加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法及其產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法及其產(chǎn)品，方法包括以下步驟：a、于施工現(xiàn)場采集天然砂礫石，剔除粒徑150mm以上的顆粒，并以此級配變化的砂礫石作為配制母體材料用的砂礫石料；b、將水、水泥、粉煤灰和砂礫石料按一定比例混合配制膠凝砂礫石作為母體材料；c、以配制的母體材料按照一定的加漿率加漿制備加漿振搗膠凝砂礫石，其中，該加漿率確定方式為：分別以最細級配和平均級配的砂礫石料的膠凝砂礫石作為母體材料制備加漿振搗膠凝砂礫石，并通過檢測試樣的性能選擇確定合適的加漿率。本發(fā)明的方法施工簡單，不干擾壩體施工，且其制成的加漿振搗膠凝砂礫石具有力學(xué)強度較高、抗?jié)B性能好、抗凍耐久性好、且成本低的特性。
【專利說明】加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法及其產(chǎn)品
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法及采用該方法制得的產(chǎn)品，屬于建筑領(lǐng)域，主要用于改進現(xiàn)有的水壩筑法，尤其是在獲得預(yù)期性能的前提下，達到顯著降低筑造成本的效果。
【背景技術(shù)】
[0002]膠凝砂礫石筑壩技術(shù)是國 際上發(fā)展起來的新型筑壩技術(shù)，其特點是采用膠凝材料和工程現(xiàn)場的砂礫石材料(如，砂、石、礫石等)拌和筑壩，再使用高效率的土石方運輸機械和壓實機械進行施工。與常規(guī)混凝土筑壩技術(shù)比，膠凝砂礫石筑壩的技術(shù)特點是:僅剔除現(xiàn)場砂礫石料中超大粒徑的骨料，不需要篩分、水洗等處理；此外，膠凝材料的用量少；并且，施工速度快30%以上，節(jié)約成本近50%。因此膠凝砂礫石筑壩技術(shù)具有經(jīng)濟、環(huán)保、施工快速等優(yōu)點。
[0003]該筑壩技術(shù)擴大了壩型選擇范圍，放寬了筑壩條件，豐富了以土石壩、混凝土壩、砌石壩等為主的筑壩技術(shù)體系。通過合理的選擇和組合不同筑壩技術(shù)，在大壩施工過程中，可以充分利用筑壩材料，減少棄料，以減少環(huán)境污染。
[0004]膠凝砂礫石筑壩技術(shù)中所采用的砂礫石料處理簡單，不需要篩分和水洗；并且膠材用量少，通常為80kg/m3左右，低于采用碾壓混凝土膠凝材料通常為150kg/m3左右的用量。然而，以膠凝砂礫石作為壩體的支撐結(jié)構(gòu)時，其力學(xué)強度較低(通常180天設(shè)計強度不高于IOMPa)，并且其存在抗?jié)B性和抗凍耐久性差等缺點。因此，采用膠凝砂礫石筑壩的施工工程中需要有專門的上、下游防滲和抗凍保護層。目前，膠凝砂礫石壩和碾壓混凝土壩的保護層都主要由常態(tài)混凝土、混凝土面板以及變態(tài)碾壓混凝土等構(gòu)成；但采用上述材料作為保護層具有成本高、環(huán)保性能差、施工進度慢等缺點。
[0005]為了解決上述材料作為大壩保護層出現(xiàn)的問題，發(fā)明人研究出一種加漿振搗膠凝砂礫石及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的主要目的在于:提供一種加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其制成的加漿振搗膠凝砂礫石具有力學(xué)強度較高、抗?jié)B性能好、抗凍耐久性好、且成本低的特性。
[0007]本發(fā)明提供的主要技術(shù)方案是:
[0008]一種加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其包括以下步驟:
[0009]a、于施工現(xiàn)場采集天然砂礫石，剔除粒徑150mm以上的顆粒，不進行篩分和處理，并以此級配變化的砂礫石作為配制母體材料用的砂礫石料；
[0010]b、將水、水泥、粉煤灰和砂礫石料按一定比例混合配制膠凝砂礫石作為母體材料；
[0011]C、以配制的母體材料按照一定的加漿率加漿制備加漿振搗膠凝砂礫石，其中，該加漿率是基于天然砂礫石自身的邊界級配確定的，具體方式為:
