一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置及其预裂方法与流程

文档序号:32349199发布日期:2022-11-26 12:20阅读:124来源:国知局
一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置及其预裂方法与流程

1.本发明涉及建筑工程技术领域,特别地是一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置及其预裂方法。


背景技术:

2.近年来,随着交通量的暴增,公路桥梁水泥路面病害增多,公路改扩建工程也越来越多,在公路桥梁改扩建过程中,需要先对交通构造物进行局部或全部拆除。在钢筋混凝土交通构造物的拆除工程中,传统的机械、爆破破碎方式产生的巨大冲击波会对周边建筑物及本建筑物非破拆区产生很大的安全隐患,混凝土碎石飞溅则危及一线作业人员人身安全,粉尘的产生也会给环境带来很多不利影响。
3.静态破碎技术是近几年发展起来的一种新型混凝土破碎技术,其原理是利用混凝土膨胀剂膨胀作用,将介质涨裂。混凝土膨胀剂是一种以高温煅烧的氧化钙为主体,并掺有适量的外加剂共同组成的具有高膨胀性能的非爆破性破碎用粉末状材料,用水调成浆体灌入混凝土钻孔中,随着反应的进行,最终生成的新物质使固相体积增加数倍。在膨胀剂固化过程中,产生的膨胀力逐渐增大,并作用于孔壁,当钻孔周围所受拉应力远大于其抗拉强度时,孔壁周围开始萌生裂纹。在膨胀压力的继续作用下裂纹扩展直至钻孔与钻孔之间裂纹相互贯通。相对于传统的炸药爆破方法、机械拆除方法,膨胀剂破碎混凝土具有无振动、无飞石、无噪声、无有害气体、经济廉价等优点,在混凝土建筑物拆除工程中被广泛应用。
4.由于膨胀剂破碎混凝土对孔的深度有要求,通常情况下膨胀剂灌注后,离钻孔顶部近的地方温度高,顶部膨胀剂固化反应速度快,在顶部形成一定的固化产物封顶,能够抑制膨胀剂向上膨胀溢出,保证膨胀剂固化反应膨胀作用向下、向四周扩展,保证破除效果。
5.使用静态破碎法对混凝土建筑物拆除时,对于桥梁、高速公路等离地高的建筑物浅孔混凝土拆除工程中(如翼缘拆除、防撞墙拆除、路面浅层拆除),由于其拆除对破碎深度有一定要求,仅需破拆混凝土结构浅层的混凝土,保留其他深度混凝土。而由于孔洞较浅,顶部与底部无法产生温度差异,顶部和底部的膨胀剂同时固化反应,反应速度相当,膨胀剂固化产物从顶部溢出,膨胀剂无法发挥膨胀破碎作用。同时,传统膨胀剂破除时无法保证膨胀剂膨胀致裂的方向和范围,容易导致膨胀范围过大过深,可能会对本需保留的混凝土进行了破碎。因此,开发一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置及其预裂方法是非常具有工程意义的。


技术实现要素:

