一种分区域膨胀混凝土梁及其施工方法与流程

本发明公开涉及土木建筑工程技术领域，尤其涉及一种分区域膨胀混凝土梁及其施工方法。

背景技术：

普通混凝土梁一般均采用普通混凝土进行浇筑，不惧膨胀性，甚至具有干缩的性质。梁在承受荷载后，梁的支座上部、跨中下部会产生拉应力，使得混凝土开裂。裂缝宽度如果太宽，会加速混凝土内的钢筋锈蚀，影响梁的耐久性。减小梁受力后裂缝的宽度，主动措施通常采用通过预应力钢筋施加预应力，被动措施通常采用增加配筋、添加抗裂纤维等措施。本发明是通过采用局部混凝土自膨胀的方式，减小梁体受力后的裂缝宽度，是一种主动和被动措施相结合的全新措施，形成了一种全新的带自应力的混凝土梁。膨胀混凝土若全截面应用，会使梁产生整体膨胀或伸长，没有外部约束力的情况下，梁不会产生自应力。本发明仅在梁的受力后受拉区域采用膨胀混凝土，这样梁的受压区会与受拉区实现力的平衡，不需要外力平衡，使梁形成自应力，也就是梁在受力后受拉的区域，在没有受力时，其自带压应力。梁在受力后受压的区域，其自带拉应力。这样，在梁体受力后，能和原受力状态相互抵消，使得梁受拉区产生的裂缝较小。

一种膨胀混凝土桩的制作方法(cn1137594)，主要描述了桩采用膨胀混凝土后，既能克服普通混凝土桩因硬化收缩而降低承载力的弊端，又能提高桩与周边土间的摩擦力。

膨胀混凝土灌注桩及其制造方法以及一种混凝土膨胀剂(申请公布号：cn102162244)，是在灌注桩孔中依次交替浇筑普通混凝土和膨胀混凝土，形成竹节状的i型桩；在上述i型桩或膨胀混凝土桩的桩端注浆则形成ii型桩或iii型桩，与普通混凝土灌注桩相比，明显提高单桩灌注桩承载力。

以上两项现有技术，均是用于桩，原理是利用膨胀混凝土体积膨胀后增大与土的摩擦。

密度均匀的膨胀混凝土桩施工装置及施工方法(申请公布号：cn110281351a)，其通过套管收缩挤压内部的膨胀混泥土，通过位于最外层封闭的折叠管内浇筑膨胀混泥土对内层挤压，克服了原桩基膨胀混凝土密度不均匀、不可控的问题。

加强带浇注方法及膨胀混凝土及混凝土无缝施工方法(申请公布号：cn110282921a)，针对在后浇注的膨胀混凝土容易与普通混凝土的结合面存在缝隙的问题，提供了一种增强胶粘强度和防水性能的膨胀混凝土，使得膨胀混凝土与旧混凝土更加不容易分离，使得膨胀混凝土与旧混凝土的结合面更加不容易存在缝隙，还有利于增强膨胀混凝土的防水性能，使得空气中的水分更加不容易侵蚀膨胀混凝土，有利于延长膨胀混凝土的使用寿命。

一种膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工方法(申请公布号：cn109853957a)，采用以膨胀混凝土加强带取代后浇带的连续浇筑无缝施工技术，设计了膨胀加强带以外和以内混凝土中高效能膨胀剂的掺量，避免结构干缩开裂，增加混凝土的密实度。

以上技术，均不能对混凝土梁本身的裂缝提供有针对性的抗裂措施。

大跨、大荷载、空间要求高的场所，其梁的跨度通常较大，梁所受荷载和梁的断面比较大，有的为了控制梁的断面，采用了型钢混凝土梁。但是不管是大断面钢筋混凝土还是型钢混凝土梁，其裂缝通常很难控制。通常在配置满足承载力要求的钢筋数量外，还要增配较多钢筋去满足控制裂缝的要求。而增配的钢筋，是向混凝土梁截面中间的逐层排布的，越靠近混凝土梁截面的中间位置，钢筋利用率就越低。

鉴于上述分析，现有技术所存在的问题是：现有的大断面的混凝土梁要通过额外增设较多钢筋去控制混凝土裂缝，使得钢筋利用率较低，工程造价较高。

为梁设置预应力钢筋，通过张拉预应力筋可以解决部分混凝土梁裂缝的问题。但是预应力的设置，增加了施工工序，也增加了工程造价。通过在混凝土添加纤维，也能解决部分裂缝问题，但是添加纤维会增加混凝土搅拌的难度，影响混凝土浇筑质量，也会一定程度上增加了混凝土的成本。

本发明是在梁的不同区域浇筑膨胀混凝土，形成了自带内力的全新混凝土梁，其内力状态和梁受力状态正好相反，使梁在受力时要先抵消梁本身的内力之后才会给梁产生附加内力。这种全新的混凝土梁，安全可靠，经济合理，施工方便。

技术实现要素：

为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种分区域膨胀混凝土梁及其施工方法。所述技术方案如下：

该分区域膨胀混凝土梁设置有结构柱，所述结构柱之间设置有混凝土梁，所述混凝土梁的断面中包含支座受拉区和跨中受拉区。

在一个实施例中，所述混凝土梁包括分区域膨胀的钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述的分区域膨胀混凝土梁的施工方法，所述分区域膨胀混凝土梁的施工方法包括以下步骤：

