为10～20cm，高度为20～40cm，形成正方形网孔，单孔边长为15～25cm。

进一步地，所述输送驱动件为液压千斤顶，其作用方向与所述工作台长边方向平行，并由钢筋切割机构指向混凝土压碎机构。

进一步地，所述钢筋切割压头为钢制，采用斧形压头或等腰三角形压头，所述斧形压头下部为一面平直，另一面倾斜，两面夹角为15°～45°，所述等腰三角形压头下部为两面倾斜，且相对于竖直方向倾斜角度相同，构成等腰三角形，两面夹角为30°～60°。进一步地，所述平压压头为钢制，呈印章形状，压头底部为平行于工作台的矩形。平压压头底部宽度为300mm～500mm。压头上部与分离式液压千斤顶连接部位宽度为100mm～250mm，各压头长度为600mm～1000mm，高度为400mm～600mm。

一种高配筋量废混凝土液压解体装置的解体方法，采用上述液压解体装置，根据废混凝土构件类型，选择钢筋切割压头形状，设定压头水平方向运动路径，先使钢筋切割压头自上而下将废混凝土构件中钢筋压断，再采用平压压头将废混凝土构件进一步压碎，并使碎块通过钢漏网落至传送履带上，直接运至再生骨料加工车间。

具体实现步骤如下：

步骤1：估测废混凝土构件的形状尺寸，使废混凝土构件两个尺寸较大的方向构成的面作为水平面，并使最长的尺寸方向与工作台长边方向平行，将混凝土构件放置于液压解体装置的工作台上。

步骤2：根据废混凝土构件类型和配筋量选取合适形状的钢筋切割压头，将压头安装于钢筋切割工序所用分离式液压千斤顶下部；在混凝土压碎工序所用分离式液压千斤顶下部安装平压压头。

步骤3：根据废混凝土构件类型设定平面上的压力作用线及施加顺序。

步骤4：用输送驱动件推进工作台上的废混凝土构件，使待解体部分运动至钢筋切割反力架下方。

步骤5：操控钢筋切割工序所用分离式液压千斤顶水平方向移动，并旋转钢筋切割压头，使其可在目标位置施加压力。

步骤6：采用位移控制施加压力，当箍筋被压断，局部混凝土被压碎，且混凝土中有明显裂缝扩展时，本次局部压力施加结束。

步骤7：向上抬起钢筋切割压头，使其下部高于混凝土构件表面。

步骤8：若位于钢筋切割反力架下方混凝土区域的裂缝尚未充分发展，返回步骤5；若该区域的混凝土裂缝已得到充分发展，混凝土原有形状被破坏，则所处理废混凝土区域的钢筋切割工序完成，返回步骤4；

步骤9：当经历第一道工序后的混凝土被推至混凝土压碎反力架下方时，运行混凝土压碎工序所用分离式液压千斤顶，从水平方向的一端向另一端将混凝土压碎，当钢漏网上方几乎不残余混凝土时，所处理废混凝土区域的压碎工序完成；

步骤10：压碎后的混凝土通过钢漏网落下，至传送履带上，被直接运至再生骨料加工车间；工作台上残余的钢筋笼被压扁，作为废钢回收。

步骤11：当废混凝土构件所有区域都完成两道工序后，废混凝土构件整体解体完成。

在上述技术方案中，钢筋切割工序先开始作业，当最先完成钢筋切割工序的废混凝土区域被推至混凝土压碎工序设备下方时，混凝土压碎工序开始作业，两道工序可以对不同废混凝土区域同时进行。

在上述技术方案中，需根据钢筋切割工序所用分离式液压千斤顶吨位和所处理混凝土强度、配筋量选取所述钢筋切割压头形状。液压解体装置最大压力越小，混凝土强度等级越高，配筋量越大，越适合采用斧形压头。若钢筋切割工序设定的压力施加顺序中涉及纵向钢筋的切割，则需采用斧形压头。

在上述技术方案中，所述废混凝土构件类型有废混凝土支撑和废混凝土节点，所述废混凝土支撑为形状规则的棱柱体，所述废混凝土节点为多个混凝土支撑相交区域，常见形状有“十”字型、“米”字形。所述废混凝土支撑和所述废混凝土节点上残留的小段废混凝土支撑的最小截面为800mm×800mm，最大截面为1600mm×1600mm。

在上述技术方案中，所述废混凝土构件所配纵向钢筋直径为25mm～40mm，箍筋直径为12mm～20mm，且配筋率大，全部纵向钢筋配筋率在1％～10％之间，体积配箍率在1％～10％之间。配筋量与支撑来源相关，隧道工程、高层建筑基坑的支撑配筋量较大。

在上述技术方案中，在钢筋切割工序中，当废混凝土构件类型为支撑时，设定的压力作用线与纵向钢筋平行，与箍筋垂直，压力施加顺序的设定原则是先外后内，先分别在距离构件两侧200mm～400mm的位置施加压力，若所处理区域混凝土裂缝已充分发展，原有形状被破坏，则钢筋切割工序完成，若混凝土裂缝尚未充分发展，则在中线处再进行一次施压；当废混凝土构件类型为节点时，先在两侧残留小段支撑与节点域相交处施加压力，切断残留小段支撑的纵向钢筋，尔后再依据上述支撑构件的处理方式进行。钢筋切割工序的目标是去除钢筋对混凝土的约束作用，切断箍筋最有效，但节点构件中钢筋方向交错，切割中难以避开纵向钢筋，因而选择切割较容易处理的纵向钢筋。