[0012]以天然砂礫石的最細級配作為第一邊界級配，以天然砂礫石的平均級配作為第二邊界級配，并分別以第一邊界級配、第二邊界級配的砂礫石料分別制備試樣，并通過檢測試樣的性能選擇合適的加漿率。
[0013]其中，所述步驟c中，首先以料源地采集的天然砂礫石試樣的最細級配、平均級配和最粗級配繪制天然砂礫石級配曲線的包絡(luò)線，再以天然砂礫石級配曲線中包絡(luò)線的最細級配作為第一邊界級配，以天然砂礫石級配曲線中的平均級配作為第二邊界級配，并分別以第一邊界級配、第二邊界級配的砂礫石料分別制備加漿振搗膠凝砂礫石試樣，并通過檢測加漿振搗膠凝砂礫石試樣的性能選擇合適的加漿率。
[0014]其中，當(dāng)以用最細級配砂礫石料按步驟b配制的膠凝砂礫石作為母體材料時，通過步驟c制備的加漿振搗膠凝砂礫石應(yīng)滿足工程設(shè)計要求。
[0015]其中，當(dāng)以用平均級配砂礫石料按步驟b配制的膠凝砂礫石作為母體材料時，通過步驟c制備的加漿振搗膠凝砂礫石作為工程設(shè)計參考對象。
[0016]其中，分別以第一邊界級配、第二邊界級配的砂礫石料制備的試樣，當(dāng)二者的性能同時符合要求時，其加漿率作為步驟b中的加漿率加漿制備加漿振搗膠凝砂礫石。
[0017]其中，步 驟c中加漿使用的漿液是由減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰按照一定比例配制成的。
[0018]其中，由減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰按照一定比例配制成的漿液的流動度為 20s 至 50s。
[0019]根據(jù)保護層防滲和抗凍要求，通過水灰比的選擇，優(yōu)選后，漿液的流動度為24s。
[0020]其中，本發(fā)明一種方法實施例中，漿液制備步驟中的減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰的用量如下(每立方米漿液):
[0021]水泥、500至 800kg，
[0022]粉煤灰、300至 600kg，
[0023]減水劑、0.6%至1.0% (膠凝材料用量的重量比)，
[0024]引氣劑、0.01%至0.1% (膠凝材料用量的重量比)，
[0025]水、余量，
[0026]其中，膠凝材料指水泥和粉煤灰。
[0027]漿液配合比優(yōu)選為，減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰的用量如下:
[0028]普硅42.5水泥、6631^/1113，
[0029]11 級粉煤灰、388kg/m3，
[0030]減水劑、0.9% (膠凝材料用量的重量比)，
[0031]引氣劑、0.01% (膠凝材料用量的重量比)，
[0032]水、530kg/m3。
[0033]上述任一種方法中，步驟c中制備試樣時采用的加漿率為5%至15%。
[0034]其中，水灰比(水與水泥的重量比)為0.7至0.9。
[0035]上述任一種方法中，步驟c中，第一邊界級配的砂礫石料中砂率為28%，第二邊界級配的砂礫石料中砂率為18%。
[0036]上述任一種方法中，步驟b中，配制母體材料的水、水泥、粉煤灰和砂礫石料配方為(每立方米):
[0037]水泥、40kg，
[0038]粉煤灰、40kg，
[0039]砂礫石料、2280至 2430kg，
[0040]水，余量。
[0041]本發(fā)明還提供一種加漿振搗膠凝砂礫石，其采用上述任一種方法制成。
[0042]本發(fā)明還提供一種加漿振搗膠凝砂礫石壩，其包括壩體，所述壩體的保護層采用了加漿振搗膠凝砂礫石，其中，所述加漿振搗膠凝砂礫石采用上述任一種方法制備而成。
[0043]其中，所述壩體的主體結(jié)構(gòu)可以采用所述母體材料制成。
[0044]其中，所述壩體的主體結(jié)構(gòu)可以采用分層攤鋪碾壓的方式施工。
[0045]其中，分層攤鋪的方式施工中，所述壩體的主體結(jié)構(gòu)與保護層結(jié)構(gòu)可以采用所述母體材料同時攤鋪，之后再于保護層區(qū)域按上述方法加漿，振搗，制成加漿振搗膠凝砂礫石構(gòu)成的保護層。
[0046]其中，所述加漿可以采用底層加漿或造孔加漿的方式進行。
[0047]本發(fā)明的設(shè)計思路如下:
