一种新型再生块体混凝土预制装配式构造柱

1.本实用新型涉及构造柱施工技术领域，特别涉及一种新型再生块体混凝土预制装配式构造柱。


背景技术：

2.构造柱是砌体结构和填充墙的重要抗震措施，能有效控制墙体开裂的产生，显著提高墙体在各种荷载作用下的稳定性和强度，使得墙体的整体性和结构的刚度大大增加，可以抵抗较大振动荷载对房屋引起的不利影响。构造柱结构是在砌体房屋墙体的规定部位，按构造配筋，并按先砌墙后浇灌混凝土柱的施工顺序制成的混凝土柱，构造柱不是主要的承重结构，无须承担竖向荷载，主要承担来自横向的抗剪以及发挥抗震的作用。
3.目前，现场使用的构造柱多为现浇，但是现浇构造柱存在两个问题。一是现浇构造柱的不易振捣，导致构造柱质量不行，容易出现蜂窝、麻面；二是构造柱顶部与梁板之间难以连接且施工困难，这导致人工成本大大增加，甚至高于材料费。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型再生块体混凝土预制装配式构造柱，与传统构造柱做法全现浇相比，由于本实用新型在工厂将各节段预制完成后，才进行现场拼装灌浆，加快了安装时间，节省了人工成本。
5.本实用新型的技术方案为：一种新型再生块体混凝土预制装配式构造柱，包括顶部灌浆模板、上部节段、中间节段和下部节段；
6.所述上部节段、中部节段和下部节段均包括内纵筋、内箍筋、侧向入墙钢筋、废弃混凝土块体和普通混凝土，所述内纵筋和内箍筋绑扎形成钢筋笼，侧向入墙钢筋贯穿钢筋笼，废弃混凝土块体位于钢筋笼内，普通混凝土包覆钢筋笼和废弃混凝土块体，上部节段的内纵筋延伸出上部节段的上下两个端面，中部节段和下部节段的内纵筋均延伸出中部节段和下部节段的下端面；
7.所述上部节段和中部节段的上下两端均设有顶部凹槽和底部凸起，下部节段的上端设有顶部凹槽，中部节段和下部节段的顶面均设有灌胶孔洞，底梁板预设灌胶孔洞，结构胶填充于灌胶孔洞内，下部节段的内纵筋插入底梁板上的灌胶孔洞内，中部节段下端的纵筋插入下部节段的灌胶孔洞内，中部节段的底部凸起嵌入下部节段的顶部凹槽内，上部节段下端的纵筋插入中部节段的灌胶孔洞内，上部节段的底部凸起嵌入中部节段的顶部凹槽内，顶部灌浆模板位于上部节段和顶梁板之间，顶部灌浆模板密封上部节段和顶梁板之间的空间，所述顶部灌浆模板包括围板和封板，所述围板与封板连接形成一个封闭的整体，顶梁板上的纵筋与上部节段的内纵筋绑扎，顶部灌浆模板上安装有pvc单向止回阀，灌浆料通过pvc单向止回阀注入顶部灌浆模板内，完成上部节段和顶梁板的连接。
8.进一步，所述废弃混凝土块体为强度等级c30以上的废弃混凝土经破碎后形成的块状物。
9.进一步，所述普通混凝土为强度等级为c20～c30的天然骨料混凝土或再生骨料混凝土。
10.进一步，所述废弃混凝土块体的尺寸为60-90mm，且废弃混凝土块体对普通混凝土的取代率为20％～30％。
11.进一步，所述顶部灌浆模板采用木丝水泥板制成。
12.进一步，所述顶部凹槽和底部凸起的截面均为矩形。
13.进一步，所述上部节段、中部节段和下部节段的纵向长度为450mm、500mm、550mm或600mm，此纵向长度不计内纵筋的长度。
14.进一步，所述内纵筋的直径为d，灌胶孔洞的深度为20d。
15.上述上部节段、中部节段和下部节段的制作方法为，先将内纵筋和内箍筋绑扎形成钢筋笼，将钢筋笼和侧向入墙钢筋放置于模板内，在钢筋笼内部根据废弃块体取代率放置废弃混凝土块体后，浇筑普通混凝土然后养护，其中，中部节段和下部节段的浇筑前预留pvc管，浇筑4小时后拔出pvc管，以形成灌胶孔洞。
16.上述新型再生块体混凝土预制装配式构造柱的施工方法，其特征在于，预先在底梁板上打灌胶孔洞，结构胶填充于灌胶孔洞内，下部节段的内纵筋插入底梁板上的灌胶孔洞内，再讲中部节段下端的纵筋插入下部节段的灌胶孔洞内，中部节段的底部凸起嵌入下部节段的顶部凹槽内，接着将上部节段下端的纵筋插入中部节段的灌胶孔洞内，上部节段的底部凸起嵌入中部节段的顶部凹槽内，在上部节段和顶梁板之间安装顶部灌浆模板，顶梁板上的纵筋与上部节段的内纵筋绑扎，最后将灌浆料通过pvc单向止回阀注入顶部灌浆模板内，完成上部节段和顶梁板的连接。
17.本实用新型相对于现有技术，具有以下有益效果：
18.(1)与传统构造柱做法全现浇相比，由于本实用新型在工厂将各节段预制完成后，才进行现场拼装座浆/灌浆，加快了安装时间，节省了人工成本。
