新旧混凝土铺层层间分离方法
【专利摘要】本发明公开一种新旧混凝土铺层层间分离方法。该方法利用液压技术将流体注入新旧混凝土铺层层间位置，渗入到新老混凝土过渡层微小裂缝中的流体会随着系统压力逐渐升高，流体的扩张力大于混凝土中的机械啮合力以及范德华力时，从微观层面来看，当过渡层的缝隙被流体所渗透并被进一步扩大后，流体在过渡层间由中心流到边缘时混凝土铺层即实现了分离。
【专利说明】新旧混凝土铺层层间分离方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新旧混凝土铺层层间分离方法，特别是一种新旧混凝土铺层层间分离施工新方法和新工艺。
【背景技术】
[0002]在工程结构施工特别是道路工程施工中往往存在分层施工，需要在原来浇筑好的混凝土结构上新浇筑一层混凝土以完成工程施工。以地铁施工为例，出于种种原因，需要把原轨道道床进行翻新或改造，并且这种改造往往只能在晚间停车窗口期间进行。由于最新的地铁道床往往是整体结构，在盾构完成作业后，便铺上钢轨，定好位置，然后整体浇筑混凝土，这样，对其进行翻新或改造困难很大，最关键的问题是，如何将原道床从盾构管片上剥离下来。目前废弃混凝土铺层清除的主要方法有用液压镐冲击破碎、共振破碎等，这些方法除了会产生巨大环境噪声以及费工费时外，对于混凝土的破坏将传递到下铺层，对于整个混凝土基础也有着极大的负面影响，对盾构隧道的安全带来隐患。
[0003]整体道床是在盾构施工完成后新浇注的结构体，其结合面不管是以水泥还是以聚合物作粘结剂，层间的结合力主要包括范德化力(即分子之间的作用力)以及机械啮合力等。范德华力主要是由水泥石中的晶体分子间相互作用而引起的，特别是采用聚合物作为粘结剂时，能紧密地与新老混凝土表面接触，范德华力尤为显著，但此时粘结强度较低。机械啮合力主要受老混凝土表面粗糙度的影响，主要由新混凝土的凝胶毛刺以及小的针状钙矾石向外辐射进入老混凝土的毛细孔内，使之成为一个整体。
[0004]混凝土组织是用水泥浆把粗细骨料结合在一起的多相材料，其结构非常复杂，大体可分为水泥浆、砂浆以及混凝土等。混凝土则是砂浆把大约同体积量的粗骨料结合而成，往往含有和砂浆中空隙程度相同的空隙或粗骨料周边潜在的微裂缝。可见混凝土是多孔多相且带有裂缝的复合材料，组织中有潜在的缺陷。结构组织中的孔隙及骨料周边的裂缝是最薄弱的环节。在载荷作用下，这些潜在的裂隙周边产生高度的应力集中引起开裂，经过比较稳定的裂缝发展过程，扩展到不稳定的裂缝，最后导致结构组织完全破坏。
[0005]新旧混凝土的粘结破坏面并不一定是原来的结合面，而是在原结合面附近无数个可能的破坏面。实际上新旧混凝土粘结破坏区是由老混凝土、粘结界面和新混凝土所组成的一个特殊的新旧混凝土过渡层。该结合层的粘结破坏机理就取决于这三部分的微观结构和力学性质。新旧混凝土粘结区域的破坏机理与整浇混凝土的破坏机理基本相同，不同的是其内部的潜在缺陷比整浇结构更严重，且内部初应力(应变)更复杂，这是粘结区力学性能较整浇结构低的主要原因。
[0006]新旧混凝土粘结区内部的潜在缺陷是造成粘结区破坏的主要原因之一，其二是内部复杂的初应力(应变)。由于粘结区有老混凝土和新浇筑的混凝土，老混凝土中的应力与新浇筑混凝土时产生的温度应力、收缩应力等交织在一起，可能在粘结区中构成复杂的初应力。这些复杂的初应力和内部缺陷，影响了新旧混凝土粘结区的力学性能。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新旧混凝土铺层层间分离方法，通过液压系统将液体高压注入新旧混凝土铺层层间位置，在混凝土的层间产生静压力，将混凝土新铺层向上抬升，实现了分离。
[0008]本发明给出的技术方案为:
[0009]一种新旧混凝土铺层层间分离方法，其特征是在于，该方法包括如下步骤:
[0010]I)在道床上打孔至道床与盾构管片的交界面；
[0011]2)所述孔与液压系统之间密闭连接；
[0012]3)将合适的液体(经过调配的具有一定粘度的水或其它液体)以流体静力学为基础，通过液压系统将液体高压注入新旧混凝土铺层层间位置，随着液体的不断进入，液体受压在混凝土的层间产生静压力，将混凝土新铺层向上抬升，当静压力超过新旧混凝土铺层的层间结合力时将破坏混凝土向前流动。液体在交界面上扩展出缝隙，当液体在层间由中心流到边缘时混凝土铺层间即实现了分离；
