一種疏芯體混凝土結構的製作方法

2023-10-06 22:25:29 2

專利名稱：一種疏芯體混凝土結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種減輕混凝土結構自重的疏芯體混凝土現澆整體結構。即將混凝土結構構件截面中受力較小的部位混凝土用疏芯體替代，具體為建築工程中的混凝土梁、板、柱、牆、基礎、樁基，橋梁工程中的混凝土梁板、橋墩，大壩中的混凝土壩體等；土木工程領域。

背景技術：
減輕混凝土結構自重，這是土木工程界一直追求的目標。預製多孔板、T型截面梁、工字形薄腹梁、工字形截面柱、格構式柱、空心電線桿、預應力管樁、箱形梁等，將混凝土受力較小或不起作用的截面部分混凝土取消的預製構件，這是人們長期努力的結果。
預製預應力多孔板曾被用於我國廣大城鄉建築的樓面結構中，這種板在構件廠生產時，通過抽孔成形，減少了構件截面混凝土用量，達到了減輕自重的目的。但由於是預製構件，其對房屋整體抗震性能不利，在城市中已被禁止使用，只有經濟條件落後的農村地區近期內還在延用。
橋梁結構中的預製預應力箱形梁，通過埋設在模板鋼筋籠內的橡膠氣囊所佔體積量，減少了混凝土用量，澆築的混凝土構件拆模後，放掉空氣，從箱形梁一端開口部位取出囊袋，重複使用。
上述兩項技術實現的條件是，混凝土構件的生產必須在預製廠(場)內用專用設備生產，生產的構件必須是兩端開口的，構件安裝後，其結構整體性能和抗震性能較差。在現場整澆結構(不留開口)則無法做到。
近年來，人們又開發出全封閉GBF薄壁空心管，即將成品GBF管預埋在混凝土構件的模板鋼筋籠中，然後澆築混凝土，從而實現了減少混凝土用量，減輕其自重的現澆空心板結構。然而，由於製造GBF管成本較高(一根1m長φ120管市場售價在8～10元左右，200厚混凝土板內放置6根，即每平方米造價需多花費50多元人民幣，省下的混凝土方量僅20元左右，兩者相差30元，即建築造價上升30元/m2。)，建築造價分攤較高，因此，現在建築市場上一時也很難推廣使用。
為了減輕結構自重，節省混凝土用量，本實用新型提供一種疏芯體混凝土結構，實現施工現場整體現澆，從而保證結構的整體性能和抗震性能。

發明內容
1.所要解決的技術問題 混凝土結構一個很大的缺點就是自重大，這是由於混凝土本身容重(2500kg/m3)大的原因。當採用加氣等方法減輕其容重時，混凝土的強度又大幅度下降，因此，既要保證混凝土結構具體所需的設計強度，又要減輕結構的自重，同時結構本身還要保證是全現澆整體結構，另外選價投入還要儘可能降低，這是本實用新型所要解決的問題。
2.疏芯體的組成 疏芯體主要是由乾燥農作物秸稈，如高粱稈、玉米稈、麥秸、稻草等組成，這些秸稈材料重量輕，體積大，系植物纖維，在乾燥封閉環境中不會腐爛，無腐蝕性，無有害氣體排放。
乾燥的農作物秸稈填埋在混凝土中，不會腐爛的理由是，我國上世紀三十年代，因鋼材缺乏，土木界前輩曾用竹筋代替鋼筋建造混凝土結構構件，五十多年後，鑿開混凝土，其竹筋已全部碳化。因此，同為植物纖維的農作物秸稈如埋藏在混凝體結構中，也只會被碳化，而不會腐爛。
疏芯體是將高粱杆、玉米稈、麥秸、稻草等農作物秸稈曬乾，通過浸泡、壓縮、高溫定型(300～400℃)，中間穿放細樹枝，再烘乾，做成一截截圓柱體或稜柱體，且有一定硬度，外表防水的塑料薄膜，阻止混凝土中的水分流失，同時保證秸稈疏芯體不被浸溼。
3.疏芯體混凝土結構技術方案 疏芯體混凝土結構是一種構件截面中心部位受力較小或不受力的混凝土用疏芯體取代，構件本身受力仍由周邊的混凝土和鋼筋承擔，混凝土澆築施工時，預先在構件截面的中心部位用架力鋼筋、抗浮鋼筋將圓柱形或稜柱形的疏芯體綁紮固定牢固，再行澆築混凝體。這種截面中心為疏芯體的結構構件在截面設計時，一般按T形，I字形截面計算，T形，I字形截面的設計計算按《混凝土結構設計規範》GB50010—2002施行。
4.本實用新型的有益效果 (1)因疏芯體容重較小，取代了部分混凝土用量後，一定程度上解決了混凝土結構自重大的問題。
(2)疏芯體混凝土結構為整澆結構，保證了結構的整體性和抗震性能。
(3)建造的疏芯體混凝土板、剪力牆結構構件具有隔聲、保溫、隔熱的優良物理性能。
(4)使農作物秸稈找到有用之處，使其不再成為廢棄物，或被大量焚燒，從而影響短期的交通環境和長期的生態環境。
(5)節約混凝土用量，節省工程造價，同時也使重能耗、重汙染的水泥企業產量減少，宏觀上起到節能減排的效果。