步骤一、施工结构柱；

步骤二、进行混凝土梁中的钢筋绑扎，架设混凝土梁模板；

步骤三、分区域浇筑混凝土梁的混凝土，其中支座受拉、跨中受拉区采用膨胀混凝土。

在一个实施例中，在步骤二中，进行钢筋混凝土梁中的钢筋绑扎，或型钢混凝土梁中的型钢连接安装，为分区域浇筑混凝土做准备。

在一个实施例中，在步骤三中，在混凝土梁正常工作中的支座受拉区域浇筑膨胀混凝土，在混凝土梁正常工作中的跨中受拉区域浇筑普通混凝土。

在一个实施例中，所述分区域膨胀混凝土梁的施工方法还包括：待混凝土梁的混凝土达到要求的强度后，拆除混凝土梁下的脚手架和模板。

本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

可减少钢筋混凝土梁的钢筋。一般混凝土梁的钢筋，在满足承载力要求之外，尚须增配5％左右的钢筋，来控制混凝土梁的受拉区因受力产生的裂缝。采用本技术，可将此5％的钢筋全部或部分节省掉。

可减小梁裂缝宽度。在同等条件下，采用本技术的梁比普通钢筋混凝土梁的产生的裂缝宽度会明显减小，大大增加结构的耐久性和使用寿命，减少日后维护成本，从结构的全生命周期上大幅节省造价。

工艺简单，一次施工成型。相对于后张预应力梁，其减少了预应力筋的二次张拉、管道灌浆、封锚等一系列施工工序，节省工期和造价。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本发明提供的分区域膨胀混凝土梁的立面图。

图2是本发明提供的分区域膨胀混凝土梁的断面图。

图3为本发明提供的梁体受力时内力分析图。

附图标记：

1、结构柱；2、混凝土梁；3、支座受拉区；4、跨中受拉区。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本发明所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

该分区域膨胀混凝土梁设置有结构柱，所述结构柱之间设置有钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁，所述钢筋混凝土梁或型钢混凝土梁的断面中包含支座受拉区和跨中受拉区。

分区域膨胀混凝土梁的施工方法包括以下步骤：施工结构柱，然后进行钢筋混凝土梁中的钢筋绑扎，或型钢混凝土梁中的型钢连接安装，并架设好梁的模板；然后浇筑梁的混凝土。梁在正常受力中分为跨中受拉区、支座受拉区。在浇筑混凝土时，在梁正常工作中的支座受拉区域浇筑膨胀混凝土，在梁正常工作中的跨中受拉区域浇筑普通混凝土。

所述支座受拉区和跨中受拉区在浇筑时采用膨胀混凝土。

除支座受拉区3和跨中受拉区4以外的其他区域采用非膨胀混凝土浇筑，是相对于支座受拉区3和跨中受拉区4混凝土的膨胀率低的混凝土。

待梁混凝土达到要求的强度后，拆除梁下的脚手架和模板后，梁的支座受拉区混凝土首先要克服膨胀混凝土产生的自身膨胀，才会出现裂缝。

工作的支座受拉区3、跨中受拉区4，是梁2工作中的主要支座受拉区，产生受拉裂缝的区域。

所述膨胀混凝土，是指混凝土浇筑后，在一定时间内具有体积膨胀特性的混凝土，可按标准《补偿收缩混凝土应用技术规程》(jgj/t178-2009)执行。

所述非膨胀混凝土，是指膨胀率低于上述膨胀混凝土的混凝土，即普通混凝土。

在钢筋混凝土或型钢混凝土梁2的工作支座受拉区浇筑膨胀混凝土，在其他区域浇筑非膨胀混凝土或膨胀率略低的混凝土。浇筑混凝土之后，混凝土固化、拆除梁模板、脚手架之后，混凝土自重及其他荷载直接作用于钢筋混凝土或型钢混凝土梁2上。而此时，支座受拉区3、跨中受拉区4中，承受拉力，混凝土开裂，随着膨胀混凝土的体积膨胀，又将混凝土裂缝填满。或是膨胀混凝土拆除脚手架之前先膨胀，使其在这个区域产生压力，然后混凝土开裂之前，要先克服混凝土的膨胀压力，才会开展裂缝。

本发明可有效降低钢筋混凝土或型钢混凝土梁中裂缝数量和裂缝宽度，同时增加型钢混凝土梁中相对靠截面中部的型钢的材料利用率，同样截面同样受力的钢筋混凝土或型钢混凝土梁，采用这种技术，可以有减小材料的用量。

本发明是通过采用局部混凝土自膨胀的方式，减小梁体受力后的裂缝宽度，是一种主动和被动措施相结合的全新措施，形成了一种全新的带自应力的混凝土梁。本发明仅在梁的受力后受拉区域采用膨胀混凝土，这样梁的受压区会与受拉区实现力的平衡，不需要外力平衡，使梁形成自应力，也就是梁在受力后受拉的区域，在没有受力时，其自带压应力。梁在受力后受压的区域，其自带拉应力。这样，在梁体受力后，能和原受力状态相互抵消，使得梁受拉区产生的裂缝较小。

图3为梁体受力时内力分析图，支座上部、跨中下部位为受拉区域。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。