混凝土基、定位螺栓籠、隔震支座及隔震支座施工工法的製作方法
2023-10-10 14:38:14 1
本發明涉及建築施工技術領域，尤其是涉及一種混凝土基、定位螺栓籠、隔震支座及隔震支座施工工法。
背景技術：
隔震技術自2008年汶川地震後在國內得到了迅速發展，尤其是2013年雅安地震後，隔震技術受到了政府的重視與支持，2014年住建部出臺了《住房城鄉建設部關於房屋建築工程推廣應用減隔震技術的若干意見》，高烈度區隔震建築如雨後春筍般出現，2016年6月1日新版《中國地震動參數區劃圖》實施後，天津地區的烈度整體有所提高，尤其是濱海新區設防烈度較高，隔震技術的應用越來越廣泛。近幾年，國內不少專家對隔震施工技術進行了研究，採用隔震支座解決隔震問題，但在實際項目實施過程中也出現了一系列問題，
現有技術中的隔震支座採用的是先放後澆(先安裝下埋板再澆築混凝土)的施工工法：1)安裝用於定位下埋板的錨筋，2)將下埋板安裝在錨筋上；3)在下埋板下方澆築混凝土。
上述施工工法存在的問題是：首先，混凝土作為固－液－氣相併存的複合材料，施工過程中避免不了出現混凝土氣泡上浮導致的界面氣孔，使得混凝土澆注不實，與下埋板結合不牢，加之混凝土施工採用機械振搗，進一步加劇了氣泡上浮，混凝土與下埋板的氣孔空隙不但影響了施工質量與驗收，更是導致了工程隱患，即便混凝土大量通過添加消泡劑來降低混凝土含氣量，但混凝土含氣量不可能全部消除，在實際工程施工過程中仍然無法避免界面孔洞的產生。
另外，由於用於定位下埋板的錨筋與用於支撐混凝土的鋼筋為一套體系，彼此之間存在幹涉，錨筋容易受到鋼筋的影響而偏離預定位置，造成下埋板安裝不平整。
因此，現有技術中存在的混凝土基澆築不實、下埋板安裝不平整的技術問題成為人們亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種混凝土基、定位螺栓籠、隔震支座及隔震支座施工工法，以緩解現有技術中存在的混凝土基澆築不實、下埋板安裝不平整的技術問題。
為解決上述技術問題，本發明公開了下列技術方案：
一種用於隔震支座的混凝土基，所述混凝土基由3D列印混凝土澆築而成，且所述混凝土基上表面的孔隙率小於0.1％，所述混凝土基配合比按重量份為：
水泥：100～120份；
活性摻和料：70～80份；
多孔填料：10～20份；
機制砂：350～500份；
凝滯劑：0.04～0.05份；
保塑劑：0.08～0.1份；
醚類聚羧酸減水劑：0.8～1.1份
調凝劑：0.3～0.5份；
水：30～50份。
更進一步地，
所述活性摻和料為粉煤灰或矽灰；
或者，
所述多孔填料為：陶砂粉、沸石粉、膨脹蛭石粉中的一種或幾種。
更進一步地，
所述凝滯劑為：黏土粉、雲母粉、蒙脫土粉、高嶺土粉、石灰石粉中的一種或幾種；
或者，
所述調凝劑為葡萄糖酸鈉：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3～0.35:0.6～0.8:1.6～2.5的混合物。
一種用於隔震支座的定位螺栓籠，所述定位螺栓籠嵌套於上述任一技術方案所述混凝土基內，所述定位螺栓籠的上端用於定位隔震支座的下埋板；包括水平固定部和豎直固定部；
所述水平固定部設置為框型結構、具有多個拐點，其下表面固定於防水保護層；所述豎直固定部包括多個相互平行、從所述拐點向上延伸的螺杆；所述螺杆上螺接有調平螺母；下埋板具有多個通孔，螺杆穿過所述通孔並通過所述調平螺母定位所述下埋板。
更進一步地，
所述水平固定部由多個連杆順次連接而成，相鄰兩個連杆之間形成所述拐點，所述連杆的中部通過固定裝置固定於防水保護層。
更進一步地，
所述固定裝置包括固定片和鉚釘；
所述固定片在所述連杆的徑向方向上覆蓋所述連杆，並且，所述固定片的兩側向遠離所述連杆的方向延伸並由鉚釘固定。
更進一步地，
位於所述調平螺母上方的螺杆套設有用於防止澆築混凝土基時汙染所述螺杆的保護套管。
一種隔震支座，包括下埋板、上述的混凝土基和定位螺栓籠，所述下埋板套裝於所述定位螺栓籠上並位於所述混凝土基上部。
一種隔震支座的施工工法，包括以下步驟：
1)預定位：放線定位並安裝所述定位螺栓籠；
2)綁紮混凝土基鋼筋；
3)安裝混凝土基模板；
