(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111719772 A(43)申请公布日 2020.09.29
(21)申请号 202010682985.6(22)申请日 2020.07.15
(71)申请人 唐山冀东发展燕东建设有限公司
地址 064000 河北省唐山市丰润区西杨家
营村
申请人 中建科技长春有限公司(72)发明人 马国荣 王海强 毕海清 付天利
田立柱 向以川 牛通宇 李勇 冯艾东 刘佳 褚明俭 孙均 赵占领 张婷 魏金星 姚晶晶 贾信志 (74)专利代理机构 唐山永和专利商标事务所
13103
代理人 张皓清
权利要求书2页 说明书5页 附图15页
(51)Int.Cl.
E04C 3/34(2006.01)B28B 19/00(2006.01)
CN 111719772 A(54)发明名称
钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱及其制作方法(57)摘要
本发明涉及钢结构装配式建筑施工工程领域，具体是一种装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱及其制作方法。包括钢管柱，其特征在于：钢管
钢管柱内部浇柱的顶板上开有灌浆孔和振捣孔，
注有混凝土层，且上下对接端均留有对接空腔，位于下方的对接空腔内设置有用于封堵混凝土层的异形封板，异形封板上分别设置有与下方的对接空腔贯通的预制观测管和预制灌浆管，预制观测管和预制灌浆管分别连接钢管柱两侧臂上的钢柱观测透气孔和钢柱灌浆孔。本发明钢管混凝土柱工厂预制灌浆，根据施工现场需求，在工厂内完成钢管混凝土柱的提前预制，预制件运输到现场后将钢管混凝土柱吊装就位，实现钢柱工厂预制灌浆，加快项目施工进度，提升项目整体装配率。
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权 利 要 求 书
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1.一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱，包括钢管柱，其特征在于：钢管柱的顶板上开有灌浆孔和振捣孔，钢管柱内部浇注有混凝土层，且上下对接端均留有对接空腔，位于下方的对接空腔内设置有用于封堵混凝土层的异形封板，异形封板上分别设置有与下方的对接空腔贯通的预制观测管和预制灌浆管，预制观测管和预制灌浆管分别连接钢管柱两侧臂上的钢柱观测透气孔和钢柱灌浆孔。
2.根据权利要求1所述的钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱，其特征在于：异形封板呈向上凸起的帽型结构，预制观测管和预制灌浆管分别焊接在异形封板的凸起部。
3.一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）制作钢管柱：在矩形管钢柱的顶板上开有灌浆孔和振捣孔，在矩形管钢柱内焊接用于封堵混凝土层的异形封板，异形封板下方形成对接空腔，在异形封板上预先焊接贯通下方对接空腔的预制观测管和预制灌浆管，预制观测管和预制灌浆管分别与矩形管钢柱侧壁上开设的钢柱观测透气孔和钢柱灌浆孔对接，钢柱观测透气孔用于在灌注过程中排气以及观测灌浆是否密实，钢柱灌浆孔用于两个钢管柱对接焊接完成后对预留对接空腔进行高压注浆；（2）灌浆：采用带搅拌30型混凝土输送泵配合辅助钢漏斗进行，将小型输送泵提前调试准备就位，再将检查合格后的上述矩形管钢柱安装在安全操作平台上并固定牢固，小型输送泵至操作平台上侧必须采用原机标配铁管，平台上侧弯头转接头处应采用带管头黑色高压专用软管进行牢固链接，将外径不大于φ90的高压专用软管伸入到矩形管钢柱顶板上的灌浆孔里200mm左右位置，并将灌浆管口必须垂直对准下侧隔板的灌浆孔处，做到能将大量混凝土通过灌浆孔处直接到钢柱底部，利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能