6.本发明的目的在于为翼缘、防撞墙、路面等仅需浅层、浅孔拆除工程,提供一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置及其预裂方法,不仅破拆效率大幅提升,节省劳动力,而且破拆力度、破拆范围、破拆深度可控,实现精准破拆。
7.本发明通过以下技术方案实现的:
8.一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置,其中:包括上端板、下底板和螺杆;所述上
端板中部为圆形中空用于放置所述螺杆;所述上端板的上端面与所述螺杆之间设置有第一螺栓;所述第一螺栓不固定,随时可取下更换,通过转动所述螺杆将所述上端板固定锁死,使得所述上端板与混凝土表面齐平;所述下底板的上端面中部固定设置有第二螺栓;所述下底板通过转动所述螺杆连接固定锁死。
9.进一步地,所述第一螺栓与所述螺杆连接处、所述第二螺栓与所述螺杆连接处均设置有防漏浆结构;所述防漏浆结构包括密封弹片以及位于密封弹片上方的环形挡圈;所述密封弹片的一侧与所述上端板或所述下底板连接;所述密封弹片的另一侧连接环形挡圈。
10.进一步地,所述螺杆为t字形,所述上端螺杆设置有转动杆;所述螺杆位于所述上端板、下底板中心,与所述上端板、下底板之间呈垂直设置。
11.进一步地,所述上端板的直径大于钻孔孔径。
12.进一步地,所述下底板的直径小于钻孔孔径,所述下底板与所述上端板呈水平对称设置。
13.进一步地,所述螺杆长度大于钻孔深度。
14.进一步地,所述上端板为圆形板或矩形板;所述上端板的厚度为1-10cm。
15.进一步地,所述下底板为圆形板;所述下底板的厚度为1-10cm。
16.进一步地,一种用于浅孔混凝土破碎的预裂方法,包括以下步骤:
17.步骤s1、根据钢筋检测仪扫描确定混凝土结构内部钢筋位置,对待处理混凝土表面进行钻孔定位,采用冲击钻或冲击锤或钻孔机对钢筋混凝土结构定位点钻孔;深度、孔距、孔径根据实际工程需要进行调整;钻孔深度为10-30mm,钻孔孔距为250-500mm,钻孔位置与非破拆区域保持一定的距离,防止预裂破坏非破拆区混凝土结构;
18.步骤s2、清理钻孔后产生的混凝土碎石以及灰尘,保证孔洞内部干净、干燥,将下底板和螺杆固定锁死,放置于孔洞内,并调整装置位置,保证下底板与钻孔底部齐平,螺杆与下底部垂直,同时将上端板置于螺杆上部,但不固定;
19.步骤s3、调配膨胀剂,并将膨胀剂缓慢注入孔洞内,灌满为止;其中,膨胀剂采用高效无声破碎剂,破碎剂和水的比例为1:3,迅速搅拌均匀成糊状;
20.步骤s4、装药后,转动螺杆的转动杆,固定锁死上端板,使上端板与混凝土表面齐平,防止膨胀剂溢出或喷出;
21.步骤s5、灌注膨胀剂及安装辅助装置后,静待混凝土构筑物涨裂破碎;装药后5-8小时混凝土结构即可自然开裂,在混凝土结构未自然开裂时不可近距离观看;雨天施工注意覆盖,避免高温,低温情况下用15℃-25℃温水搅合,膨胀力可达到50-500mpa,使混凝土开裂,产生裂纹;
22.步骤s6、混凝土结构开裂后,拆除螺杆及上端板,使用80mpa以上压力高压水枪对其破碎,将混凝土碎块冲破;
23.步骤s7、混凝土结构破碎后,回收辅助装置。
24.本发明的有益效果:
25.1、通过本发明提供的方法和辅助装置,能够对浅层钢筋混凝土结构进行快速破拆,与传统破拆方法相比,不仅破拆效率大幅提升,节省劳动力,而且破拆力度、破拆范围、破拆深度可控,实现精准破拆。
26.2、本发明提供的方法,结合了混凝土静态破碎和水射流破碎两种方法,在破碎前进行钻孔和灌注膨胀剂,使混凝土内部先产生开裂和裂纹,再使用水射流破碎,降低能耗,提高功效。
27.3、本发明提供的辅助装置,通过设置的下底板,膨胀剂膨胀作用时,膨胀力不会向下扩展,保证破除深度以下的混凝土不会被破坏;通过设置的上端板,膨胀剂作用时,避免因为浅孔无温度差异,顶、底部的膨胀剂同时反应,反应速度相当,无法在顶部形成封顶而导致膨胀剂溢出的情况;上下板同时作用,能保证膨胀剂作用时,产生的膨胀力只会向四周扩展,保证破除效果。
