NPR混凝土结构资源化利用方法

npr混凝土结构资源化利用方法
技术领域
1.本发明涉及混凝土结构资源化利用技术领域，具体涉及一种npr混凝土结构资源化利用方法。


背景技术：

2.每年因拆除钢筋混凝土结构产生大量建筑固废，其中绝大部分为废弃混凝土，但固废的排放量与再生利用量相差巨大，带来了严重的环境污染与资源浪费的问题。钢筋混凝土结构拆除后将产生大量固废，污染环境，浪费资源。目前国内外对混凝土固废的资源化利用主要为材料层面，即将混凝土破碎后作为新混凝土的粗骨料或细骨料进行再利用。这种混凝土再利用的方法处理费用较高，处理工艺复杂，只能生产低等级的再生混凝土，影响混凝土结构的强度和耐久性。
3.npr钢筋的屈服强度最高达1100mpa，极限延伸率最大70%，兼具高强度高延伸率的特点。配有npr钢筋的混凝土结构主要为受压区混凝土破坏，受拉区钢筋应力未充分发挥，清理更换受压区破碎混凝土后，具备构件层面的固废资源化利用的条件。因此，需要npr混凝土结构的资源化利用技术实现上述可能。
4.钢筋混凝土结构在使用期间出现顶部混凝土被压碎的现象，当前措施应对该结构进行拆除，但增加了固废的排放量，且资源的重复再利用率较低。底部混凝土裂缝较小时、钢筋未被拉断时，在此情况下npr混凝土结构具有构件层面上再利用的可能，通过本发明技术对受压区进行快速修复加强，可以使修复后构件的承载力达原混凝土结构的90%以上，可作为永久构件使用，实现npr钢筋混凝土梁在构件层面上的固废资源化利用。
5.发生地震或其它突发事故时，npr钢筋混凝土结构在短时间内遭受较大荷载从而导致受压区混凝土破坏，受拉区混凝土产生较大裂缝，结构破坏较为严重，混凝土结构的承载力降低，存在倒塌的风险，但npr钢筋高延伸率的力学性能未充分发挥。为避免结构倒塌、保障抢险救援工作的安全进行，作为应急措施，可以通过对受压区进行紧急修复处理，修复后受压区与npr钢筋组合作用可以继续参与承载，延性得到提高，使修复后的npr混凝土梁在较大变形下不发生破坏并继续承载，实现上述可能。