压力达到密室度的质量要求；矩形管钢柱浇灌前，应先将直径为50mm的超长型震捣棒插入至矩形管钢柱底部处约200mm位置，并采用9m~12m加长型振动棒进行有效合理振捣，边振边拔，随浇捣高度上升，一次浇灌高度不宜大于1.5m必须进行停泵振捣，每次振捣时间由专人控制在60S左右或每次振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止，在进行下一次的1.5m高灌注，以此类推将整根矩形管钢柱灌注完成，浇筑过程中要采用敲击法实时跟踪检测，必须确保灌浆过程中的柱内混凝土的设计强度及密实度；单节柱内混凝土浇筑须连续进行，至单节柱顶下200mm处，使得矩形管钢柱上端同样形成对接空腔，且中途不得停灌，必须一次性全部浇筑完成，如遇到有特殊情况暂停时，采用提前准备的措施钢漏斗利用人工及时一次性浇筑完成，以此类推完成整根钢管混泥土柱的工厂预制灌注，灌注完毕已振捣好的部位要及时采用管外敲击法或非金属超声波检测法来检测密实度，如管外敲击法检测有不密实或有缺陷处要及时采取加大振捣力度或必要时采取外力夯实处理措施，最终确保工厂预制钢管混泥土柱的灌浆整体质量符合设计及相关规范要求。
4.根据权利要求3所述的钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱的制作方法，其特征在于，浇筑的混凝土为C55微膨胀混凝土，其配方包括以下重量份数的成分：水泥1份，砂1.65份，石子3.19份，水0.5份，防冻剂0.043份，粉煤灰0.143份，矿粉0.286份，UEA微膨剂0.1份。
5.根据权利要求3所述的钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱的制作方法，其特征在于：按照实验室配合比由质量管理部对灌浆的混凝土原材料进行严格检查，检查合格
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后由技术中心并对各项原材料计量进行严格把控，核心工厂根据最终配合比进行混泥土上料搅拌，最终由技术中心组织其他部门共同配合对混泥土进行塌落度及扩展度试验，配合比一切指标及参数全部正常，混泥土试验检测合格无误后才可进行正式灌浆，在控制室搅拌好的混凝土等待时间控制在15分钟以内，从混凝土搅拌好至正式钢柱浇筑时间控制在30分钟以内，采用不带搅拌的小型输送泵时必须在上侧下料钢漏斗处增加自动搅拌功能。
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钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及钢结构装配式建筑施工工程领域，具体是一种装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱及其制作方法。
背景技术
[0002]在工业与民用建筑工程中，大多工程浇筑方式采用混凝土现场浇筑，因其施工程序多，难度大，在施工中容易出现质量问题，如灌浆不密实等；现场浇筑受气候影响较大且对施工人员的技术水平和管理人员的管理水平均具有较高要求。
发明内容
[0003]本发明旨在解决上述问题，从而提供一种装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱及其制作方法，改变混凝土现场浇筑方式，减少施工程序，降低施工难度，规避在施工中容易出现质量问题，如灌浆不密实等。减少现场浇筑受气候影响程度，降低对施工人员的技术水平和管理人员的管理水平均的要求。[0004]本发明解决所述问题，采用的技术方案是：
一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱，包括钢管柱，其特征在于：钢管柱的顶板上开有灌浆孔和振捣孔，钢管柱内部浇注有混凝土层，且上下对接端均留有对接空腔，位于下方的对接空腔内设置有用于封堵混凝土层的异形封板，异形封板上分别设置有与下方的对接空腔贯通的预制观测管和预制灌浆管，预制观测管和预制灌浆管分别连接钢管柱两侧臂上的钢柱观测透气孔和钢柱灌浆孔。[0005]优选地，异形封板呈向上凸起的帽型结构，预制观测管和预制灌浆管分别焊接在异形封板的凸起部。
