型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术

摘要

一种型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术，该技术的工艺方法是：在管状型钢外表面加上一层厚度为0～Xmm的介质层(X＝0.5～2)，该介质层的特性能够保证不因介质层的存在改变型钢混凝土在承受荷载时的共同工作能力，该介质层有足够的强度，混凝土与介质间、介质与型钢间的粘结力不小于混凝土与型钢间的握裹力，介质材料可为锡等，利用钢材与水泥土或混凝土的导热系数、热膨胀系数等材料性质差异，或介质在低温条件下失效的特性，通过向型钢内部注入冷源(如液氮、干冰等)对其迅速降温，实现破坏型钢与混凝土间的握裹力，然后用普通机械起拔型钢，实现顺利拔除型钢。

说明书

(一)技术领域：

本发明一种型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术，属于土木工程技术。

(二)背景技术：

一些由型钢混凝土(或型钢水泥土)复合构件构成的临时结构服役时间很短，如在深基坑围护中的型钢混凝土挡墙、型钢水泥土挡墙、土层锚杆等构件，他们的服役期仅需几个月。服役期结束后，有些因环境因素必须拆除，如型钢水泥土挡墙构筑在建筑红线之外或土层锚杆延伸到建筑红线以外，使用完毕后必须拔出；另外从节约成本和可持续发展考虑，这些临时结构中的型钢在使用完毕后也应该回收。

这些构件在服役时，型钢与混凝土间界面必须具有足够的粘结强度(握裹力)，以保证型钢与混凝土能够共同工作，一旦握裹力失效，则结构破坏；但在型钢回收时，则希望不存在握裹力，以便以最小的力将型钢拔除。这是一个十分尖锐的矛盾。目前，未见满足这种要求的型钢拔除技术。

与这种技术相近的型钢回收技术是在型钢表面涂抹隔离剂，即在服役时，型钢与混凝土(水泥土)间也不存在握裹力的粘结作用，结构设计中不考虑型钢与混凝土(水泥土)的共同工作。如劲性水泥土搅拌桩地下连续墙施工技术(又称SMW工法)，为便于工程结束后型钢拔除，一般在型钢插入前在型钢表面涂上减摩剂，工作时，水泥土仅用作止水帷幕，型钢承受水土压力，不考虑两者间的共同作用。

(三)发明内容：

本发明提出一种型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术，该技术的目的是可以满足以下要求：在临时结构的服役期内，型钢与基质材料如(如混凝土或水泥土)间保持应有的握裹力，型钢与混凝土能够共同工作；服役期结束，型钢拔除时，先以可控的方式破坏握裹力，然后可方便的拔除型钢。回收工艺简便易行，型钢可重复使用。

本发明一种型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术，该技术的工艺方法是：在管状型钢外表面加上一层厚度为0～X mm的介质层(X＝0.5～2mm)，该介质层的特性能够保证不因介质层的存在改变型钢混凝土在承受荷载时的共同工作能力(这意味着介质层有足够的强度，混凝土与介质间、介质与型钢间的粘结力不小于混凝土与型钢间的握裹力，介质材料可为锡等)。利用钢材与水泥土或混凝土的导热系数、热膨胀系数等材料性质差异，或介质在低温条件下失效的特性，通过向型钢管状内部注入冷源(如液氮、干冰等)对其迅速降温，实现破坏型钢与混凝土间的握裹力。然后用普通机械起拔型钢，实现型钢的顺利拔除。

其中，钢管外表面加上一层厚度为X mm的介质层和向型钢内部注入冷源对其迅速降温是必要的技术特征。(介质层具备在常温下有足够的力学性质，而在低温条件下失效的特性，以金属锡为例，它在常温下为固态，具有足够的力学性质，而在零下33℃时呈粉末状，强度丧失；该介质层的特性能够保证不因介质层的存在改变型钢混凝土在承受荷载时的共同工作能力，如金属锡等)。

本型钢混凝土复合构件握裹力冷冻破坏型钢拔除技术，其优点是：该技术方法可实现型钢的100％回收，并可重复使用，工序简单，操作方便，可控性强，对环境无污染。

(四)附图说明：

图1.构件剖面图

图中标号如下：

1型钢  2介质层  3构件基质材料(混凝土或水泥土)

(五)、具体实施方式：

如图1所示，型钢1为加筋水泥土挡墙结构或锚杆以及其他一些临时结构中的中空型钢(钢管或中空方钢)，介质层2的材料应具有在常温下有足够的力学性质，且能够保证不因介质层的存在改变型钢混凝土在承受荷载时的共同工作能力，在温度骤降时突然丧失机械强度的特性(如金属锡等)，构件基质材料3为水泥土或混凝土。

实施例一，构件基质材料3为强度较低的水泥土(抗压强度为3MPa)时，介质层2厚度取0mm，即没有介质层，型钢1与水泥土直接接触。型钢拔除时，向型钢1的中空内部注入液氮，使型钢与水泥土间的温差陡增10℃以上，通过型钢的径向和轴向收缩在型钢与水泥土间界面产生的剪切力和张拉力，以及水泥土的受冻损伤，破坏型钢与水泥土间的握裹力，然后即可起拔型钢。

实施例二，构件基质材料3为强度较高的混凝土(抗压强度为20MPa)时，型钢长8m，介质层2为厚度2mm的锡层，是用改性丙烯酸酯把2mm厚的锡板粘贴到型钢外壁上形成。型钢拔除时，向型钢1中空内部注入液氮使型钢温度降至负33℃以下，达到破坏型钢与混凝土间的握裹力的目的，然后即可起拔型钢。