CN111421644A

CN111421644A - 废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用及模具装置

Info

Publication number: CN111421644A
Application number: CN202010287762.XA
Authority: CN
Inventors: 姬永生; 郭煜诚; 薛琦; 徐之山; 周样梅; 时方鸣; 严久鑫; 陈鑫冰; 陈豪; 张莉; 吴守荣; 石博文; 刘本琳
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2020-04-13
Filing date: 2020-04-13
Publication date: 2020-07-17

Abstract

本发明公开了一种废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用及模具装置，属于建筑施工技术领域。本发明法包括以下步骤：S1、拼装支立“U”形永久模板；S2、在“U”形永久模板内绑扎纵筋和箍筋形成钢筋骨架，钢筋骨架的非加密区只采用普通封闭式箍筋，钢筋骨架的箍筋加密区交替布置普通封闭式箍筋和“U”形箍筋；S3、向“U”形永久模板内抛入经过初步筛分的块石；S4、拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板内，振捣密实成型，使其注满块石间隙；S5、用拉结筋将“U”形箍筋封闭，形成封闭式箍筋圈；S6、将预制混凝土构件养护至规定龄期即为成品。本发明实现废弃混凝土块石在工程上的再利用。

Description

废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用及模具装置

技术领域

本发明涉及一种预制混凝土构件的装置及方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

目前，随着我国基础设施建设规模不断扩大，大量旧建筑物需要拆除重建。中国每年建筑垃圾产量已达35亿吨，其中仅拆除的建筑垃圾就有18亿吨，建筑垃圾中占比最大的就是废弃混凝土，如何处理这些废弃混凝土成为了亟待解决的问题。废弃混凝土的主要处理措施是直接将废弃混凝土破碎成单个的石子（公称粒径5-30mm），作为混凝土粗骨料使用，这种再生粗骨料表面都粘附着松软的砂浆层，旧砂浆层的强度远低于石子和天然骨料，且表面粗糙、吸水率大，导致其基本性能与天然粗骨料有很大差异，只能应用于路基路面、非承重结构及低级制品中。

如果将废弃混凝土破碎成块石则可以避免破碎成再生粗骨料所带来的问题。大粒径的块石为混凝土块体，其力学性能和原混凝土基本相同，表面没有稀疏松软的砂浆层，没有再生粗骨料粘附砂浆层带来的力学性能差、吸水率高等缺点。但是块石体积庞大，一般采用堆石注浆或埋石的施工方法，运用于大坝等大体积混凝土工程中。这类工程大多在偏远山区，其所用石材大多就地开山取材，而废弃混凝土主要来自城市的建筑垃圾，将废弃混凝土破碎成块石，再从城市运送到偏远山区显然是一种得不偿失的方法。

然而，混凝土粗骨料的最大粒径受结构类型和配筋疏密限制。比如，柱端箍筋加密区箍筋间距需满足抗剪承载力和构造要求，GB50010-2010《混凝土结构设计规范》明确规定其构造要求为，抗震等级一级时取纵向钢筋直径的6倍和100mm中的较小值，二级时取纵向钢筋直径的8倍和100mm中的较小值，三级时取纵向钢筋直径的8倍和150mm（柱根100mm）中的较小值，四级时取纵向钢筋直径的8倍和150mm（柱根100mm）中的较小值。在实际工程中，为满足抗剪承载力的要求，箍筋的间距可能低至50-100mm范围，箍筋间的净距更小。由于规范规定新拌混凝土粗骨料的最大粒径不得大于钢筋净距的3/4。显然当加密区箍筋配置较密时，再生大骨料的最大粒径无法满足顺利通过加密区箍筋的要求。

再如，梁端箍筋加密区的箍筋间距需满足抗剪承载力和构造要求，GB50010-2010《混凝土结构设计规范》明确规定其构造要求为，梁端加密区箍筋最大间距取一级100mm和6d的较小值，二级100和8d的较小值，三级150mm和8d的较小值。在实际工程中，为满足抗剪承载力的要求，箍筋的间距可能低至50-100mm范围，箍筋间的净距更小。密集的钢筋骨架阻挡块石抛入，不能采用堆石或埋石的施工方法，所以块石无法直接应用到预制混凝土结构上。如何将块石应用于普通钢筋混凝土结构是废弃混凝土高品质再生利用的前提。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用及模具装置，实现废弃混凝土块石在工程上的再利用，解决实际浇筑过程中块石被钢筋骨架阻挡无法抛入的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种废弃混凝土块石预制混凝土构件的模具装置，包括由侧板和底板构成的“U”形永久模板，“U”形永久模板内布置由多个纵筋和箍筋捆扎构成的钢筋骨架，钢筋骨架包括箍筋加密区和非加密区，非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋，所述箍筋加密区的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋和“U”形箍筋；还包括能将“U”形箍筋的开口端封闭的拉结筋。

