CN108343084A - 一种装配式生态透水混凝土挡土墙及其墙体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及挡土墙技术领域，公开了一种装配式生态透水混凝土挡土墙，包括墙体、立柱和底座，所述立柱两侧设有用于插接墙体的插槽，立柱底部通过所述底座与地基连接，所述墙体的墙面设有用于种植植物的凸台，墙体由骨料粒径不大于16mm、抗压强度大于20兆帕、孔隙宽度小于1mm、透水系数大于5mm的陶粒透水混凝土加配筋预制而成。通过采用装配式的生产施工方式，所有预制件在工厂预制成型，运输到现场直接进行装配，容易操作，性能良好，施工周期短，施工安全性高，符合绿色生态发展的需求。解决水土过饱和发生泥石流的问题，调节大气温度、湿度；陶粒内部储存的水分还可以滋养墙体凹槽中的植物，既有利于生态绿化，又能增强挡土墙的景观性。
Description
技术领域
本专利涉及挡土墙技术领域，更具体地，涉及一种装配式生态透水混凝土挡土墙及其墙体的制备方法。
背景技术
挡土墙作为一种用来支撑天然边坡或人工填土边坡、防治土体坍塌的永久或临时性建筑物，能够保持土体的稳定性，防止山崩或土块和石块落下，以保护行人和附件建筑物的安全。在当前施工过程中所用的挡土墙，主要采用砖、石、混凝土、钢筋混凝土等建筑材料，并通过现场浇筑的方式进行施工。挡土墙的建筑材料用量大、人工多、维护费用高、施工效率低，而且用这些材料所制作的挡土墙透水性差、墙体容易折断，施工现场容易受外界气候的影响，容易造成对生态环境、大气和水的污染，并且在一些狭窄的施工现场以及对噪音、振动有严格要求的地方不能随时建造。
因此，为了解决上述所遇到的问题，继续寻找一种可以在工厂预制成型，可以提高挡土墙质量和美观，缩短施工周期，减小水土污染的挡土墙。
发明内容
有鉴于此，本专利为克服上述现有技术所述的至少一种不足，提供一种将挡土墙结构与生态绿化融为一体的装配式生态透水混凝土挡土墙，解决现有挡土墙存在的耗材大、施工效率低、施工周期长、人工成本高、维护费用高等问题，增加挡土墙的使用范围，提高挡土墙的实用性。
为了解决上述存在的技术问题，本专利采用下述技术方案：
一种装配式生态透水混凝土挡土墙，包括墙体、立柱和底座，所述立柱两侧设有用于插接墙体的插槽，立柱底部通过所述底座与地基连接，所述墙体的墙面设有用于种植植物的凸台，墙体由骨料粒径不大于16mm、抗压强度大于20兆帕、孔隙宽度小于1mm、透水系数大于5mm的陶粒透水混凝土加配筋预制而成。
本发明的挡土墙由墙体、立柱和底座三部分预制件相互拼接构成，通过采用装配式的生产施工方式，所有预制件在工厂预制成型，运输到现场直接进行装配，容易操作，性能良好，施工周期短，施工安全性高，符合绿色生态发展的需求。墙体的墙面设有用于种植植物的凸台，墙体本身由陶粒透水混凝土加配筋预制而成，透水性能好，解决水土过饱和发生泥石流的问题，同时雨水等水分可通过墙体蒸发实现生态水循环，调节大气温度、湿度；陶粒内部储存的水分还可以滋养墙体凹槽中的植物，既有利于生态绿化，又能增强挡土墙的景观性；此外，墙体还能够吸收周围环境噪音，降低声音污染。
所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒100-550份；
平均粒径5-10mm的碎石50-700份；
平均长度4-10mm的有机纤维0.5-2.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥130-600份；
平均粒径5-30μm的掺和料50-180份；
减水率大于25%的高性能减水剂5~20份；
水胶比为0.1-0.4。
所述的陶粒在本发明中主要起骨料和储存水作用，对雨水有吸附作用，吸收的水分可以滋养墙体凸台中的植物，其含量过高时，会降低透水混凝土的强度，其含量过低时会降低生态透水混凝土的储存水性能；平均粒径5-10mm的碎石起骨料作用；强度等级不低于32.5的水泥、掺和料起胶凝材料作用，与水发生水化反应生成的水化硅酸钙凝胶将骨料粘接在一起；高性能减水剂起减水作用，控制水胶比为0.2~0.3；有机纤维一方面可以提高透水混凝土的抗拉强度，另一方面可以提高透水混凝土的储存水性能。
优选地，所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒200-450份；
平均粒径5-10mm的碎石100-650份；
平均长度4-10mm的有机纤维1-2份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥230-500份；
平均粒径5-30μm的掺和料80-150份；
减水率大于25%的高性能减水剂10~15份；
水胶比为0.2-0.3。
更优选地，所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒325份；
平均粒径5-10mm的碎石375份；
平均长度4-10mm的有机纤维1.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥365份；
平均粒径5-30μm的掺和料115份；
减水率大于25%的高性能减水剂12.5份；
水胶比为0.25。
所述配筋为玻纤网格布、玻纤棒、玄武岩纤维网格布、玄武岩纤维棒、碳纤维棒中的一种或多种组合。配筋采用非金属结构配筋，强度高且轻质、无锈蚀污染，耐久性好。
所述墙体的长度L3为3-6m，宽度H3为0.5-1m，厚度W3为0.15-0.3m。
为提高挡土墙的抗弯刚度和支承稳定性，所述立柱的截面为T形，包括横段和连接于横段中部的竖段，所述竖段的两侧设有凹部，所述凹部与横段之间构成所述插槽，所述底座上设有用于插接所述立柱的T形凹槽，底座的底部设有凸榫，所述凸榫的高度为0.5-1m。T形截面的立柱除了能够连接相邻两块墙体以组成挡土墙外，T形的竖段部分相当于扶壁式挡土墙的扶肋，大大提高了挡土墙的抗弯刚度；底座的底部设置凸榫提高了底座与地基的结合的稳定性，进而提高立柱的稳定性和挡土墙的稳定性。
所述立柱和底座由钢筋混凝土预制而成。
本专利还提供了一种前述挡土墙墙体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按照配比准备原材料后，先将全部骨料、纤维和40wt%的水预先搅拌60-90秒，再加入全部胶凝材料搅拌60-90秒，最后加入其他组分和余下的水，充分搅拌90-120秒，得到陶粒透水混凝土混合物；