技术实现要素：

6.本发明针对上述问题，提供了一种npr混凝土结构资源化利用方法，实现了钢板与混凝土结构牢固的连接，使得二者整体性被大大的提高，二者有效地协同工作，确保了修复后npr混凝土结构具有足够的的承载力和延性。本方案对受压破损的npr混凝土结构进行修复，实现npr混凝土结构的构件层面的资源化利用。
7.本发明是通过如下方案来实现的：一种npr混凝土结构资源化利用方法，包括如下步骤：0012.步骤1、获得受压区破坏的npr混凝土结构固废，将破碎混凝土剔除；0013.步骤2、在npr混凝土结构顶部打螺栓孔，将膨胀螺栓的螺栓和膨胀管固插入
螺栓孔内；0014.步骤3、在npr混凝土结构梁顶用环氧树脂砂浆找平；0015.步骤4、将已打孔的补强钢板放置于npr混凝土结构的梁顶，实现环氧树脂砂浆与补强钢板的粘结，并将补强钢板的孔与螺栓对应安装，拧紧膨胀螺栓的螺母，实现npr混凝土结构的修复。所述膨胀螺栓包括螺栓、胀管、六角螺母。
8.步骤1中，获得npr混凝土结构固废时，需要判断损伤程度，所述的损伤包括：
①
npr混凝土结构顶部混凝土破碎，破碎区域仅发生于混凝土保护层范围内，清理破碎的混凝土后未露出顶部纵筋；
②
底部最大裂缝宽度不超过0.4mm；
③
底部裂缝为深度不超过0.5倍的npr混凝土结构厚度的裂缝，裂缝为表面裂缝或浅层裂缝。
9.步骤1中，将破碎混凝土剔除后，用钢丝刷和铁砂纸将npr混凝土结构表面处理干净。
10.步骤2中，在混凝土结构顶部等间距打孔，打孔后清理混凝土螺栓孔里的粉末灰尘。打孔深度比膨胀螺栓的膨胀管深4～6mm。0019.螺栓孔与膨胀螺栓的预留空隙用植筋胶填充；膨胀螺栓间距小于等于200mm，且不超过10t，t为补强钢板的厚度。
11.步骤3中，将环氧树脂砂浆填充至npr混凝土结构的凹陷处，形成环氧树脂砂浆后浇带，完成npr混凝土结构混凝土部分的修复。
12.经补强后的npr结构，抗弯承载力mu为为其中为受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；为原构件混凝土轴心抗压强度设计值；为npr混凝土结构的矩形梁截面的宽度；为npr混凝土结构的矩形梁截面的高度；为混凝土受压区高度；为原构件受压区钢筋的抗压强度设计值；为原构件受压钢筋的截面积；为受压钢筋合力点至截面近边的距离；为补强钢板的抗压强度设计值；为补强钢板的截面面积；为原构件受拉区钢筋的抗拉强度设计值；原构件受拉钢筋的截面积；为修复后截面高度。
13.通过上述描述可以看出，本方案有益效果是：1.本发明实现了npr混凝土结构在构件层面的资源化利用，避免了破损构件造成的资源浪费和环境污染，有利于建筑领域的节能减排；2.本发明中，通过膨胀螺栓实现了混凝土结构与钢板的固定，膨胀螺栓打入混凝土结构一定的深度，之后通过螺母固定钢板，实现了钢板与混凝土结构牢固的连接，使得二者整体性被大大的提高，二者有效地协同工作，确保了修复后npr混凝土结构具有足够的的承载力和延性；3. 本发明提出的资源化利用方法简单易行，对施工者的操作水平要求较低，施工速度快，发生地震或其它突发事故时，通过该方法对结构进行补救，避免结构倒塌，保障救援人员的生命安全以及抢险救援工作的进行；
4.若混凝土结构无破损，仅对混凝土结构进行加固，仅需打入膨胀螺栓和固定钢板，现场无湿作业，施工简便，施工速度快，经济效益高。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案和优点，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
15.图1为本发明具体实施方式的npr混凝土结构示意图。
16.图2为本发明具体实施方式的npr混凝土结构的剖视图。
17.图中：1、npr混凝土结构；2、环氧树脂砂浆后浇带；3、膨胀螺栓；4、补强钢板。
具体实施方式
18.下面将结合本发明具体实施方式中的附图，对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明一部分具体实施方式，而不是全部的具体实施方式，基于本发明具体实施方式，本领域普通技术人员所获得的所有其它具体实施方式，都属于本发明具体实施方式保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学技术术语与属于本发明的技术人员通常理解的含义相同。
19.npr材料的屈服强度最高达1100mpa，延伸率最高70%，具有高强度高延性的特点，运用于混凝土结构中，可以显著地提高结构的承载力和延性。npr钢筋混凝土适筋梁以及超筋梁的破坏模式主要为受压区混凝土被压坏，但受拉区npr钢筋的强度及延性未被完全利用，仍具有承载的空间。npr混凝土结构固废底部受拉钢筋为npr钢筋，npr钢筋具有高强度、高延性的特点，在承受较大荷载时，顶部受压区混凝土被压碎，不能作为构件继续承载，但npr钢筋未被拉断，仍可以继续受力，该构件具有继续承载的潜力，因此对其进行修复并重新利用。
20.本具体实施方式提供了一种npr混凝土结构资源化利用方法，包括如下步骤：步骤1、获得受压区破坏的npr混凝土结构固废，将破碎混凝土剔除；将破碎混凝土剔除后，用钢丝刷和铁砂纸将npr混凝土结构1表面处理干净。获得npr混凝土结构固废时，需要判断损伤程度，所述的损伤包括：
①
npr混凝土结构顶部混凝土破碎，破碎区域仅发生于混凝土保护层范围内，清理破碎的混凝土后未露出顶部纵筋；
②
底部最大裂缝宽度优选不超过0.2mm，若结构所处的环境良好且无侵蚀介质，可放宽至0.4mm；
③
底部裂缝为深度不超过0.5倍的npr混凝土结构厚度的表面裂缝或浅层裂缝。
21.步骤2、在npr混凝土结构1顶部打螺栓孔，将膨胀螺栓3的螺栓和膨胀管固插入螺栓孔内；在npr混凝土结构1顶部等间距打孔，打孔后清理混凝土螺栓孔里的粉末灰尘。打孔深度比膨胀螺栓3的膨胀管深4mm或5mm或6mm。螺栓孔与膨胀螺栓的预留空隙用植筋胶填充；膨胀螺栓间距小于等于200mm，且不超过10t，t为补强钢板的厚度，螺栓的长度应满足露出高度不小于2t，以保证补强钢板与混凝土的连接牢固。
22.步骤3、在npr混凝土结构梁顶用环氧树脂砂浆找平；将环氧树脂砂浆填充至npr混
凝土结构的凹陷处，形成环氧树脂砂浆后浇带2，完成npr混凝土结构混凝土部分的修复。