进一步，所述箍筋加密区中普通封闭式箍筋之间的间距大于所述非加密区中普通封闭式箍筋之间的间距；所述箍筋加密区中普通封闭式箍筋与相邻“U”形箍筋之间的间距小于所述非加密区中普通封闭式箍筋之间的间距。

一种利用所述模具装置的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，包括以下步骤：

S1、根据混凝土构件结构拼装支立“U”形永久模板；

S2、在所述“U”形永久模板内绑扎多个纵筋和箍筋，形成钢筋骨架，钢筋骨架的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋，所述箍筋加密区的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋和“U”形箍筋；

S3、向所述“U”形永久模板内抛入经过初步筛分的块石；

S4、拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板内，振捣密实成型，使其注满块石间隙；

S5、用拉结筋将“U”形箍筋封闭，形成封闭式箍筋圈；

S6、将块石混凝土预制的混凝土构件养护至规定龄期即为成品。

进一步，当所述钢筋骨架的高度低于所述“U”形永久模板的高度时，

所述S3中，所述“U”形永久模板内抛入的块石铺设高度至箍筋的上肢；

所述S4替换为分成两步：S401和S402：

在S3之后进行S401：一次浇筑，拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板内高度至箍筋的上肢，振捣密实成型，使其注满块石间隙；

在S5之后进行S402：二次浇筑：继续向“U”形永久模板内浇筑自密实细石混凝土至“U”形永久模板的高度，振捣密实成型。

进一步，所述“U”形永久模板的侧板比所述钢筋骨架高出的高度等于混凝土保护层厚度。

作为一种实施例，所述混凝土构件为预制柱或预制梁；

当混凝土构件为预制柱时，所述S2中，所述纵筋沿所述“U”形永久模板的内部两侧竖向排列；

当混凝土构件为为预制梁时，所述S2中，所述纵筋沿所述钢筋骨架的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋为架立筋。

进一步，当所述钢筋骨架的高度高于所述“U”形永久模板的高度时，

所述S3中，所述“U”形永久模板内抛入的块石铺设至所述“U”形永久模板的高度；

所述S4中，所述“U”形永久模板内的自密实细石混凝土浇筑至“U”形永久模板的高度。

作为一种实施例，所述混凝土构件为叠合梁，所述S2中，所述纵筋沿所述钢筋骨架的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋为架立筋；所述钢筋骨架的高度比所述“U”形永久模板的侧板高度高出50-100mm。

进一步，所述“U”形永久模板的厚度等于预制混凝土构件的设计保护层厚度。

进一步，所述S3中，所述块石的粒径≤预制混凝土构件截面最小尺寸的1/4。

本发明的有益效果是：

1）本发明的永久模板+局部U形箍筋的结构保证了浇筑质量

由于块石的粒径较大，无法在绑扎好钢筋骨架后抛入模板内，所以不能直接采用埋石方法进行施工。本发明提出U形永久模板+局部U形箍筋的新型结构，抛石完成后再封闭U形箍筋。在不扩大箍筋间距的情况下，将大体积块石和密集的钢筋骨架有机结合，从根本上解决了无法将块石运用到混凝土构件预制上的问题。

2）块石力学强度高、吸水率较低

本发明以经过初步筛分的废弃混凝土块石作为混凝土的大骨架，大骨料具有和原混凝土基体一样的力学强度，其表面没有松软的砂浆层，解决了将废弃混凝土破碎成再生粗骨料粘附砂浆层带来的吸水率高、力学性能差的问题。

3）本发明结构和施工方法简单，便于推广实施。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

图1-图5是本发明预制柱实施例施工示意图；

图6-图10是本发明预制梁实施例施工示意图；

图11-图14是本发明预制叠合梁实施例施工示意图。

图中，1、箍筋加密区，2、“U”形永久模板，2-1、侧板，2-2、底板，3、普通封闭式箍筋，4、“U”形箍筋，5、纵筋，5-1、架立筋，6、拉结筋，7、块石，8、钢筋骨架。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展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。

对于本领域技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

如图1-图14所示的一种将废弃混凝土块石预制混凝土构件的模具装置，包括由侧板2-1和底板2-2构成的“U”形永久模板2，“U”形永久模板2内布置由多个纵筋5和箍筋捆扎构成的钢筋骨架8，钢筋骨架8包括箍筋加密区1和非加密区，非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋3，所述箍筋加密区1的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋3和“U”形箍筋4；还包括能将“U”形箍筋4的开口端封闭的拉结筋6。