4)木定位板二次定位；
5)調平螺母定位找平；
6)澆築混凝土基；
7)安裝下埋板。
更進一步地，
所述木定位板設置有與所述下埋板的通孔一一對應的通孔。
結合以上技術方案，隔震支座包括混凝土基、定位螺栓籠、下埋板。其中定位螺栓籠嵌套於混凝土基，下埋板套裝於所述定位螺栓籠上並位於所述混凝土基上部。由於混凝土基由3D列印混凝土製成，3D列印混凝土可有效防止混凝土氣泡的上浮與表面殘留，無需進行混凝土振搗，並且3D列印混凝土為膏狀擠出施工，不存在氣泡外溢情形，混凝土無需添加價格昂貴的消泡劑，節約成本，提高施工質量。另外，由於定位螺栓籠與混凝土基的鋼筋系統為兩個獨立體系，彼此之間不存在幹涉問題，可有效避免施工人員踩踏鋼筋造成的鋼筋移位以及螺栓移位的問題，保證下埋板的平整安裝。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為下埋板的示意性結構示意圖；
圖2為定位螺栓籠的主視圖；
圖3為圖2的俯視圖；
圖4為固定裝置的結構示意圖；
圖5為固定裝置的截面圖；
圖6為實施例4中舉例1－3的揭板孔隙測繪圖；
圖7為實施例4中對比例1的揭板孔隙測繪圖；
圖8為實施例4中對比例2的揭板孔隙測繪圖；
圖9為實施例4中對比例3的揭板孔隙測繪圖。
圖標：100－水平固定部；200－豎直固定部；110－拐點；300－防水保護層；210－螺杆；220－調平螺母；400－固定裝置；410－固定片；420－鉚釘；500－保護套管；101－連杆。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
以下結合附圖對實施例1、實施例2、實施例3和實施例4作具體說明：其中，圖1為下埋板的示意性結構示意圖；圖2為定位螺栓籠的主視圖；圖3為圖2的俯視圖；圖4為固定裝置的結構示意圖；圖5為固定裝置的截面圖；圖6為實施例4中舉例1－3的揭板孔隙測繪圖；圖7為實施例4中對比例1的揭板孔隙測繪圖；圖8為實施例4中對比例2的揭板孔隙測繪圖；圖9為實施例4中對比例3的揭板孔隙測繪圖。
實施例1
本實施例提供了一種用於隔震支座的混凝土基，混凝土基由3D列印混凝土澆築而成、混凝土基上表面的孔隙率小於0.1％，混凝土基配合比按重量份為：
水泥：100～120份；活性摻和料：70～80份；多孔填料：10～20份；機制砂：350～500份；凝滯劑：0.04～0.05份；保塑劑：0.08～0.1份；醚類聚羧酸減水劑：0.8～1.1份調凝劑：0.3～0.5份；水：30～50份。
更進一步地，活性摻和料為粉煤灰或矽灰；
更進一步地，多孔填料為：陶砂粉、沸石粉、膨脹蛭石粉中的一種或幾種。
更進一步地，凝滯劑為：黏土粉、雲母粉、蒙脫土粉、高嶺土粉、石灰石粉中的一種或幾種；
更進一步地，調凝劑為葡萄糖酸鈉：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3～0.35:0.6～0.8:1.6～2.5的混合物。
關於3D列印混凝土的相關背景說明如下：
3D列印技術起源於19世紀末的美國，並於20實際80年代得到實現與發展，近期成為國內外發展的熱門學科，各行各業都在學習與運用。起初，3D列印技術由於價格昂貴，技術不成熟，並沒有得到相應推廣普及，近年來隨著研究的不斷進行，3D列印技術逐漸成熟，產品價格大幅下降，目前，3D列印已經廣泛應用到各個研究領域，如生物醫藥、航空航天、服飾珠寶、模具製造、電子信息、汽車交通等，成為第三次工業革命的重要生產性工具。在建築領域，美國宇航局NASA與美國南加州大學合作研發出輪廓工藝3D列印技術，並成功於24小時內列印出約232平方米的兩層樓房，大大地節約了建築時間和建築成本，中國國內也有利用3D列印技術建造房屋和別墅的相關報導，但均為披露3D列印技術的關鍵程序與技術細節。
本實施例採用3D混凝土能夠達到的技術效果說明如下：
本實施例採用3D列印混凝土，防止了混凝土氣泡的上浮與表面殘留，無需進行混凝土振搗，並且3D列印混凝土為膏狀擠出施工，不存在氣泡外溢情形，混凝土無需添加價格昂貴的消泡劑，節約成本，提高施工質量。
本實施例採用的3D混凝土的配方組成說明如下：