19.(2)与现有预制构造柱相比，目前现有的预制构造柱都是先制作外壳充当模板，然后现场在拼接好的模板里灌注混凝土制成构造柱，是半预制构造柱，而本实用新型为全预制构造柱，因为工厂预制，浇筑效果好，没有现场浇筑的蜂窝麻面等缺陷。
20.(3)本实用新型材料使用废弃块体再生混凝土可以消耗大量的建筑垃圾，节能环保。同时内部使用直径大小为60～90mm废弃块体再生混凝土作为材料，取代率为20％～30％，可以最大程度的消耗建筑垃圾，节能环保。
21.(4)本实用新型采用以矩形插槽的连接方式，保证了现场拼装的准确性和稳定性，有利于结构胶均匀地填充于拼接处，起到良好的连接和受力性能。
22.(5)本实用新型预制构造柱装置共分为上部节段，中间节段和下部节段，每节段的重量较低，便于运输和现场的吊装施工。
23.(6)本实用新型预制构造柱装置顶部灌浆模板采用的材料是木丝水泥板，该材料能够进行钻孔、打钉、切割等二次加工，便于现场使用和安装，且二次加工的特性能够使其适应在实际安装过程中的各种安装高度误差，且该材料能够在表面进行抹灰。而且采用顶部灌浆模板能够免去传统喇叭口的各种安装、拆卸和凿毛的问题。
24.(7)本实用新型的现场施工顺序为先做构造柱，后砌墙体，构造柱能够在墙体砌筑的过程中起到稳定作用。而且由于先做构造柱，后砌墙体，所以现场施工工作面大，能够采
用机械施工，减少人工成本。
附图说明
25.图1为本实用新型的新型再生块体混凝土预制装配式构造柱的结构示意图。
26.图2为本实用新型的上部节段的结构示意图。
27.图3为本实用新型的中部节段的结构示意图。
28.图4为本实用新型的下部节段的结构示意图。
29.图5为本实用新型的中部节段在浇筑普通混凝土前的结构示意图。
30.图6为本实用新型的顶部灌胶模板的结构示意图。
31.图7为现浇构造柱墙体滞回曲线。
32.图8为预制构造柱墙体滞回曲线。
33.图9为不同的构造柱荷载-位移曲线。
34.图10为不同的构造柱荷载-应变曲线。
35.顶部灌浆模板1、上部节段2、中间节段3、下部节段4、内纵筋51、内箍筋52、侧向入墙钢筋53、废弃混凝土块体54、顶部凹槽61、底部凸起62、灌胶孔洞63、顶梁板7、底梁板8。
具体实施方式
36.下面结合实施例，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
37.实施例
38.如图1所示，本实施例提供了一种新型再生块体混凝土预制装配式构造柱，包括顶部灌浆模板1、上部节段2、两个中间节段3和下部节段4。
39.如图2、图3、图4、图5所示，上部节段、中部节段和下部节段均包括内纵筋51、内箍筋52、侧向入墙钢筋53、废弃混凝土块体54和普通混凝土，内纵筋和内箍筋绑扎形成钢筋笼，侧向入墙钢筋贯穿钢筋笼，废弃混凝土块体位于钢筋笼内，普通混凝土包覆钢筋笼和废弃混凝土块体，上部节段的内纵筋延伸出上部节段的上下两个端面，中部节段和下部节段的内纵筋均延伸出中部节段和下部节段的下端面。本实施例中，所有钢筋为三级钢筋，所用内纵筋直径为12mm，所有内箍筋直径为8mm，所有侧向入墙钢筋直径为12mm。所有节段底部伸出的内纵筋长度均为240mm，所有节段侧向入墙钢筋伸出长度为1000mm，顶梁板预留纵筋伸出长度为200mm，上部节段顶部伸出的内纵筋伸出长度为200mm。
40.如图2、图3、图4、图5所示，上部节段和中部节段的上下两端均设有顶部凹槽61和底部凸起62，顶部凹槽和底部凸起的截面均为矩形，下部节段的上端设有顶部凹槽，中部节段和下部节段的顶面均设有灌胶孔洞63。内纵筋的直径为d，灌胶孔洞的深度为20d。上部节段、中部节段和下部节段的制作方法为，先将内纵筋和内箍筋绑扎形成钢筋笼，将钢筋笼和侧向入墙钢筋放置于模板内，在钢筋笼内部根据废弃块体取代率放置废弃混凝土块体后，浇筑普通混凝土然后养护，其中，中部节段和下部节段的浇筑前预留pvc管，浇筑4小时后拔出pvc管，以形成灌胶孔洞。pvc管的直径为d 8mm，长度为20d 200，埋入深度为20d。在本实施例中，所有节段顶部凹槽内截面尺寸均为长200mm*宽200mm*深20mm，所有节段(下部节段无矩形凸起)底部凸起截面尺寸均为长200mm*宽200mm*高20mm。节段的顶部预留座浆孔洞