23.步骤4、将已打孔的补强钢板4放置于npr混凝土结构的梁顶，实现环氧树脂砂浆与补强钢板4的粘结，并将补强钢板的孔与螺栓对应安装，拧紧膨胀螺栓的螺母，实现npr混凝土结构的修复。所述膨胀螺栓包括螺栓、胀管、六角螺母。
24.经补强后的npr结构，抗弯承载力mu为为其中为受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；为原构件混凝土轴心抗压强度设计值；为npr混凝土结构的矩形梁截面的宽度；为npr混凝土结构的矩形梁截面的高度；为混凝土受压区高度；为原构件受压区钢筋的抗压强度设计值；为原构件受压钢筋的截面积；为受压钢筋合力点至截面近边的距离；为补强钢板的抗压强度设计值；为补强钢板的截面面积；为原构件受拉区钢筋的抗拉强度设计值；原构件受拉钢筋的截面积；为修复后截面有效高度。
25.环氧树脂砂浆即用即配，在适用期内用环氧树脂砂浆找平，砂浆达到初凝后盖上保鲜膜进行养护；环氧树脂砂浆包括环氧树脂、稀释剂、固化剂、增韧剂、填料等组成部分，配方环氧树脂e51：稀释剂501：稀释增韧剂：固化剂多胺：重钙粉：河沙=100:15:15:25:220:550，该配方经济适用，抗压强度可达80mpa以上，抗折大于23mpa，弹性模量12gpa左右，收缩0.04%，与c30混凝土粘结强度大于4mpa，在夏季的适用期在15min左右，2h后即有较高强度。
26.上述方法，实现了npr混凝土结构在构件层面的资源化利用，避免了破损构件造成的资源浪费和环境污染，有利于建筑领域的节能减排；并且，通过膨胀螺栓实现了混凝土结构与钢板的固定，膨胀螺栓打入混凝土结构一定的深度，通过螺母固定钢板，实现了钢板与混凝土结构牢固的连接，使得二者整体性被大大的提高，二者有效地协同工作，确保了修复后npr混凝土结构具有足够的承载力和延性；最后，提出的资源化利用方法简单易行，对施工者的操作水平要求较低，施工速度快，发生地震或其它突发事故时，通过该方法对结构进行补救，避免结构倒塌，保障救援人员的生命安全以及抢险救援工作的进行。
27.以上所述具体实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述具体实施方式对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各具体实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、获得受压区破坏的npr混凝土结构固废，将破碎混凝土剔除；步骤2、在npr混凝土结构顶部打螺栓孔，将膨胀螺栓的螺栓和膨胀管固插入螺栓孔内；步骤3、在npr混凝土结构梁顶用环氧树脂砂浆找平；步骤4、将已打孔的补强钢板放置于npr混凝土结构的梁顶，实现环氧树脂砂浆与补强钢板的粘结，并将补强钢板的孔与螺栓对应安装，拧紧膨胀螺栓的螺母，实现npr混凝土结构的修复。2.根据权利要求1所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，步骤1中，获得npr混凝土结构固废时，需要判断损伤程度，所述的损伤包括：
①
npr混凝土结构顶部混凝土破碎，破碎区域仅在混凝土保护层范围内，清理破碎的混凝土后未露出顶部纵筋；
②
底部最大裂缝宽度不超过0.4mm；
③
底部裂缝为深度不超过0.5倍的npr混凝土结构厚度的裂缝。3.根据权利要求1所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，步骤1中，将破碎混凝土剔除后，用钢丝刷和铁砂纸将npr混凝土结构表面处理干净。4.根据权利要求1所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，步骤2中，在混凝土结构顶部等间距打孔，打孔后清理混凝土螺栓孔里的粉末灰尘。5.根据权利要求4所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，打孔深度比膨胀螺栓的膨胀管深4～6mm。6.根据权利要求1或4所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，螺栓孔与膨胀螺栓的预留空隙用植筋胶填充；膨胀螺栓间距小于等于200mm，且不超过10t，t为补强钢板的厚度。7.根据权利要求1所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，步骤3中，将环氧树脂砂浆填充至npr混凝土结构的凹陷处，形成环氧树脂砂浆后浇带，完成npr混凝土结构混凝土部分的修复。8.根据权利要求1所述的npr混凝土结构资源化利用方法，其特征在于，经补强后的npr结构，抗弯承载力m
u
为：为：其中为受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值；为原构件混凝土轴心抗压强度设计值；为npr混凝土结构的矩形梁截面的宽度；为npr混凝土结构的矩形梁截面的高度；为混凝土受压区高度；为原构件受压区钢筋的抗压强度设计值；为原构件受压钢筋的截面积；为受压钢筋合力点至截面近边的距离；为补强钢板的抗压强度设计值；为补强钢板的截面面积；为原构件受拉区钢筋的抗拉强度设计值；原构件受拉钢筋的截面积；为修复后截面高度。

技术总结
本发明涉及混凝土结构表面损伤检测技术领域，具体涉及一种NPR混凝土结构修复方法，包括如下步骤：步骤1、获得受压区破坏的NPR混凝土结构固废，将破碎混凝土剔除；步骤2、在NPR混凝土结构顶部打螺栓孔，将膨胀螺栓的螺栓和膨胀管固插入螺栓孔内；步骤3、在NPR混凝土结构梁顶用环氧树脂砂浆找平；步骤4、将已打孔的补强钢板放置于NPR混凝土结构的梁顶，实现环氧树脂砂浆与补强钢板的粘结，并将补强钢板的孔与螺栓对应安装，拧紧膨胀螺栓的螺母，实现NPR混凝土结构的修复。本方案对受压破损的NPR混凝土结构进行修复，实现NPR混凝土结构的构件层面的资源化利用。层面的资源化利用。层面的资源化利用。


技术研发人员：何满潮 王琦 王培军 江贝 张晓
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2023.08.25
技术公布日：2023/10/7