28.4、本发明提供的辅助装置,上端板与下底板之间通过螺杆连接,能够适应不同深度需求的膨胀剂破除工况,深度可控;上端板与下底板的直径可以通过更换板的方式进行调整,以适应不同直径需求的钻孔。
附图说明
29.图1为本发明实施例用于浅孔混凝土破碎的辅助装置结构示意图。
30.附图中:1-混凝土;2-膨胀剂;3-下底板;4-螺杆;5-上端板。
具体实施方式
31.下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
32.需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、上端、下端、顶部、底部
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
33.在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征;另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
35.如图1所示,一种用于浅孔混凝土破碎的辅助装置,其中:包括上端板5、下底板3和螺杆4;所述上端板5中部为圆形中空用于放置所述螺杆4;所述上端板5的上端面与所述螺杆4之间设置有第一螺栓;所述第一螺栓不固定,随时可取下更换,通过转动所述螺杆4将所述上端板5固定锁死,使得所述上端板5与混凝土1表面齐平;所述下底板3的上端面中部固定设置有第二螺栓;所述下底板3通过转动所述螺杆4连接固定锁死。
36.具体的,本实施例方案中,所述第一螺栓与所述螺杆4连接处、所述第二螺栓与所述螺杆4连接处均设置有防漏浆结构;所述防漏浆结构包括密封弹片以及位于密封弹片上方的环形挡圈;所述密封弹片的一侧与所述上端板5或所述下底板3连接;所述密封弹片的另一侧连接环形挡圈。
37.具体的,本实施例方案中,所述螺杆4为t字形,所述上端螺杆4设置有转动杆;所述螺杆4位于所述上端板5、下底板3中心,与所述上端板5、下底板3之间呈垂直设置。
38.具体的,本实施例方案中,所述上端板5的直径大于钻孔孔径。
39.具体的,本实施例方案中,所述下底板3的直径小于钻孔孔径,所述下底板3与所述上端板5呈水平对称设置。
40.具体的,本实施例方案中,所述螺杆4长度大于钻孔深度。
41.具体的,本实施例方案中,所述上端板5为圆形板或矩形板;所述上端板5的厚度为1-10cm。
42.具体的,本实施例方案中,所述下底板3为圆形板;所述下底板3的厚度为1-10cm。
43.具体的,本实施例方案中,一种用于浅孔混凝土破碎的预裂方法,包括以下步骤:
44.步骤s1、根据钢筋检测仪扫描确定混凝土1结构内部钢筋位置,对待处理混凝土1表面进行钻孔定位,采用冲击钻或冲击锤或钻孔机对钢筋混凝土结构定位点钻孔;深度、孔距、孔径根据实际工程需要进行调整;钻孔深度为10-30mm,钻孔孔距为250-500mm,钻孔位置与非破拆区域保持一定的距离,防止预裂破坏非破拆区混凝土结构;
45.步骤s2、清理钻孔后产生的混凝土碎石以及灰尘,保证孔洞内部干净、干燥,将下底板3和螺杆4固定锁死,放置于孔洞内,并调整装置位置,保证下底板3与钻孔底部齐平,螺杆4与下底部垂直,同时将上端板5置于螺杆4上部,但不固定;
46.步骤s3、调配膨胀剂2,并将膨胀剂2缓慢注入孔洞内,灌满为止;其中,膨胀剂2采用高效无声破碎剂,破碎剂和水的比例为1:3,迅速搅拌均匀成糊状;
47.步骤s4、装药后,转动螺杆4的转动杆,固定锁死上端板5,使上端板5与混凝土1表面齐平,防止膨胀剂2溢出或喷出;
48.步骤s5、灌注膨胀剂2及安装辅助装置后,静待混凝土构筑物涨裂破碎;装药后5-8小时混凝土结构即可自然开裂,在混凝土结构未自然开裂时不可近距离观看;雨天施工注意覆盖,避免高温,低温情况下用15℃-25℃温水搅合,膨胀力可达到50-500mpa,使混凝土开裂,产生裂纹;
49.步骤s6、混凝土结构开裂后,拆除螺杆4及上端板5,使用80mpa以上压力高压水枪对其破碎,将混凝土碎块冲破;
50.步骤s7、混凝土结构破碎后,回收辅助装置。
51.操作步骤:钻孔并清理孔洞