在上述技术方案中，每次局部施加压力，采用位移控制加载，压入深度为混凝土厚度的30％～60％，当施加压力局部混凝土充分裂开并呈松散状态，则该次压力施加结束，继而可向上抬起压头。原理是利用了混凝土应力应变软化的特性，混凝土局部压酥时压力达到最大值，但构件中裂缝仍有进一步扩展的空间，利用位移加载模式继续下压，所需的压力减小，但裂缝扩展十分迅速。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)混凝土解体全过程具有低噪声、无震动、无飞石的特点，无四处散落的混凝土碎块，解体过程环境影响小、安全性高，施工文明程度高；

2)钢筋与混凝土分离程度高，无需额外的钢筋与混凝土分离工作，形成可直接用于再生资源化的废混凝土碎块和压扁的钢筋笼，废混凝土碎块直接通过履带运送到再生资源化车间，减少清运工作量；

3)压头更换方便，更换不同压头可满足不同强度、配筋量混凝土构件解体的需求，适用性广，可处理配筋量很大的构件；

4)液压解体装置所能提供的最大压力远大于液压混凝土钳(剪)，一次下压实现更大区块的混凝土解体，通过有针对性的两道工序处理，混凝土解体作业效率有效提高；

5)在工厂中完成混凝土解体，粉尘可得到有效控制，支撑拆除工地现场工作量小。

附图说明

图1为本发明工作示意图；

图2为A-A剖视图；

图3为等腰三角形压头形状示意图；

图4为斧形压头形状示意图；

图5为平压压头形状示意图；

图6为废混凝土支撑钢筋切割工序施加压力顺序示意图；

图7为废混凝土节点区域钢筋切割工序施加压力顺序示意图；

图8为本发明一种高配筋量废混凝土的液压解体方法的流程示意图；

图中标号：1为工作台、2为钢筋切割反力架、3为混凝土压碎反力架、4、5为分离式液压千斤顶、6为钢筋切割压头、7为平压压头、8为水平导轨、9为钢漏网、10为超高压油泵站、11为液压软管、12为液压千斤顶、13为废混凝土构件，14为传送履带，①～⑥、Ⅰ～Ⅴ为废混凝土俯视图平面施加压力位置线，局部压力施加顺序按编号从小到大进行。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本实施例具体涉及一种高配筋量废混凝土支撑的液压解体方法，该方法采用液压解体装置配合不同型号的压头6、7进行作业，如图1、2，液压解体装置包括工作台1、钢筋切割反力架2、混凝土压碎反力架3、分离式液压千斤顶4、5、水平导轨8、钢漏网9、超高压油泵站10、液压软管11。钢筋切割反力架1和混凝土压碎反力架2固定与工作台1上，共同构成反力系统。工作台1在混凝土压碎反力架3下方及附近设有钢漏网9，工作台1置于地面，并使钢漏网9与地面下方传送履带14对齐。两台不同规格的分离式液压千斤顶4、5分别通过水平导轨8连接与钢筋切割反力架2和混凝土压碎反力架3上，超高压油泵站10通过液压软管11分别于两台分离式液压千斤顶4、5连接，提供动力。

液压解体方法采用先破坏钢筋、再压碎混凝土的两道压力施加工序，使废混凝土构件13在较短的时间内整体解体，在第一道工序中，根据废混凝土构件13类型，选择钢筋切割压头6形状，设计压头6水平方向运动路径，在指定位置使压头6自上而下将构件13中箍筋(或纵向钢筋)压断；在第二道工序中，如图5，采用平压压头7将混凝土进一步压碎，并使碎块通过钢漏网9落至传送履带14上，直接运至再生骨料加工车间。

具体施工方法包括如下步骤，具体参照图8：

步骤1：估测废混凝土构件13的形状尺寸，令废混凝土构件13两个尺寸较大的方向构成的面为水平面，使废混凝土构件13轴线与工作台长边方向平行，放置于液压解体装置的工作台1上。

步骤2：选用如图3所示等腰三角形压头作为钢筋切割压头6，安装于分离式液压千斤顶4下部；在分离式液压千斤顶5下部安装平压压头7。也可根据实际需要，选用图4斧形压头。

步骤3：根据废混凝土构件13类型设定平面上的压力作用线及施加顺序如图6。

步骤4：用液压千斤顶12推进工作台1上的废混凝土构件13，使待解体部分运动至钢筋切割反力架2下方。

步骤5：操控分离式液压千斤顶4水平方向移动，并旋转钢筋切割压头6，使其在目标位置施加压力。

步骤6：采用位移控制施加压力，当箍筋被压断，局部混凝土被压碎，且混凝土中有明显裂缝扩展时，本次局部压力施加结束。

步骤7：向上抬起钢筋切割压头6，使其下部高于混凝土构件表面。

步骤8：若位于钢筋切割反力架2下方混凝土区域的裂缝尚未充分发展，返回步骤5；若该区域的混凝土裂缝已得到充分发展，混凝土原有形状被破坏，则所处理废混凝土区域的钢筋切割工序完成，返回步骤4；

