一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造及其施工方法與流程

2023-10-11 13:55:44 2

本發明涉及廢舊混凝土循環利用技術領域，具體是一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造及其施工方法。

背景技術：

隨著環境問題的日益惡化，廢舊混凝土的循環利用已引起國內外廣泛關注。與傳統的再生粗骨料和再生細骨料相比，採用尺度更大的廢舊混凝土塊體不僅具有破碎效率高、破碎能耗低等優點，同時還能顯著降低後續水泥用量，環保節能效益明顯。與此同時，國家正以京津冀、長三角、珠三角城市群和常住人口超過300萬的其他城市為重點，大力發展預製裝配式建築。利用廢舊混凝土塊體再生製造預製混凝土構件成為解決廢舊混凝土循環利用問題的一條有效途徑。

相鄰預製構件之間的連接構造對於預製混凝土結構的整體受力性能具有重要影響。目前，常見做法是提前在工廠分別預製好梁、柱構件，然後在施工現場將二者在節點核心區進行拼接並澆築該核心區的混凝土。由於穿越節點核心區的梁、柱縱筋和箍筋很多，對該核心區的混凝土澆築質量可能產生不利影響。與此同時，現場澆築大量混凝土的溼連接方式對環境影響較大且施工速度相對較慢。因此，迫切需要研發一種拼接部位遠離節點核心區且現場澆築量很小的預製再生塊體混凝土構件之間的連接構造及其施工方法。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造及其施工方法，即提前在工廠製作好與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁，然後在施工現場將二者進行有效連接，並在二者之間的空隙處灌注高強微膨脹型無機膠粘材料。

所發明的一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造及其施工方法，不僅將相鄰預製構件之間的拼接部位外移至遠離節點核心區的梁端附近，而且現場澆築量很小，有效解決了節點核心區因鋼筋密集可能產生的混凝土澆築質量問題，同時可明顯提高現場施工速度。此外，由於在與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁內採用了彎折處理後的縱筋，使得灌注有有機結構膠或無機結構膠的軸向孔道的混凝土保護層厚度明顯增加，可有效減緩火災高溫對結構膠的劣化作用，進而確保與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁之間的連接的有效性，使梁具有良好的耐火性能。進一步地，通過採用彎折處理後的縱筋，使與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁的連接區域的抗彎能力被人為削弱，地震作用下該連接區域將率先屈服形成塑性鉸，從而確保「強柱弱梁」抗震設計思想的實現。

本發明一方面提供了一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造，包括與柱同時預製的牛腿、端部帶缺口的預製梁、帶孔定位板、架立筋、箍筋、普通縱筋、彎折處理後的縱筋、帶內螺紋的鋼套筒、帶外螺紋的鋼筋棒、抗剪型鋼、軸向孔道；

與柱同時預製的牛腿的下部設置有帶孔定位板、彎折處理後的縱筋和抗剪型鋼；端部帶缺口的預製梁的上部設置有帶孔定位板、彎折處理後的縱筋和抗剪型鋼；所述帶孔定位板上預先鑽有孔洞，彎折處理後的縱筋的端部加工有外螺紋，每個孔洞對應一根彎折處理後的縱筋，孔洞位置與彎折前的縱筋位置相比更靠近梁的橫截面的中心；

彎折處理後的縱筋穿過帶孔定位板上預先鑽有的孔洞，然後再與帶內螺紋的鋼套筒的一端進行螺紋連接；帶內螺紋的鋼套筒的另一端與帶外螺紋的鋼筋棒進行螺紋連接；

與柱同時預製的牛腿的上部和端部帶缺口的預製梁的下部預留有軸向孔道，軸向孔道內灌注有有機結構膠或無機結構膠，每個軸向孔道對應一根帶外螺紋的鋼筋棒，每根帶外螺紋的鋼筋棒伸進對應的軸向孔道內；

端部帶缺口的預製梁搭放在與柱同時預製的牛腿之上，二者之間連接區域的空隙處灌注有高強微膨脹型無機膠粘材料。

進一步地，與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁的內部填充有新混凝土和廢舊混凝土塊體。

進一步地，新混凝土為天然骨料混凝土或再生骨料混凝土，所述廢舊混凝土塊體為舊有建築物或構築物去除全部或部分鋼筋後破碎而成的塊體，廢舊混凝土塊體的特徵尺寸不小於60mm。

進一步地，軸向孔道的深度不小於15d，帶外螺紋的鋼筋棒和帶內螺紋的鋼套筒的長度不小於18d，d為縱筋的直徑。

本發明另一方面提供了一種如所述的一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造的施工方法，包括如下步驟：

步驟1、按照設計要求完成與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁內的彎折處理後的縱筋、帶孔定位板、帶內螺紋的鋼套筒、帶外螺紋的鋼筋棒和普通縱筋的設置與連接；

步驟2、按照設計要求完成與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁內抗剪型鋼、臨時預埋圓棒、架立筋和箍筋的設置，架設模板；