不同於普通混凝土，為滿足3D列印要求，混凝土拌和物必須滿足特定要求，首先，3D列印混凝土必須滿足強度和凝結時間要求，採用葡萄糖酸鈉、酒石酸、石膏和石灰的組合，在保證混凝土強度時控制初凝時間為4h左右，使層層鋪築的混凝土接頭時保持塑性，同時避免沒有邊模時發生的混凝土坍塌，其次，擠出成型的施工方式要求混凝土拌和物具有特殊的流變參數，採用粉煤灰或矽灰作為活性摻和料，避免採用礦粉造成的表面泌水，採用陶砂粉、沸石粉、膨脹蛭石粉中的一種或幾種作為多孔填料協同纖維素醚等保塑劑控制混凝土粘度與保水性能，添加醚類聚羧酸減水劑有助於降低用水量，同時有利於混凝土生產攪拌，降低生產能耗，促進混凝土更加均勻，然而，減水劑的加入會增加混凝土流動性，降低混凝土塑性指標，因此須加入凝滯劑使混凝土攪拌出料後施工過程中從大流態轉變為具有可塑性的膏態，最後，3D混凝土配合比不同於普通混凝土配合比，不能利用現有配合比設計規程進行指導，也不能用現有砂率等指標進行評價，而是要根據特定部件的特殊性進行大量試驗，尤其是外加劑的使用與配合。
實施例2
本實施例提供了一種用於隔震支座的定位螺栓籠，定位螺栓籠嵌套於實施例1中的混凝土基內，定位螺栓籠的上端用於定位隔震支座的下埋板。具體而言，定位螺栓籠包括水平固定部100和豎直固定部200，其中：
水平固定部100設置為框型結構、具有多個拐點110，其下表面固定於防水保護層300；豎直固定部200包括多個相互平行、從拐點110向上延伸的螺杆210；螺杆210上螺接有調平螺母220；下埋板具有多個通孔，螺杆210穿過通孔並通過調平螺母220定位下埋板。
本實施例的可選方案中，水平固定部100由多個連杆101順次連接而成，相鄰兩個連杆101之間形成拐點110，連杆101的中部通過固定裝置400固定於防水保護層300。優選地，固定部由四個連杆101順次連接而成，相鄰兩個連杆101之間形成拐點110。當然，在實際生產應用中，還可以採用其他數量的連杆101組成固定部，所屬領域技術人員應當理解，在不偏離本發明宗旨的前提下得到的其他形式的變形也應當在本發明要求保護的範圍之內。其中，連杆101優選為鋼筋。
本實施例的可選方案中，固定裝置400包括固定片410和鉚釘420。固定片410在連杆101的徑向方向上覆蓋連杆101，並且，固定片410的兩側向遠離連杆101的方向延伸並由鉚釘420固定。其中，固定片410優選為鐵片。固定片410的大小優選為5cm*10cm。
本實施例的可選方案中，位於調平螺母220上方的螺杆210套設有用於防止澆築混凝土基時汙染螺杆210的保護套管500。優選地，保護套管500為PVC管。
本實施例的可選方案中，豎直固定部200的多根螺杆210之間還設置有用於增加穩定性的橫向連杆101。
本實施例提供的定位螺栓籠可以達到的有益效果在於：
由於定位螺栓籠與混凝土基的鋼筋系統為兩個獨立體系，彼此之間不存在幹涉問題，可有效避免施工人員踩踏鋼筋造成的鋼筋移位以及螺栓移位的問題，保證下埋板的平整安裝。
實施例3
本實施例提供了一種隔震支座，包括下埋板、實施例1中的混凝土基和實施例2中的定位螺栓籠，其中，下埋板套裝於定位螺栓籠上並位於混凝土基上部。
隔震支座包括混凝土基、定位螺栓籠、下埋板。其中定位螺栓籠嵌套於混凝土基，下埋板套裝於所述定位螺栓籠上並位於所述混凝土基上部。由於混凝土基由3D列印混凝土製成，3D列印混凝土可有效防止混凝土氣泡的上浮與表面殘留，無需進行混凝土振搗，並且3D列印混凝土為膏狀擠出施工，不存在氣泡外溢情形，混凝土無需添加價格昂貴的消泡劑，節約成本，提高施工質量。另外，由於定位螺栓籠與混凝土基的鋼筋系統為兩個獨立體系，彼此之間不存在幹涉問題，可有效避免施工人員踩踏鋼筋造成的鋼筋移位以及螺栓移位的問題，保證下埋板的平整安裝。
實施例4
本實施例提供了一種隔震支座的施工工法，包括以下步驟：
1)預定位：放線定位並安裝定位螺栓籠；
2)綁紮混凝土基鋼筋；
3)安裝混凝土基模板；
4)木定位板二次定位；
5)調平螺母220定位找平；
6)澆築混凝土基；
7)安裝下埋板。
本實施例的可選方案中，木定位板設置有與下埋板的通孔一一對應的通孔。
以下對本實施例中的隔震支座的施工工法舉例如下：