进一步，所述箍筋加密区1中普通封闭式箍筋3之间的间距大于所述非加密区中普通封闭式箍筋3之间的间距；所述箍筋加密区1中普通封闭式箍筋3与相邻“U”形箍筋4之间的间距小于所述非加密区中普通封闭式箍筋3之间的间距。

S1、根据混凝土构件结构拼装支立“U”形永久模板2；

S2、在所述“U”形永久模板2内绑扎多个纵筋5和箍筋，形成钢筋骨架8，钢筋骨架8的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋3，所述箍筋加密区1的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋3和“U”形箍筋4；

S3、向所述“U”形永久模板2内抛入经过初步筛分的块石7；

S4、拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板2内，振捣密实成型，使其注满块石7间隙；

S5、用拉结筋6将“U”形箍筋4封闭，形成封闭式箍筋圈，封闭形式一般为捆扎；

进一步，当所述钢筋骨架8的高度低于所述“U”形永久模板2的高度时，

所述S3中，所述“U”形永久模板2内抛入的块石7铺设高度至箍筋的上肢；

所述S4替换为分成两步：S401和S402：

在S3之后进行S401：一次浇筑，拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板2内高度至箍筋的上肢，振捣密实成型，使其注满块石7间隙；

在S5之后进行S402：二次浇筑：继续向“U”形永久模板2内浇筑自密实细石混凝土至“U”形永久模板2的高度，振捣密实成型。

进一步，当所述钢筋骨架8的高度高于所述“U”形永久模板2的高度时，

所述S3中，所述“U”形永久模板2内抛入的块石7铺设至所述“U”形永久模板2的高度；

所述S4中，所述“U”形永久模板2内的自密实细石混凝土浇筑至“U”形永久模板2的高度。

进一步，所述“U”形永久模板2的侧板2-1比所述钢筋骨架8高出的高度等于混凝土保护层厚度。

进一步，所述“U”形永久模板2的厚度等于预制混凝土构件的设计保护层厚度。

进一步，所述S3中，所述块石7的粒径≤预制混凝土构件截面最小尺寸的1/4。

实施例一，参考图1-图5，所述混凝土构件为预制柱；包括如下步骤：

S1、根据预制柱结构拼装支立“U”形永久模板2；

S2、在所述“U”形永久模板2内绑扎多个纵筋5和箍筋，形成钢筋骨架8，钢筋骨架8的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋3，钢筋骨架8的箍筋加密区1的箍筋是在普通封闭式箍筋3之间增加“U”形箍筋4；所述纵筋5沿所述“U”形永久模板2的内部两侧竖向排列；

S3、向所述“U”形永久模板2内抛入经过初步筛分的块石7至箍筋的上肢；

S401、一次浇筑：拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板2内高度至箍筋的上肢，振捣密实成型，使其注满块石7间隙；

S5、用拉结筋6将“U”形箍筋4封闭，形成封闭式箍筋圈；

S402、二次浇筑：继续向“U”形永久模板2内浇筑自密实细石混凝土至“U”形永久模板2的高度，振捣密实成型。

S6、将块石混凝土预制柱养护至规定龄期即为成品。

实施例二，参考图6-图10，所述混凝土构件为预制梁；包括如下步骤：

S1、根据预制梁结构拼装支立“U”形永久模板2；

S2、在所述“U”形永久模板2内绑扎多个纵筋5和箍筋，形成钢筋骨架8，钢筋骨架8的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋3，钢筋骨架8的箍筋加密区1的箍筋是在普通封闭式箍筋3之间增加“U”形箍筋4；所述纵筋5沿所述钢筋骨架8的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋5为架立筋5-1；

S5、用拉结筋6将“U”形箍筋4封闭，形成封闭式箍筋圈；

S6、将块石混凝土预制梁养护至规定龄期即为成品。

实施例三、所述混凝土构件为叠合梁，参考图11-图14，

包括以下步骤：

S1、根据叠合梁构件结构拼装支立“U”形永久模板2；

S2、在所述“U”形永久模板2内绑扎多个纵筋5和箍筋，形成钢筋骨架8，钢筋骨架8的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋3，钢筋骨架8的箍筋加密区1的箍筋是在普通封闭式箍筋3之间增加“U”形箍筋4；所述纵筋5沿所述钢筋骨架8的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋5为架立筋5-1；所述钢筋骨架8的高度比所述“U”形永久模板2的侧板2-1高度高出50-100mm，是为了浇筑混凝土保护层厚度。

S3、向所述“U”形永久模板2内抛入经过初步筛分的块石7至“U”形永久模板2高度；

S4、拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板2内至“U”形永久模板2高度，振捣密实成型，使其注满块石7间隙；