步驟3、以橫躺方式在模板內部灌入少量新混凝土，然後將充分潤溼後的廢舊混凝土塊體一次性投入模板內部，隨後持續澆築新混凝土並充分振搗；待混凝土初凝後，將臨時預埋圓棒取出以形成軸向孔道，得到與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁；

步驟4、在施工現場完成與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁的吊裝搭接，使帶外螺紋的鋼筋棒伸進灌注有結構膠的軸向孔道內，往與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁之間連接區域的空隙處灌注無機膠粘材料。

進一步地，所述步驟1具體包括：

步驟11、在與柱同時預製的牛腿的下部和端部帶缺口的預製梁的上部設置端部加工有外螺紋的彎折處理後的縱筋，將彎折處理後的縱筋穿過帶孔定位板上預先鑽有的孔洞並點焊定位；

步驟12、將帶內螺紋的鋼套筒的一端與彎折處理後的縱筋的端部進行螺紋連接並點焊定位，帶內螺紋的鋼套筒的另一端與帶外螺紋的鋼筋棒進行螺紋連接，並將帶外螺紋的鋼筋棒的絕大部分旋入帶內螺紋的鋼套筒內；

步驟13、在與柱同時預製的牛腿的上部和端部帶缺口的預製梁的下部設置普通縱筋。

進一步地，所述步驟2具體包括：

步驟21、在與柱同時預製的牛腿的下部和端部帶缺口的預製梁的上部設置抗剪型鋼；

步驟22、在與柱同時預製的牛腿的上部和端部帶缺口的預製梁的下部設置臨時預埋圓棒，臨時預埋圓棒的安放位置與軸向孔道的位置一致；

步驟23、設置架立筋並綁紮箍筋，架設模板。

進一步地，所述步驟3中新混凝土與廢舊混凝土塊體的質量比為1:1~4:1。

進一步地，所述步驟4具體包括：

步驟41、在施工現場，往與柱同時預製的牛腿的上部軸向孔道內和端部帶缺口的預製梁的下部軸向孔道內灌注有機結構膠或無機結構膠，並在軸向孔道的開口處粘貼封口紙片；

步驟42、完成與柱同時預製的牛腿的吊裝就位；

步驟43、吊裝端部帶缺口的預製梁並將其搭放在與柱同時預製的牛腿之上，並在二者之間連接區域的空隙處，採用扳手將絕大部分已旋入帶內螺紋的鋼套筒的帶外螺紋的鋼筋棒逐漸旋出，使帶外螺紋的鋼筋棒穿破封口紙片並伸進軸向孔道內；

步驟44、在與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁之間連接區域的空隙處灌注高強微膨脹型無機膠粘材料。

本發明相對於現有技術，具有如下優點及效果：

（1）通過將相鄰預製構件之間的拼接部位外移至遠離節點核心區的梁端附近，同時採用有機結構膠或無機結構膠實現相鄰預製構件之間縱筋應力的傳遞，不僅有效解決了節點核心區因鋼筋密集可能產生的混凝土澆築質量問題，而且由於現場澆築量很小，使得施工速度明顯提高。

（2）通過在與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁中採用彎折處理後的縱筋，使得灌注有有機結構膠或無機結構膠的軸向孔道的混凝土保護層厚度明顯增加，可有效減緩火災高溫對結構膠的劣化作用，進而確保與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁之間連接區域的有效連接，使梁具有良好的耐火性能。

（3）通過採用彎折處理後的縱筋，使得與柱同時預製的牛腿和端部帶缺口的預製梁的連接區域的抗彎能力被人為削弱，地震作用下該連接區域將率先屈服形成塑性鉸，從而確保「強柱弱梁」抗震設計思想的實現。

附圖說明

圖1是一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造的示意圖（註：為清晰展示連接構造，圖中混凝土被隱去）；

圖2是彎折處理後的縱筋、帶孔定位板、帶內螺紋的鋼套筒、帶外螺紋的鋼筋棒的細部示意圖；

圖中所示為：1-與柱同時預製的牛腿；2-端部帶缺口的預製梁；3-彎折處理後的縱筋；4-帶孔定位板；5-帶內螺紋的鋼套筒；6-帶外螺紋的鋼筋棒（圖1所示的帶外螺紋的鋼筋棒為已旋入狀態）；7-軸向孔道；8-普通縱筋；9-架立筋；10-抗剪型鋼；11-箍筋。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

如圖1所示，一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造，包括與柱同時預製的牛腿1、端部帶缺口的預製梁2、帶孔定位板4、架立筋9、箍筋11、普通縱筋8、彎折處理後的縱筋3、帶內螺紋的鋼套筒5、帶外螺紋的鋼筋棒6、抗剪型鋼10和軸向孔道7。

與柱同時預製的牛腿1的完整截面的尺寸為350mm×600mm、端部帶缺口的預製梁2的完整截面的尺寸為350mm×600mm、架立筋9和箍筋11的直徑為10mm、彎折處理後的縱筋3和普通縱筋8的直徑為20mm。