[0006]一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱的制作方法，包括如下步骤：
（1）制作钢管柱：在矩形管钢柱的顶板上开有灌浆孔和振捣孔，在矩形管钢柱内焊接用于封堵混凝土层的异形封板，异形封板下方形成对接空腔，在异形封板上预先焊接贯通下方对接空腔的预制观测管和预制灌浆管，预制观测管和预制灌浆管分别与矩形管钢柱侧壁上开设的钢柱观测透气孔和钢柱灌浆孔对接，钢柱观测透气孔用于在灌注过程中排气以及观测灌浆是否密实，钢柱灌浆孔用于两个钢管柱对接焊接完成后对预留对接空腔进行高压注浆；
（2）灌浆：采用带搅拌30型混凝土输送泵配合辅助钢漏斗进行，将小型输送泵提前调试准备就位，再将检查合格后的上述矩形管钢柱安装在安全操作平台上并固定牢固，小型输送泵至操作平台上侧必须采用原机标配铁管，平台上侧弯头转接头处应采用带管头黑色高压专用软管进行牢固链接，将外径不大于φ90的高压专用软管伸入到矩形管钢柱顶板上的灌浆孔里200mm左右位置，并将灌浆管口必须垂直对准下侧隔板的灌浆孔处，做到能将大量混凝土通过灌浆孔处直接到钢柱底部，利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能压力达到密室度的质量要求；矩形管钢柱浇灌前，应先将直径为50mm的超长型震捣棒插入至矩形管
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钢柱底部处约200mm位置，并采用9m~12m加长型振动棒进行有效合理振捣，边振边拔，随浇捣高度上升，一次浇灌高度不宜大于1.5m必须进行停泵振捣，每次振捣时间由专人控制在60S左右或每次振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止，在进行下一次的1.5m高灌注，以此类推将整根矩形管钢柱灌注完成，浇筑过程中要采用敲击法实时跟踪检测，必须确保灌浆过程中的柱内混凝土的设计强度及密实度；单节柱内混凝土浇筑须连续进行，至单节柱顶下200mm处，使得矩形管钢柱上端同样形成对接空腔，且中途不得停灌，必须一次性全部浇筑完成，如遇到有特殊情况暂停时，采用提前准备的措施钢漏斗利用人工及时一次性浇筑完成，以此类推完成整根钢管混泥土柱的工厂预制灌注，灌注完毕已振捣好的部位要及时采用管外敲击法或非金属超声波检测法来检测密实度，如管外敲击法检测有不密实或有缺陷处要及时采取加大振捣力度或必要时采取外力夯实处理措施，最终确保工厂预制钢管混泥土柱的灌浆整体质量符合设计及相关规范要求。[0007]优选地，浇筑的混凝土为C55微膨胀混凝土，其配方包括以下重量份数的成分：水泥1份，砂1.65份，石子3.19份，水0.5份，防冻剂0.043份，粉煤灰0.143份，矿粉0.286份，UEA微膨剂0.1份。[0008]优选地，按照实验室配合比由质量管理部对灌浆的混凝土原材料进行严格检查，检查合格后由技术中心并对各项原材料计量进行严格把控，核心工厂根据最终配合比进行混泥土上料搅拌，最终由技术中心组织其他部门共同配合对混泥土进行塌落度及扩展度试验，配合比一切指标及参数全部正常，混泥土试验检测合格无误后才可进行正式灌浆，在控制室搅拌好的混凝土等待时间控制在15分钟以内，从混凝土搅拌好至正式钢柱浇筑时间控制在30分钟以内，采用不带搅拌的小型输送泵时必须在上侧下料钢漏斗处增加自动搅拌功能。
[0009]采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：
①减少现场场地的占用，并且能够降低施工过程造成的噪音、扬尘等不良影响，符合环保理念。
[0010]②在工厂内预制灌浆，养护条件更好，受气候条件制约小，节约项目冬施成本费用，全年四季均可正常施工。
[0011]③提升项目整体施工进度，缩短工期20%，减少项目成本节约10%，提升整体装配效率 10%。
附图说明[0012]图1 是本发明实施例预制钢管混凝土柱主视结构示意图；