步骤9：当经历第一道工序后的混凝土被推至混凝土压碎反力架3下方时，运行分离式液压千斤顶5，从水平方向的一端向另一端将混凝土压碎，当钢漏网9上方几乎不残余混凝土时，所处理废混凝土区域的压碎工序完成；

步骤10：压碎后的混凝土通过钢漏网9落下，至传送履带14上，被直接运至再生混凝土骨料加工车间；工作台1上残余的钢筋笼被压扁，作为废钢回收。

步骤11：当混凝土构件所有区域都完成两道工序后，废混凝土构件13整体解体完成。

分离式液压千斤顶4吨位为2000吨，废混凝土构件13类型为支撑，来源于高层建筑基坑工程，截面尺寸为1000mm×1200mm，混凝土强度等级为C40，全部纵向钢筋配筋率为2.2％，体积配箍率为2.6％，因而适宜选择等腰三角形压头作为钢筋切割压头6。

等腰三角形压头上部与分离式液压千斤顶4连接处厚度为150mm，下部两斜面夹角为60°，总高度为400mm，长度为700mm。

分离式液压千斤顶4吨位为500吨。平压压头7上部与分离式液压千斤顶5连接处厚度为150mm，上部厚度不变部分高为200mm，底部宽度为400mm，下部厚度不变部分高为100mm，厚度变化部分高为100mm，平压压头7长度为700mm。

钢筋切割工序中，钢筋切割压头6单次下压时，压入混凝土的最大深度为500mm左右，具体深度视混凝土局部裂缝发展情况而定，当混凝土局部裂缝得到充分发展、局部形状明显破坏时，此次下压停止。平压压头7单次下压时，当下压的局部区域混凝土几乎都从钢漏网落下时，此次下压停止。

由于废混凝土构件13单方向延伸长度较长，图6中只绘出了其端部压力施加位置，①、②、④、⑤与最近边缘的距离为300mm，③、⑥与废混凝土构件13的轴线在同一竖直平面内，施加压力顺序为①→②→③→④→⑤→⑥，后续压力施加顺序沿棱柱体轴线以相同规律进行。图7为废混凝土节点区域钢筋切割工序施加压力顺序示意图。

其它未说明部分均属于现有技术。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，包括工作台、依次设于工作台上的钢筋切割机构和混凝土压碎机构，所述钢筋切割机构包括钢筋切割反力架和活动设于钢筋切割反力架上的钢筋切割压头，所述混凝土压碎机构包括混凝土压碎反力架和活动设于混凝土压碎反力架上的平压压头，所述平压压头下部的工作台设置钢漏网，所述钢漏网下部设置传送履带，所述工作台的前端设置用于输送废混凝土构件的输送驱动件。

2.根据权利要求1所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述钢筋切割机构和混凝土压碎机构还包括分离式液压千斤顶，所述钢筋切割反力架和混凝土压碎反力架下端均设有水平导轨，所述分离式液压千斤顶滑动连接于水平导轨上，所述钢筋切割压头以及平压压头安装于分离式液压千斤顶下端。

3.根据权利要求2所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述分离式液压千斤顶的液压杆为360°旋转设置，带动钢筋切割压头以及平压压头进行360°旋转。

4.根据权利要求2所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述分离式液压千斤顶通过液压软管连接外部的超高压油泵站。

5.根据权利要求2所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述钢漏网通过浇铸工艺制造，由互相垂直交叉的多根钢梁构成，所述钢梁宽度为10～20cm，高度为20～40cm，形成正方形网孔，单孔边长为15～25cm。

6.根据权利要求1所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述输送驱动件为液压千斤顶，其作用方向与所述工作台长边方向平行，并由钢筋切割机构指向混凝土压碎机构。

7.根据权利要求1所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述钢筋切割压头为钢制，采用斧形压头或等腰三角形压头，所述斧形压头下部为一面平直，另一面倾斜，两面夹角为15°～45°，所述等腰三角形压头下部为两面倾斜，且相对于竖直方向倾斜角度相同，构成等腰三角形，两面夹角为30°～60°。

8.根据权利要求1所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置，其特征在于，所述平压压头为钢制，呈印章形状，压头底部为平行于工作台的矩形。

9.如权利要求1-8任一项所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置的解体方法，其特征在于，采用所述液压解体装置，根据废混凝土构件类型，选择钢筋切割压头形状，设定压头水平方向运动路径，先使钢筋切割压头自上而下将废混凝土构件中钢筋压断，再采用平压压头将废混凝土构件进一步压碎，并使碎块通过钢漏网落至传送履带上，直接运至再生骨料加工车间。

10.根据权利要求9所述的一种高配筋量废混凝土液压解体装置的解体方法，其特征在于，所述钢筋切割压头施加顺序为先在废混凝土构件外侧施加压力，再向内侧施加压力。