安装辅助装置

调配膨胀剂2并灌注

安装上端板5并锁住

开裂

水射流破除

回收辅助装置。
52.工作原理:混凝土膨胀剂与水调成浆体灌入混凝土孔洞内,随着反应的进行,生成的新物质使固相体积增加数倍,膨胀剂2固化过程中,产生的膨胀剂2逐渐增大。由于上下端板的阻挡,产生的膨胀力不会向下扩展,也不会向上溢出,产生的膨胀力只会向四周扩展,并作用于孔壁上。当孔洞周围的混凝土所受拉应力大于其抗拉强度时,孔壁四周产生裂纹,在膨胀力作用下裂纹继续扩展,直至与其他孔洞的裂纹贯通,达到膨胀剂混凝土涨裂破碎
效果。
53.本发明提供的辅助装置主要包括上端板5、下底板3、螺杆4三个部件,各部件之间的位置及连接关系是:
54.上端板5位于整个装置的上部,采用包括但不局限于圆形板、矩形板等形式,厚度为1-10cm,根据膨胀剂2的用量确定厚度,其具备一定的厚度,保证在膨胀剂2膨胀作用下不变形。上端板5为模块化配件,根据实际钻孔大小更换不同尺寸的端板,以适应不同孔径的钻孔。上端板5的大小大于钻孔孔径,防止掉落于钻孔内和膨胀剂2从缝隙溢出的情况。上端板5中间为圆形中空,放置螺杆4,上端板5上端与螺杆4之间设置有螺栓,螺栓不固定,随时可取下更换,通过转动螺杆4能够将上端板5固定锁死,保证上端板5与混凝土表面齐平,在膨胀力作用下不会产生位移。其作用是避免由于孔深较小,钻孔内无法产生温度差异,顶、底部膨胀剂2同时反应,反应速度相当时,顶部无法及时产生封顶物质,膨胀过程中膨胀剂2从孔口溢出,而无法破碎的情况;起到阻挡膨胀及固化反应物向上溢出,保证破碎效果的作用。
55.下底板3位于整个装置的底部,采用圆形板的形式,呈圆盘状,下底板3中间不镂空,厚度为1-10cm,根据膨胀剂2的用量确定厚度,其具备一定的厚度,保证在膨胀剂2膨胀作用下不变形。下底板3为模块化配件,根据实际钻孔大小更换不同尺寸的底板,以适应不同孔径的钻孔。下底板3的大小略小于钻孔孔径,与上端板5呈水平对称关系。板上端设置有螺栓,螺栓与下底板3固定,安装在下底板3中部。下底板3上端通过转动螺杆4连接固定锁死。其作用是保证膨胀剂2膨胀作用时,膨胀力不会向下扩展,对需要保留的混凝土产生破坏。上端板5与下底板3之间采用平行放置形式,阻挡膨胀剂2向上或向下作用,只能向四周扩展,对四周混凝土涨裂破坏。
56.螺杆4为t字形,上端为转动杆。位于上端板5与下底板3中心,与上端板5和下底板3之间呈垂直放置形式,螺杆4长度长于钻孔深度,通过上端的转动杆,能够调节上端板5和下底板3之间的距离,以匹配不同钻孔深度的工况,上端板5和下底板3间范围内的螺杆4四周填充膨胀剂2,螺杆4与上端板5和下底板3之间通过螺栓固定锁死,防止膨胀过程中发生位移,同时设置的转动杆能够省力固定上端板5和下底板3,通过扭动转动杆,将上端板5和下底板3锁死。
57.上下板螺栓处还设置有防漏浆结构,防漏浆结构包括密封弹片以及位于密封弹片上方的环形挡圈,密封弹片的一侧与端板连接,密封弹片的另一侧连接环形挡圈。其作用是防止膨胀剂2从螺栓与板的缝隙中溢出,或在螺栓处发生膨胀作用,使螺栓变形,无法拆卸,密封弹片和环形挡圈的配合能够很好地防止漏浆,起到密封作用。
58.实施案例:
59.某高速公路改扩建工程中,为了扩充车道,需要将原有翼缘拆除,暴露钢筋,拆除深度为30cm,采用钻孔灌注膨胀剂破碎混凝土方式,拆除过程中,由于孔洞深度较小,高速公路上温度高,膨胀剂2反应速度快,底部和顶部膨胀剂2同时反应,膨胀剂2无法在顶部端口形成阻挡,导致膨胀剂2溢出,无法保证膨胀剂破碎混凝土。
60.解决方法为:
61.(1)根据钢筋检测仪扫描确定混凝土结构内部钢筋位置,对待处理混凝土表面进行钻孔定位(避开钢筋),采用冲击钻对钢筋混凝土结构定位点径向钻孔,钻孔深度30mm,钻
孔孔距300mm,钻孔位置与非破拆区域保持1000mm距离,防止预裂破坏非破拆区混凝土结构;
62.(2)清理钻孔后产生的混凝土碎石、灰尘等杂质,保证孔洞内部干净、干燥,将下底板3和螺杆4固定锁死,放置于孔洞内,并调整装置位置,保证下底板3与钻孔底部齐平,螺杆4与下底部垂直,同时将上端板5置于螺杆4上部,但不固定;
63.(3)调配膨胀剂,并将膨胀剂缓慢注入孔洞内,灌满为止。其中,膨胀剂采用高效无声破碎剂,破碎剂和水的比例为1:3,迅速搅拌均匀成糊状。
64.(4)装药后,转动螺杆4的转动杆,固定锁死上端板5,使上端板5与混凝土表面齐平,防止膨胀剂溢出或喷出;
65.(5)灌注膨胀剂及安装辅助装置后,静待7小时,待破碎混凝土构筑物产生裂纹;
66.(6)混凝土结构开裂后,拆除螺杆4及上端板5,使用高压水枪对其破碎,将混凝土碎块冲破;
67.(7)混凝土结构破碎后,回收辅助装置。
68.本发明的有益效果:
69.1、通过本发明提供的方法和辅助装置,能够对浅层钢筋混凝土结构进行快速破拆,与传统破拆方法相比,不仅破拆效率大幅提升,节省劳动力,而且破拆力度、破拆范围、破拆深度可控,实现精准破拆。
70.2、本发明提供的方法,结合了混凝土静态破碎和水射流破碎两种方法,在破碎前进行钻孔和灌注膨胀剂,使混凝土内部先产生开裂和裂纹,再使用水射流破碎,降低能耗,提高功效。
71.3、本发明提供的辅助装置,通过设置的下底板3,膨胀剂膨胀作用时,膨胀力不会向下扩展,保证破除深度以下的混凝土不会被破坏;通过设置的上端板5,膨胀剂作用时,避免因为浅孔无温度差异,顶、底部的膨胀剂同时反应,反应速度相当,无法在顶部形成封顶而导致膨胀剂溢出的情况;上下板同时作用,能保证膨胀剂作用时,产生的膨胀力只会向四周扩展,保证破除效果。
72.4、本发明提供的辅助装置,上端板与下底板之间通过螺杆连接,能够适应不同深度需求的膨胀剂破除工况,深度可控;上端板与下底板的直径可以通过更换板的方式进行调整,以适应不同直径需求的钻孔。
73.以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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