图2 是图1中A的局部放大结构示意图；图3 是本发明实施例预制钢管混凝土柱侧视结构示意图；图4 是图3中B的局部放大结构示意图；图5 是本发明实施例预制钢管混凝土柱未灌浆前的主视结构示意图；图6 是图5中C的局部放大结构示意图；图7 是图5中A-A剖视结构示意图；图8 是本发明实施例预制钢管混凝土柱未灌浆前的侧视结构示意图；图9 是图8中D的局部放大结构示意图；
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图10 是本发明实施例异形封板的结构示意图；图11 是图10的仰视结构示意图；图12 是图10的右视结构示意图；图13 是本发明实施例预制钢管混凝土柱生产制作主视结构示意图；图14 是本发明实施例预制钢管混凝土柱生产制作侧视结构示意图；图15 是本发明实施例预制钢管混凝土柱现场对接主视结构示意图；图16 是本发明实施例预制钢管混凝土柱现场对接侧视结构示意图；图中：钢管柱1；顶板2；灌浆孔3；振捣孔4；混凝土层5；对接空腔6；异形封板7；预制观测管8；预制灌浆管9；钢柱观测透气孔10；钢柱灌浆孔11；焊接坡口12；连接板13。[0013]具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。[0014]参见图1至图16，一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱，包括钢管柱1，钢管柱1的顶板2上开有灌浆孔3和振捣孔4，钢管柱1内部浇注有混凝土层5，且上下对接端均留有对接空腔6，位于下方的对接空腔6内设置有用于封堵混凝土层5的异形封板7，异形封板7上分别设置有与下方的对接空腔6贯通的预制观测管8和预制灌浆管9，预制观测管8和预制灌浆管9分别连接钢管柱1两侧壁上的钢柱观测透气孔10和钢柱灌浆孔11。[0015]异形封板7呈向上凸起的帽型结构，预制观测管8和预制灌浆管9分别焊接在异形封板7的凸起部。[0016]钢管柱1的上下对接端均加工有焊接坡口12。[0017]钢管柱1的上下对接端侧壁上均设置有用于对接钢管柱1的连接板13。[0018]一种钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱的制作方法，包括如下步骤：
（1）制作钢管柱1：在矩形管钢柱的顶板2上开有灌浆孔3和振捣孔4，在矩形管钢柱内焊接用于封堵混凝土层5的异形封板7，异形封板7下方形成对接空腔6，在异形封板7上预先焊接贯通下方对接空腔6的预制观测管8和预制灌浆管9，预制观测管8和预制灌浆管9分别与矩形管钢柱侧壁上开设的钢柱观测透气孔10和钢柱灌浆孔11对接，钢柱观测透气孔10用于在灌注过程中排气以及观测灌浆是否密实，钢柱灌浆孔11用于两个钢管柱1对接焊接完成后对预留对接空腔6进行高压注浆；
（2）灌浆：采用带搅拌30型混凝土输送泵配合辅助钢漏斗进行，将小型输送泵提前调试准备就位，再将检查合格后的上述矩形管钢柱安装在安全操作平台上并固定牢固，小型输送泵至操作平台上侧必须采用原机标配铁管，平台上侧弯头转接头处应采用带管头黑色高压专用软管进行牢固链接，将外径不大于φ90的高压专用软管伸入到矩形管钢柱1顶板2上的灌浆孔3里200mm左右位置，并将灌浆管口必须垂直对准下侧隔板的灌浆孔处，做到能将大量混凝土通过灌浆孔处直接到钢柱底部，利用浇筑过程中在高处下抛时产生的动能压力达到密室度的质量要求；矩形管钢柱浇灌前，应先将直径为50mm的超长型震捣棒插入至矩形管钢柱底部处约200mm位置，并采用9m~12m加长型振动棒进行有效合理振捣，边振边拔，随浇捣高度上升，一次浇灌高度不宜大于1.5m必须进行停泵振捣，每次振捣时间由专人控制在60S左右或每次振捣至混凝土表面平齐不再明显下降，不再出现气泡，表面泛出灰浆为止，在进行下一次的1.5m高灌注，以此类推将整根矩形管钢柱灌注完成，浇筑过程中要采用