[0048]本發(fā)明的加漿振搗膠凝砂礫石具有緊密結(jié)合膠凝砂礫石壩的特點。在施工保護層的過程中充分利用現(xiàn)場砂礫石材料，如已有壩體的膠凝砂礫石；再通過較為簡單的工藝措施便可施工成保護層材料，這樣節(jié)約成本，并提高施工速度。
[0049]本發(fā)明加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法與常規(guī)變態(tài)碾壓混凝土的設(shè)計理念和方法不同，其主要表現(xiàn)在母體材料和加漿方式。
[0050]具體地，碾壓混凝土的骨料需要清洗，級配分級篩分，水量使用固定。所以，其強度、級配和用水量為點對點的加入方式。
[0051 ] 具體地，加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法中砂礫石骨料(或稱為砂礫石料、骨料)不需要篩分，砂礫石料的級配波動大；故而，膠凝砂礫石的力學(xué)強度離散大。為了控制膠凝砂礫石力學(xué)強度的離散度，并且滿足工程要求，具體的是通過以下方案加以實現(xiàn)。首先掌握工程現(xiàn)場膠凝砂礫石的天然級配狀況；再將各粒徑的骨料按照其天然級配范圍內(nèi)的邊界級配進行配制；然后，將工程料源地的砂礫石劃分為最粗級配、最細級配和平均級配砂礫石，最后選取其中最細級配和平均級配砂礫石作為膠凝砂礫石的母體材料所用砂礫石料。為使膠凝砂礫石的強度滿足施工工作性的最低要求，具體做法為:將具有代表性的平均級配砂礫石料和性能最弱的最細級配砂礫石料的膠凝砂礫石強度要求滿足施工工作性的最低要求，便可使得整個級配范圍內(nèi)的膠凝砂礫石都滿足施工的強度要求。
[0052]同時，加漿振搗膠凝砂礫石和變態(tài)碾壓混凝土的制備方法也不盡相同，兩者的具體區(qū)別如下:1、變態(tài)碾壓混凝土的母材對象比較單一；而加漿振搗膠凝砂礫石的母體材料是變化的。2、兩者的加漿材料比例也不同。其中，變態(tài)碾壓混凝土的母材對象固定，通過試驗確定滿足施工工作性和性能要求，便可以明確漿體材料和加漿量。然而，加漿振搗膠凝砂礫石的母體材料不同；在滿足施工工作性和性能要求下，對于不同級配砂礫石料配制加漿振搗膠凝砂礫石中漿液的加入量是不同的。在實際施工中，膠凝砂礫石的骨料級配難以做到實時掌控，因此也無法固定對應(yīng)的加漿比以配制成加漿振搗膠凝砂礫石。因此，加漿振搗膠凝砂礫石和母體材料(膠凝砂礫石)的配合比的設(shè)計方法是相同，都是基于工程現(xiàn)場砂礫石料級配范圍內(nèi)的邊界級配，即最細、平均級配砂礫石料與加入膠凝材料的比例關(guān)系而確定。
[0053]由于，膠凝砂礫石強度是由面控制或邊界控制，其中用水量和強度隨著砂礫石級配的不同而變化。因此，建立不同級配的膠凝砂礫石作為母體材料的加漿振搗膠凝砂礫石的配合比需要根據(jù)其性能而設(shè)計。
[0054]本發(fā)明的加漿振搗膠凝砂礫石及其制備方法的優(yōu)點如下:
[0055]1、加漿振搗膠凝砂礫石的母體材料為膠凝砂礫石，來源于工程現(xiàn)場，成本低；僅剔除150_粒徑以上顆粒，砂礫石不需要再進行篩分。而碾壓混凝土骨料需經(jīng)過嚴格的破碎、分級篩分、水洗、配制。
[0056]2、加漿振搗膠凝砂礫石適用于中小型膠凝砂礫石壩的防滲保護層(也稱為保護層)，按照本發(fā)明方案制備的加漿振搗膠凝砂礫石的抗?jié)B性能大于W8，抗凍性能大于F200，滿足通常筑壩中保護層的工作性能要求。
[0057]3、在作為筑壩的保護層時，加漿振搗膠凝砂礫石相比變態(tài)碾壓混凝土，其施工效率可提高30%~40%，造價可降低30%~50%。
[0058]4、本發(fā)明的壩體保護層與壩體的主體結(jié)構(gòu)結(jié)合度更高，壩體的整體性能更高。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1為本發(fā)明一實施例中的天然砂礫石料的級配曲線的示意圖；
[0060]圖2為本發(fā)明一實施例中的壩體結(jié)構(gòu)局部剖視圖。
【具體實施方式】
[0061]為便于理解，我們以取自料源地的天然砂礫石為材料，制備一種設(shè)計要求為抗?jié)B等級為W8，抗凍等級為F200的大壩工程保護層時，舉一種本發(fā)明的實施例，具體說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0062]其中，本實施例中的天然砂礫石，最粗級配、最細級配和平均級配的砂礫石料的砂率分別為10.3%、28%和18%。