圖1是圓柱形截面的疏芯體圖。
圖2是稜柱形截面的疏芯體圖。
圖3是疏芯體混凝土板截面圖。
圖4是疏芯體混凝土梁截面圖。
圖5是疏芯體混凝土方形柱截面圖。
圖6是疏芯體混凝土矩形柱截面圖。
圖7是疏芯體混凝土剪力牆截面圖。
圖8是疏芯體混凝體基礎截面圖。
圖9是疏芯體混凝土大體積基礎截面圖。
圖10是疏芯體混凝土全現澆箱形梁截面圖。
圖中(1)是秸稈疏芯體，(2)是塑料薄膜，(3)是細樹枝，(4)是混凝土板，(5)是混凝土梁，(6)是混凝土方形柱，(7)是混凝體矩形柱，(8)是混凝土牆，(9)是混凝土基礎，(10)是混凝土大體積基礎，(11)是混凝土箱形梁。
具體實施方式
1.疏芯體的製備 圖1、2分別為圓柱形、稜柱形截面的疏芯體。當用高粱稈、玉米稈作疏芯體(1)時，將其曬乾後，一般直接用細繩或鐵絲將其紮成圓柱形，或用0.3厚的鐵皮箍箍成稜柱形，長度切成60～80cm，中間放進4～5根細樹枝(3)，再用塑料薄膜(2)包裹，即已形成疏芯體成品。當用稻草、麥秸作疏芯體時(1)，將其曬乾後，先用水浸泡24小時，軟化後，放入用兩半圓槽形或方槽形加蓋板的薄鋼板焊成的模具中，中間穿放4～5根細樹枝(3)，用螺栓將模具加壓，再置入烘烤櫃中，加熱到300～400℃，使其定形，出櫃冷卻後，加裹塑料薄膜包裹(2)，即成疏芯體成品。疏芯體截面尺寸，視結構構件截面尺寸而定，一般圓形直逕取6～15cm，方形邊長取15～20cm，長度60～80cm。
2.疏芯體混凝土結構 圖3～10分別為疏芯體混凝土結構板、梁、柱、牆、基礎、箱形梁等構件截面圖。先介紹疏芯體總的布置原則，再分別對某一結構構件作具體布置介紹。
疏芯體的大小視結構構件截面尺寸而定，分為單一疏芯體置放法和多個疏芯體組合置放法，一般應根據截面計算的混凝體受壓高度和鋼筋必要的保護、約束厚度來確定構件截面尺寸和配套的疏芯體的截面形狀和尺寸。疏芯體沿混凝土構件長度每60～80cm放置一段，段與段之間間隔5～10cm作為空隙距離填充混凝土，這樣的疏芯體混凝土內部結構是空間結構，有利於結構本身的應力傳遞和結構穩定。在構件兩端的30～50cm左右範圍內，不布置疏芯體，這也是保證結構的內力傳遞。疏芯體的放置通過架立鋼筋和抗浮鋼筋固定牢靠，防止混凝土澆築時，芯體偏移或上浮。
圖3是疏芯體混凝土板，板厚一般在10cm以上做疏芯體混凝土結構才有意義。板(4)按單向板設計。T形截面設計計算，計算方法按《混凝土結構設計規範》GB50010—2002。假如板厚為12cm，疏芯體直徑用6cm，板截面混凝體上、下翼緣各取3cm，兩芯體之間的淨間距取3cm，即腹板最窄處為3cm。疏芯體(1)上部用橫向水平鋼筋控制芯體上浮，這一鋼筋也稱抗浮鋼筋，抗浮鋼筋與芯體兩側的架立鋼筋相連，架立鋼筋與板底的縱向鋼筋綁紮在一起，如芯體的浮力較大，縱向鋼筋與本模板用圓釘釘牢，與鋼模板則用鐵絲相連紮緊，然後澆築混凝土。
圖4是疏芯體混凝體梁，與板一樣，同為受彎構件，正截面設計按T形截面計算，斜截面抗剪要按I字形截面計算，具體做法參照GB50010—2002。由於梁的內力較大，梁內縱筋較粗，因此，梁的混凝土上下翼緣和腹板必須有足夠的厚度，一般上下翼緣取值在10～15cm左右，一側腹板厚度不少於5cm，具體數值的確定應按規範計算值為準並適當放大，然後再選芯體截面尺寸。芯體安裝的構造措施仍以抗浮和保證不偏位為原則，做法同疏芯體結構混凝土板的做法。