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敲击法实时跟踪检测，必须确保灌浆过程中的柱内混凝土的设计强度及密实度；单节柱内混凝土浇筑须连续进行，至单节柱顶下200mm处，使得矩形管钢柱上端同样形成对接空腔6，且中途不得停灌，必须一次性全部浇筑完成，如遇到有特殊情况暂停时，采用提前准备的措施钢漏斗利用人工及时一次性浇筑完成，以此类推完成整根钢管混泥土柱的工厂预制灌注，灌注完毕已振捣好的部位要及时采用管外敲击法或非金属超声波检测法来检测密实度，如管外敲击法检测有不密实或有缺陷处要及时采取加大振捣力度或必要时采取外力夯实处理措施，最终确保工厂预制钢管混泥土柱的灌浆整体质量符合设计及相关规范要求。[0019]上述步骤（1）中，预制观测管8、预制灌浆管9与异形封板7要试装合适后再进行焊接；预制灌浆管9及预制观测管8要与钢管柱1侧壁上的钢柱灌浆孔11和钢柱观测透气孔10对正后再焊接；预制灌浆管9及预制观测管8要与钢管柱1焊接密封严实，不得漏气；上述步骤（2）中，钢柱整体工厂实验灌浆前必须先做试块实验合格后进行灌浆；钢柱灌浆时采用导管立灌方法，制作支撑平台；钢柱灌浆时要按照技术措施方案要求进行合理振捣，采用振捣棒及外部贴膜式振捣方式进行；在钢柱灌浆孔11处采用高强灌浆料进行压力灌浆，观测钢柱观测透气孔10出浆为止；
浇筑的混凝土为C55微膨胀混凝土，其配方包括以下重量份数的成分：水泥1份，砂1.65份，石子3.19份，水0.5份，防冻剂0.043份，粉煤灰0.143份，矿粉0.286份，UEA微膨剂0.1份。[0020]按照实验室配合比由质量管理部对灌浆的混凝土原材料进行严格检查，检查合格后由技术中心并对各项原材料计量进行严格把控，核心工厂根据最终配合比进行混泥土上料搅拌，最终由技术中心组织其他部门共同配合对混泥土进行塌落度及扩展度试验，配合比一切指标及参数全部正常，混泥土试验检测合格无误后才可进行正式灌浆，在控制室搅拌好的混凝土等待时间控制在15分钟以内，从混凝土搅拌好至正式钢柱浇筑时间控制在30分钟以内，采用不带搅拌的小型输送泵时必须在上侧下料钢漏斗处增加自动搅拌功能。[0021]首次混泥土必须预留试验试块，批量灌注时需按照混凝土结构工程施工质量验收规范规定的预留相应试块，试块养护时间满足要求后做抗压强度试验，试验合格后取得实验室出具的正式合格报告，最后做好所需资料及整理归档的相关工作；实验柱主体及空腔完成灌浆后要进行探伤射线100%密室度检测；非金属探测仪检测补强。
[0022]本发明两节钢结构装配式住宅工厂预制钢管混凝土柱在现场对接时，首先固定连接板13，并校正对焊接坡口12处焊接，考虑焊接变形控制将钢柱进行对接安装做好竖向投递校正，全熔透一级焊缝焊接，焊缝进行打磨处理光滑，焊接打磨处理并进行焊缝超声波检测合格后并按照安装技术要求喷涂相应防腐涂料做好喷涂防腐，此处采用高压注浆机进行压力灌浆，采用C60高强无收缩微膨胀灌浆料，专人采用非金属探测仪全数检查密室度，为避免封堵影响现场施工无法注浆，钢柱观测透气孔10和钢柱灌浆孔11采用胶带封好。[0023]本发明改变混凝土现场浇筑方式，减少施工程序，降低施工难度，规避在施工中容易出现质量问题，如灌浆不密实等。减少现场浇筑受气候影响程度，降低对施工人员的技术水平和管理人员的管理水平均的要求；本发明高层装配式住宅钢管混凝土柱工厂预制灌浆，根据施工现场需求，在工厂内完成钢管混凝土柱的提前预制，预制件运输到现场后将钢管混凝土柱吊装就位，实现钢柱工厂预制灌浆，加快项目施工进度，提升项目整体装配率，与现有技术相比具有如下优点：
①减少现场场地的占用，并且能够降低施工过程造成的噪音、扬尘等不良影响，符合环
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保理念。
[0024]②在工厂内预制灌浆，养护条件更好，受气候条件制约小，节约项目冬施成本费用，全年四季均可正常施工。
[0025]③提升项目整体施工进度，缩短工期20%，减少项目成本节约10%，提升整体装配效率 10%。
[0026]以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
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