直径均为18mm，深度为280mm。底梁板的钻孔直径为18mm，深度为280mm。
41.废弃混凝土块体为强度等级c30以上的废弃混凝土经破碎后形成的块状物，普通混凝土为强度等级为c20～c30的天然骨料混凝土。废弃混凝土块体的尺寸为60-90mm，且废弃混凝土块体对普通混凝土的取代率为20％～30％。在本实施例中，废弃混凝土块体对普通混凝土的取代率为25％，废弃混凝土块体的尺寸为75mm。
42.如图2、图3、图4、图5所示，底梁板8预设灌胶孔洞，结构胶填充于灌胶孔洞内，下部节段的内纵筋插入底梁板上的灌胶孔洞内，中部节段下端的纵筋插入下部节段的灌胶孔洞内，中部节段的底部凸起嵌入下部节段的顶部凹槽内，上部节段下端的纵筋插入中部节段的灌胶孔洞内，上部节段的底部凸起嵌入中部节段的顶部凹槽内，顶部灌浆模板位于上部节段和顶梁板7之间，顶部灌浆模板密封上部节段和顶梁板之间的空间，顶梁板上的纵筋与上部节段的内纵筋绑扎，顶部灌浆模板上安装有pvc单向止回阀，灌浆料通过pvc单向止回阀注入顶部灌浆模板内，完成上部节段和顶梁板的连接。本实施例中的pvc单向止回阀为市面购买，当从进料口将灌浆料灌入时，压力会将可移动式阀门顶开，灌浆料通过阀门后面的灌浆通道并从出料口进入顶部灌浆模板内，完成灌浆后停止灌浆，弹簧会将可移动式阀门顶回堵住进料口，起到防止灌浆料回流的作用。
43.如图6所示，顶部灌浆模板采用木丝水泥板制成，所述顶部灌浆模板包括围板和封板，所述围板和封板通过打钉的方式形成一个封闭的整体。顶部灌浆连接模板长度为240mm，高度为200mm，厚度为20mm。
44.为了满足各种层高要求，方便工厂大批量预制，本实用新型优先设计了四种规格的预制构造柱节段尺寸模数，分别为450mm、500mm、550mm、600mm，搭配可任意调整高度的顶部灌浆连接节段，其中，顶部灌浆连接节段高度优选为200～300mm。
45.当节段尺寸模数为450mm时，可满足建筑层净高2.0～2.1m的使用(4
×
450 200～300＝2.0m～2.1m)；
46.当节段尺寸模数为500mm时，可满足建筑层净高2.2～2.3m的使用(4
×
500 200～300＝2.2m～2.3m)；
47.当节段尺寸模数为550mm时，可满足建筑层净高2.4～2.5m的使用(4
×
550 200～300＝2.4m～2.5m)；
48.当节段尺寸模数为600mm时，可满足建筑层净高2.6～2.7m的使用(4
×
600 200～300＝2.6m～2.7m)；
49.参照规范要求，该四种节段尺寸模数能满足建筑层净高2.0m、2.1m、2.2m、2.3m、2.4m、2.5m、2.6m、2.7m，基本满足所有建筑层净高的要求，若出现建筑层净高更高的设计，可向工厂定制所需的节段尺寸，节段尺寸为建筑层净高扣除200～300mm顶部灌浆连接节段后的四分之一。
50.图7为现浇构造柱墙体滞回曲线，图8为预制构造柱墙体滞回曲线，结果表明，预制构造柱墙体的极限承载力是现浇构造柱墙体的70％，延性是现浇墙的2.2倍，耗能能力更强。
51.图9和图10为不同构造柱的荷载-位移曲线和荷载-应变曲线，两个采用坐浆料的普通混凝土装配式构造柱(gzz-zjj-pt-1、gzz-zjj-pt-2),采用座浆料的再生块体混凝土装配式构造柱(gzz-zjj-zs-1)，采用灌浆料的普通混凝土装配式构造柱(gzz-gjl-pt-2),
采用灌浆料的再生块体混凝土装配式构造柱(gzz-gjl-zs-1)，现浇的构造柱(gzz-xj)。
52.实验结论:(1)预制构造柱在极限承载力与初始刚度方面，使用再生块体混凝土的拼接构造柱与使用商品混凝土的拼接构造柱的承载力和初始刚度相近，因此再生块体混凝土可作为预制构造柱的材料。
53.(2)预制构造柱与现浇构造柱相比，极限承载力下降约32％，初始刚度下降约7.7％，但因框架结构内构造柱为非承重构件，对受力性能要求不高，因此预制构造柱完全满足性能使用要求。
54.如上所述，便可较好地实现本实用新型，上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；即凡依本实用新型内容所作的均等变化与修饰，都为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。