圖5、6是疏芯體混凝土方形柱(6)和矩形柱(7)，作為壓彎構件，混凝土的受壓面積按柱截面扣除疏芯體截面計算，其餘按GB50010—2002I字形截面柱計算。柱中的疏芯體周邊用架立鋼筋及底部用擱置鋼筋與柱內縱筋綁紮牢固，疏芯體的頂部用抗浮鋼筋或抗浮鋼板與柱內縱筋綁紮或焊接牢固，保證其澆築混凝土後芯體不偏位不漂浮。
圖7是疏芯體混凝土牆(8)，其疏芯體結構設計、安裝構造與柱基本相同。
圖8是疏芯體混凝土基礎(9)，基礎中的基礎梁按疏芯體混凝土梁設計和施工，懸臂板同現澆板一樣處理。
圖9是疏芯體混凝土大體積基礎(10)，因其截面較大，疏芯體(1)體積也較大，在混凝土澆築過程中，要充分考慮混凝土的側壓力對芯體的位移的影響，同時其浮力也較大，因此架立鋼筋、抗浮鋼筋其剛度難以保證時，可用如角鋼的型鋼作為芯體(1)的定位構造措施。
圖10是疏芯體混凝土箱形梁(11)，其技術措施和疏芯體混凝土梁一樣，不再詳述。
權利要求1.一種疏芯體混凝土結構，本結構其特徵在於混凝土房屋的梁、板、柱、牆、基礎、樁基，橋梁工程中的混凝土梁板、橋墩，大壩中的混凝土壩體等基本構件的截面受力較小的核心區部位，預埋較輕的疏芯體來替代部分混凝土體積，疏芯體的芯體由農作物秸稈(1)、中間穿放細樹枝(3)、外裹防水的塑料薄膜(2)組成，疏芯體分為圓柱體和稜柱體，一段段排列在待澆構件中，芯體用鐵絲與架力鋼筋、抗浮限位鋼筋綁紮或鋼板焊接在一起，架力鋼筋、限位鋼筋與構件中的鋼筋或澆築的模板相連固定，混凝土澆築凝固後，在混凝土構件中形成規則的腔體結構。
專利摘要一種疏芯體混凝土結構，土木工程領域。將建築工程、橋梁工程混凝土結構的梁、板、柱、剪力牆、基礎、箱形梁等構件截面中受力較小部位的混凝土用疏芯體替代，形成減少混凝土用量、自重較小、節省造價、現場整澆的整體結構；疏芯體(1)是將高粱稈、玉米稈、稻草、麥秸等農作物秸稈曬乾、壓縮、高溫定型、中間穿放細樹枝(3)，做成有一定剛度的圓柱形或稜柱形，外裹防水的塑料薄膜(2)；在梁、板、基礎等水平構件底部鋼筋向上綁紮豎向架力鋼筋，架力鋼筋的下部綁紮橫向擱置鋼筋，放置芯體後，芯體上部用橫向水平抗浮鋼筋與架力鋼筋綁紮在一起，保證芯體的抗浮和防側移，然後澆築混凝土，在剪力牆、柱等豎向構件的豎向縱筋上，先橫向綁紮擱置鋼筋，再放置芯體，芯體頂部上放置橫向水平抗浮鋼筋並與豎縱筋再綁紮在一起，或焊接抗浮鋼板；芯體長一般為60～80cm，在混凝土構件中分段分置，段與段之間留下5～10cm間隙填充混凝土；混凝土構件截面中芯體截面的面積按《混凝土結構設計規範》GB50010-2002計算確定，要保證有一定的混凝土承壓、承剪面積和一定厚度的混凝土外壁包裹住鋼筋。
文檔編號E04B1/16GK201198606SQ20072003947
公開日2009年2月25日 申請日期2007年6月7日 優先權日2007年6月7日
發明者李延和, 李樹林 申請人:李延和, 李樹林