S5、用拉结筋6将“U”形箍筋4封闭，形成封闭式箍筋圈；

S6、将块石混凝土预制的叠合梁养护至规定龄期即为成品。

本发明提出U形永久模板+局部U形箍筋的结构，采用埋石注浆法施工，在非加密区使用普通封闭式箍筋，在加密区U形箍筋和普通封闭式箍筋交替使用，在抛石完成后封闭U形箍筋，再浇筑自密实混凝土填充块石体缝隙。从根本上解决了大体积块石无法通过箍筋的问题，提出了废弃混凝土块石预制混凝土构件的新方法，扩大了废弃混凝土的适用范围。本发明以经过初步筛分的废弃混凝土块石作为混凝土的大骨架，块石具有和原混凝土基体一样的力学强度，其表面没有松软的砂浆层，解决了将废弃混凝土破碎成再生粗骨料粘附砂浆层带来的吸水率高、力学性能差的问题。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种废弃混凝土块石预制混凝土构件的模具装置，其特征在于：包括由侧板（2-1）和底板（2-2）构成的“U”形永久模板（2），“U”形永久模板（2）内布置由多个纵筋（5）和箍筋捆扎构成的钢筋骨架（8），钢筋骨架（8）包括箍筋加密区（1）和非加密区，非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋（3），所述箍筋加密区（1）的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋（3）和“U”形箍筋（4）；还包括能将“U”形箍筋（4）的开口端封闭的拉结筋（6）。

2.根据权利要求1所述的模具装置，其特征在于：所述箍筋加密区（1）中普通封闭式箍筋（3）之间的间距大于所述非加密区中普通封闭式箍筋（3）之间的间距；所述箍筋加密区（1）中普通封闭式箍筋（3）与相邻“U”形箍筋（4）之间的间距小于所述非加密区中普通封闭式箍筋（3）之间的间距。

3.一种利用权利要求1或2所述模具装置的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：包括以下步骤：

S1、根据混凝土构件结构拼装支立“U”形永久模板（2）；

S2、在所述“U”形永久模板（2）内绑扎多个纵筋（5）和箍筋，形成钢筋骨架（8），钢筋骨架（8）的非加密区的箍筋只采用普通封闭式箍筋（3），所述箍筋加密区（1）的箍筋是交替布置普通封闭式箍筋（3）和“U”形箍筋（4）；

S3、向所述“U”形永久模板（2）内抛入经过初步筛分的块石（7）；

S4、拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板（2）内，振捣密实成型，使其注满块石（7）间隙；

S5、用拉结筋（6）将“U”形箍筋（4）封闭，形成封闭式箍筋圈；

4.根据权利要求3所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：

所述钢筋骨架（8）的高度低于所述“U”形永久模板（2）的高度，

所述S3中，所述“U”形永久模板（2）内抛入的块石（7）铺设高度至箍筋的上肢；

所述S4替换为分成两步：S401和S402：

在S3之后进行S401：一次浇筑，拌制自密实细石混凝土，并将其浇入所述“U”形永久模板（2）内高度至箍筋的上肢，振捣密实成型，使其注满块石（7）间隙；

在S5之后进行S402：二次浇筑：继续向“U”形永久模板（2）内浇筑自密实细石混凝土至“U”形永久模板（2）的高度，振捣密实成型。

5.根据权利要求4所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：所述“U”形永久模板（2）的侧板（2-1）比所述钢筋骨架（8）高出的高度等于混凝土保护层厚度。

6.根据权利要求4所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：所述混凝土构件为预制柱或预制梁；

当混凝土构件为预制柱时，所述S2中，所述纵筋（5）沿所述“U”形永久模板（2）的内部两侧竖向排列；当混凝土构件为为预制梁时，所述S2中，所述纵筋（5）沿所述钢筋骨架（8）的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋（5）为架立筋（5-1）。

7.根据权利要求3所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：

所述钢筋骨架（8）的高度高于所述“U”形永久模板（2）的高度，

所述S3中，所述“U”形永久模板（2）内抛入的块石（7）铺设至所述“U”形永久模板（2）的高度；

所述S4中，所述“U”形永久模板（2）内的自密实细石混凝土浇筑至“U”形永久模板（2）的高度。

8.根据权利要求7所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：所述混凝土构件为叠合梁，所述S2中，所述纵筋（5）沿所述钢筋骨架（8）的上端和下端横向排列，位于上端的纵筋（5）为架立筋（5-1）；所述钢筋骨架（8）的高度比所述“U”形永久模板（2）的侧板（2-1）高度高出50-100mm。

9.根据权利要求3或4或7所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：所述“U”形永久模板（2）的厚度等于预制混凝土构件的设计保护层厚度。

10.根据权利要求3或4或7所述的废弃混凝土块石在混凝土结构施工中的应用，其特征在于：所述S3中，所述块石（7）的粒径≤预制混凝土构件截面最小尺寸的1/4。