舉例1
隔震支座，施工步驟為：1)預定位：放線定位並安裝定位螺栓籠；2)綁紮混凝土基鋼筋；3)安裝混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)調平螺母220定位找平；6)澆築混凝土基；7)安裝下埋板。
其中，3D列印混凝土配方為：水泥：115份；粉煤灰：77份；沸石粉：13份；機制砂：380份；雲母粉：0.04份；保塑劑：0.08份；醚類聚羧酸減水劑：0.8份；調凝劑：0.4份；水：42份。調凝劑為葡萄糖酸鈉：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.3:0.67:1.9的混合物。
舉例2
隔震支座，施工步驟為：1)預定位：放線定位並安裝定位螺栓籠；2)綁紮混凝土基鋼筋；3)安裝混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)調平螺母220定位找平；6)澆築混凝土基；7)安裝下埋板。
其中，3D列印混凝土配方為：水泥：115份；矽灰：72份；陶砂粉：13份；機制砂：436份；粘土：0.04份；保塑劑：0.1份；醚類聚羧酸減水劑：0.8份；調凝劑：0.5份；水：50份。調凝劑為葡萄糖酸鈉：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.32:0.7:2.1的混合物。
舉例3
隔震支座，施工步驟為：1)預定位：放線定位並安裝定位螺栓籠；2)綁紮混凝土基鋼筋；3)安裝混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)調平螺母220定位找平；6)澆築混凝土基；7)安裝下埋板。
其中，3D列印混凝土配方為：水泥：120份；矽灰：77份；膨脹蛭石粉：12份；機制砂：480份；石灰石粉：0.05份；保塑劑：0.1份；醚類聚羧酸減水劑：1.0份；調凝劑：0.3份；水：46份。調凝劑為葡萄糖酸鈉：酒石酸：石膏：石灰＝1:0.31:0.78:2.5的混合物。
以下對現有技術中的隔震支座的施工工法舉例如下：
對比例1
採用混凝土攪拌站生產的C30普通混凝土，施工工法為：
定位放線→綁紮混凝土基鋼筋→混凝土基模板安裝→下埋板安裝固定→混凝土澆築與振搗。
對比例2
採用混凝土攪拌站生產的C30細石混凝土，施工工法為：
定位放線→綁紮混凝土基鋼筋→混凝土基模板安裝→下埋板安裝固定→混凝土澆築與振搗。
對比例3
採用混凝土攪拌站生產的C30自密實混凝土，施工工法為：
定位放線→綁紮混凝土基鋼筋→混凝土基模板安裝→下埋板安裝固定→混凝土澆築與振搗。
對比例4
採用3D混凝土列印施工，施工工法為：
1)預定位：放線定位並安裝定位螺栓籠；2)綁紮混凝土基鋼筋；3)安裝混凝土基模板；4)木定位板二次定位；5)調平螺母220定位找平；6)澆築混凝土基；7)安裝下埋板。
其中，3D列印混凝土配方為：水泥：115份；粉煤灰：77份；沸石粉：13份；機制砂：380份；雲母粉：0.04份；保塑劑：0.08份；醚類聚羧酸減水劑：0.8份；調凝劑：0.4份；水：42份。調凝劑為葡萄糖酸鈉。
將實施例1-3與對比例1-4進行混凝土含氣量、凝結時間和揭板孔隙率測定，結果見表1，其中，揭板孔隙率的測定方法為：
1)模板拆除：混凝土基澆築完成後的一周對模板進行拆除，拆除過程中先將下埋件下面的螺母擰下，隨後用撬槓對下埋板的四個角進行反覆撬動直至埋件可以取出；
2)孔洞測繪：將拆除下埋板後的支座表面進行信息採集，用cad繪圖軟體將相片中的孔洞進行標定，並對孔洞率進行測算。
其中，圖6為舉例1-3的揭板孔隙測繪圖；圖7為對比例1的揭板孔隙測繪圖；圖8為對比例2的揭板孔隙測繪圖；圖9為對比例3的揭板孔隙測繪圖。
由檢測結果可以看到，雖然3D列印混凝土含氣量比普通混凝土含氣量高，但其氣泡均被封閉於混凝土內，無氣泡上浮導致混凝土與下埋板界面孔隙，對比例4由於混凝土凝結時間過長，導致混凝土坍塌，無法進行揭板孔隙率檢測。
最後應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的範圍。