[0063]去除粒徑150mm以上的顆粒，以采集的天然砂礫石試樣(本實施例中共采集22處)的最細級配、平均級配和最粗級配繪制天然砂礫石級配曲線的包絡(luò)線(參見圖1)，形成料源地的天然砂礫石的最細級配1、平均級配2和最粗級配3，以最細級配和平均級配的砂礫石料作為母體材料，其配成母體材料的具體的配合比和強度如表1所示。試驗方法采用《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006。
[0064]表1壩體膠凝砂礫石(作為加漿振搗膠凝砂礫石的母體材料)配合比和強度
[0065]
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于包括以下步驟: a、于施工現(xiàn)場采集天然砂礫石，剔除粒徑150mm以上的顆粒，不進行篩分和處理，并以此級配變化的砂礫石作為配制母體材料用的砂礫石料； b、將水、水泥、粉煤灰和砂礫石料按一定比例混合配制膠凝砂礫石作為母體材料； C、以配制的母體材料按照一定的加漿率加漿制備加漿振搗膠凝砂礫石。
2.如權(quán)利要求1所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于，步驟c中，該加漿率是基于天然砂礫石自身的邊界級配確定的，具體方式為: 以天然砂礫石的最細級配作為第一邊界級配，以天然砂礫石的平均級配作為第二邊界級配，并分別以第一邊界級配、第二邊界級配的砂礫石料制備試樣，并通過檢測試樣的性能選擇合適的加漿率。
3.如權(quán)利要求2所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于:以用最細級配砂礫石料配制的膠凝砂礫石作為母體材料時，通過步驟c制備的加漿振搗膠凝砂礫石應(yīng)滿足工程設(shè)計要求。
4.如權(quán)利要求3所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于:以用平均級配砂礫石料配制的膠凝砂礫石作為母體材料時，通過步驟c制備的加漿振搗膠凝砂礫石作為工程設(shè)計參考對象。
5.如權(quán)利要求4所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于:分別以第一邊界級配、第二邊界級配的砂礫石料制備的試樣，當(dāng)二者的性能同時符合要求時，其加漿率作為步驟b中的加漿率加漿制備加漿振搗膠凝砂礫石。
6.如權(quán)利要求1所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于:步驟c中加漿使用的漿液是由減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰按照一定比例配制成的，配制成的漿液的流動度為20s至50s。
7.如權(quán)利要求6所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于，漿液制備步驟中每立方米漿液的減水劑、引氣劑、水、水泥及粉煤灰的用量如下: 水泥、500 至 800 kg, 粉煤灰、300至600 kg, 減水劑、0.6%至1.0% (相對于膠凝材料用量的重量比)， 引氣劑、0.01%至0.1% (相對于膠凝材料用量的重量比)， 水、余量， 其中，膠凝材料指水泥和粉煤灰。
8.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的加漿振搗膠凝砂礫石的制備方法，其特征在于:步驟c中制備試樣時采用的加漿率為5%至15% (體積比)。
9.一種加漿振搗膠凝砂礫石，其特征在于:采用權(quán)利要求1-8中的任一種方法制備而成。
10.一種加漿振搗膠凝砂礫石壩，其特征在于:包括壩體，所述壩體的保護層采用了加漿振搗膠凝砂礫石，其中，所述加漿振搗膠凝砂礫石采用權(quán)利要求1-8中的任一種方法制備而成。
【文檔編號】C04B18/08GK103964770SQ201410184217
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】賈金生, 馬鋒玲, 馮煒, 鄭璀瑩, 杜振坤, 呂小彬, 楊會臣, 徐耀, 翟潔 申請人:中國水利水電科學(xué)研究院, 北京中水科海利工程技術(shù)有限公司