[0013]4)分离之后通过起吊方法将混凝土铺层的上层去除。
[0014]步骤2)中，采用在道床上平面的孔口处加上压板和密封圈。
[0015]步骤2)中，具体实施时，在道床上打孔至道床与盾构管片的交界面后，将起拔柔性筒置入孔中，只要通入高压流体，其筒壁会在压力作用下膨胀，直至被周围的混凝土所完全限制，在这种情况下，其中的高压液体便不会从分界面通过筒壁与原有混凝土孔之间的缝隙溢出，使整个装置安全可靠。
[0016]作用机理:通过液压系统将流体注入新旧混凝土铺层层间位置(新旧混凝土过渡层)，随着流体的不断进入以及液压系统压力保持特性，流体受压后在混凝土的层间产生局部的高压，先前提到新旧混凝土过渡层结构组织中的孔隙及骨料周边的裂缝是最薄弱的环节，因此高压流体便渗入这些微小的裂缝中，由于流体压力传递是连续的，也是各项同性的，因此渗入到新老混凝土过渡层微小裂缝中的流体会随着系统压力逐渐升高而将裂缝进一步扩大(即流体的扩张力大于混凝土中的机械啮合力以及范德华力时，混凝土自身的结合力被破坏)，从微观层面来看，当过渡层的缝隙被流体所渗透并被进一步扩大后，流体在过渡层间由中心流到边缘时混凝土铺层即实现了分离。
[0017]与现有技术(液压镐冲击破碎、共振破碎等方法)相比，本发明技术方案的有益效果是:
[0018]I)采用液压静态层间分离技术后，对于原有主体盾构结构的影响大大减小；
[0019]2)分离表面的质量得以提高，无需进行后期的修补工作，简化施工流程；
[0020]3)操作方法简单，大幅降低了施工人员的劳动强度；
[0021]4)整个施工过程基本无噪音影响。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1图在道床与盾构管片的交界面引入高压流体构造示意图
[0023]图2是图1的A-A处的剖图。
[0024]数字标记:旧铺层1，液体引入孔2，新铺层3。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明进一步详述。
[0026]实施例一
[0027]如图1所示，在道床上打孔至道床与盾构管片的交界面，然后在道床上平面加上压板和密封圈，将合适的液体(经过调配的具有一定粘度的水或其它液体)用高压注入，利用液体在交界面上扩展出缝隙，并产生扩张力使得道床与盾构管片最终渐次分离。待完全分离后利用常规的废弃道床输送装置将剥离的道床板块拾起并运离工作面。
[0028]实施例二
[0029]在道床上打孔至道床与盾构管片的交界面后，将起拔柔性筒置入其中，这样就保证破坏面发生在新旧混凝土层间，液体不会从筒壁与原混凝土孔之间的缝隙溢出，之后通入高压水，高压水试图克服整体道床与盾构管片结合面的粘结阻力向前流动，抬升道床，直到整体道床与盾构管片剥离。
[0030]起拔柔性筒:本领域属于已有技术，可通过市场购买就可获得，其构造、使用方法都属于现有技术。起拔柔性筒是一种可变形的筒状结构，在本实施例具体应用时，将其放在打孔处中，只要通入高压流体，其筒壁会在压力作用下膨胀，直至被周围的混凝土所完全限制，在这种情况下，其中的高压液体便不会从分界面通过筒壁的缝隙溢出，使整个装置安全可靠。
【权利要求】
1.一种新旧混凝土铺层层间分离方法，其特征是在于，该方法包括如下步骤: 1)在道床上打孔至道床与盾构管片的交界面； 2)所述孔与液压系统之间密闭连接； 3)通过液压系统将液体高压注入新旧混凝土铺层层间位置，液体受压在混凝土的层间产生静压力，将混凝土新铺层向上抬升，液体在交界面上扩展出缝隙，实现了交界面的分离； 4)分离之后通过起吊方法将混凝土铺层的上层去除。
2.如权利要求1所述的新旧混凝土铺层层间分离方法，其特征是在于，步骤2)中，采用在道床上平面的孔口处加上压板和密封圈。
3.如权利要求1所述的新旧混凝土铺层层间分离方法，其特征是在于，步骤2)中，将起拔柔性筒置入所述孔中。
【文档编号】E01B29/00GK104179089SQ201410391007
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】李万莉, 王嘉宁 申请人:同济大学