如圖2所示，與柱同時預製的牛腿1的下部和端部帶缺口的預製梁2的上部設置有帶孔定位板4、三根彎折處理後的縱筋3和抗剪型鋼10。帶孔定位板4的厚度為25mm，帶孔定位板4上預先鑽有三個孔洞，彎折處理後的縱筋3的端部加工有外螺紋，每個孔洞對應一根彎折處理後的縱筋3，孔洞位置與彎折前的縱筋位置相比更靠近構梁橫截面的中心。三根彎折處理後的縱筋3的位置和與其對應的彎折前的縱筋位置之間在豎直方向上的距離為60mm，外側兩根彎折處理後的縱筋3的位置和與其對應的彎折前的縱筋位置之間在水平方向上的距離為70mm。抗剪型鋼10選用型號18工字鋼，其長度為360mm。

彎折處理後的縱筋3穿過帶孔定位板4上預先鑽有的孔洞，然後再與帶內螺紋的鋼套筒5的一端進行螺紋連接。帶內螺紋的鋼套筒5的另一端與帶外螺紋的鋼筋棒6進行螺紋連接。帶內螺紋的鋼套筒5的內徑為20mm，外徑為31mm，其長度為360mm，帶外螺紋的鋼筋棒6的直徑為20mm，其長度為360mm。

與柱同時預製的牛腿1的上部和端部帶缺口的預製梁2的下部預留有軸向孔道7，軸向孔道7的孔徑為25mm，深度為300mm。軸向孔道7內灌注有有機結構膠或無機結構膠，每個軸向孔道7對應一根帶外螺紋的鋼筋棒6，每根帶外螺紋的鋼筋棒6伸進對應的軸向孔道7內。

端部帶缺口的預製梁2搭放在與柱同時預製的牛腿1之上，二者的搭接長度為250mm，二者之間連接區域的空隙處灌注有高強微膨脹型無機膠粘材料。

如上述一種預製再生塊體混凝土梁的連接構造的施工方法，包括如下步驟：

步驟1、按照設計要求完成與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2內的彎折處理後的縱筋3、帶孔定位板4、帶內螺紋的鋼套筒5、帶外螺紋的鋼筋棒6和普通縱筋8的設置與連接，具體包括：

步驟11、在與柱同時預製的牛腿1的下部和端部帶缺口的預製梁2的上部設置端部加工有外螺紋的彎折處理後的縱筋3，將彎折處理後的縱筋3穿過帶孔定位板4上預先鑽有的孔洞並點焊定位；

步驟12、將帶內螺紋的鋼套筒5的一端與彎折處理後的縱筋3的端部進行螺紋連接並點焊定位，帶內螺紋的鋼套筒5的另一端與帶外螺紋的鋼筋棒6進行螺紋連接，並將帶外螺紋的鋼筋棒6的絕大部分旋入帶內螺紋的鋼套筒5內；

步驟13、在與柱同時預製的牛腿1的上部和端部帶缺口的預製梁2的下部設置普通縱筋8。

步驟2、按照設計要求完成與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2內的抗剪型鋼10、臨時預埋圓棒、架立筋9和箍筋11的設置，架設模板，具體包括：

步驟21、在與柱同時預製的牛腿1的下部和端部帶缺口的預製梁2的上部設置抗剪型鋼10；

步驟22、在與柱同時預製的牛腿1的上部和端部帶缺口的預製梁2的下部設置臨時預埋圓棒，臨時預埋圓棒的安放位置與軸向孔道7的位置一致；

步驟23、設置架立筋9並綁紮箍筋11，架設模板。

步驟3、以橫躺方式在模板內部灌入少量新混凝土，然後將充分潤溼後的廢舊混凝土塊體一次性投入模板內部，隨後持續澆築新混凝土並充分振搗，新混凝土與廢舊混凝土塊體的質量比為1:1~4:1。待混凝土初凝後，將臨時預埋圓棒取出以形成軸向孔道7，得到與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2。

步驟4、在施工現場完成與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2的吊裝搭接，使帶外螺紋的鋼筋棒6伸進灌注有結構膠的軸向孔道7內，往與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2之間連接區域的空隙處灌注無機膠粘材料，具體包括：

步驟41、在施工現場，往與柱同時預製的牛腿1的上部軸向孔道7內和端部帶缺口的預製梁2的下部軸向孔道7內灌注有機結構膠或無機結構膠，並在軸向孔道7的開口處粘貼封口紙片；

步驟42、完成與柱同時預製的牛腿1的吊裝就位；

步驟43、吊裝端部帶缺口的預製梁2並將其搭放在與柱同時預製的牛腿1之上，並在二者之間連接區域的空隙處，採用扳手將絕大部分已旋入帶內螺紋的鋼套筒5的帶外螺紋的鋼筋棒6逐漸旋出，使帶外螺紋的鋼筋棒6穿破封口紙片並伸進軸向孔道7內；

步驟44、在與柱同時預製的牛腿1和端部帶缺口的預製梁2之間連接區域的空隙處灌注高強微膨脹型無機膠粘材料。

上述實施例的限制，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。