S2.将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体模具中，浇筑厚度达到80-120mm时振捣5-10秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，振捣10-20秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体。
步骤S2中，将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体模具中，浇筑厚度达到80-120mm时用平板震动器振捣5-10秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，用平板震动器振捣10-20秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体。
本专利与现有技术相比较有如下有益效果：
1、本发明装配式生态透水混凝土挡土墙结构简单，陶粒生态透水混凝土具有良好的透水性、透气性和抗压强度，能够解决水土中水过饱和时发生泥石流问题，调节气候温度与湿度，可吸音降噪、改善生态环境。
2、本发明装配式生态透水混凝土挡土墙与生态绿化融为一体，陶粒内部储存的水分可以滋养墙体凹槽中的植物，增强挡土墙的景观性。
3、本发明的装配式生态透水混凝土挡土墙采用装配式生产和施工方式，在工厂预制成型，运输到现场直接进行装配，容易操作，性能良好，施工周期短，施工安全性高。
4、本发明制得的陶粒透水混凝土经检测，其透水系数为大于或等于5mm/s，抗压强度为大于或等于20MPa，为高强透水混凝土。
附图说明
图1是装配式生态透水混凝土挡土墙的装配示意图；
图2是装配式生态透水混凝土挡土墙的装配过程示意图；
图3是墙体的结构示意图；
图4是立柱的结构示意图；
图5是底座的结构示意图；
附图标记说明：底座100，T形凹槽110，凸榫120，立柱200，横段210，竖段220，凹部221，插槽201，墙体300，凸台310。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的；附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。下面结合具体实施例对本专利做进一步详细说明。
实施例1
如图1~2所示，一种装配式生态透水混凝土挡土墙，包括墙体300、立柱200和底座100，所述立柱200两侧设有用于插接墙体300的插槽201，立柱200底部通过所述底座100与地基连接，所述墙体300的墙面设有用于种植植物的凸台310，墙体300由骨料粒径不大于16mm、抗压强度大于20兆帕、孔隙宽度小于1mm、透水系数大于5mm的陶粒透水混凝土加配筋预制而成。
所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒325份；
平均粒径5-10mm的碎石375份；
平均长度4-10mm的有机纤维1.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥365份；
平均粒径5-30μm的掺和料115份；
减水率大于25%的高性能减水剂12.5份；
水胶比为0.25。
所述配筋为玻纤网格布。
如图3所示，所述墙体300的长度L3为4.5m，宽度H3为0.75m，厚度W3为0.225m。如图4所示，所述立柱200的截面为T形，包括横段210和连接于横段210中部的竖段220，所述竖段220的两侧设有凹部221，所述凹部221与横段210之间构成所述插槽201，如图5所示，所述底座100上设有用于插接所述立柱200的T形凹槽110，底座100的底部设有凸榫120，所述凸榫120的高度为0.75m。
所述墙体300的制备方法包括如下步骤：
S1.按照配比准备原材料后，先将全部骨料、纤维和40wt%的水预先搅拌60秒，再加入全部胶凝材料搅拌60秒，最后加入其他原材料和余下的水，充分搅拌90秒，得到陶粒透水混凝土混合物；
S2.将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体300模具中，浇筑厚度达到80mm时振捣5秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，振捣10秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体300。
实施例2
本实施例除了陶粒透水混凝土的重量份组分不同外，其他同实施例1。
所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒200份；
平均粒径5-10mm的碎石100份；
平均长度4-10mm的有机纤维1份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥230份；
平均粒径5-30μm的掺和料80份；
减水率大于25%的高性能减水剂10份；
水胶比为0.2。
实施例3
本实施例除了陶粒透水混凝土的重量份组分不同外，其他同实施例1。
所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒450份；
平均粒径5-10mm的碎石650份；
平均长度4-10mm的有机纤维2份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥500份；
平均粒径5-30μm的掺和料150份；
减水率大于25%的高性能减水剂15份；
水胶比为0.3。
实施例4
本实施例除了陶粒透水混凝土的重量份组分不同外，其他同实施例1。
平均粒径5-16mm的陶粒100份；
平均粒径5-10mm的碎石50份；
平均长度4-10mm的有机纤维0.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥130份；
平均粒径5-30μm的掺和料50份；
减水率大于25%的高性能减水剂5份；
水胶比为0.1。
实施例5
本实施例除了陶粒透水混凝土的重量份组分不同外，其他同实施例1。
平均粒径5-16mm的陶粒550份；
平均粒径5-10mm的碎石700份；
平均长度4-10mm的有机纤维2.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥600份；
平均粒径5-30μm的掺和料180份；
减水率大于25%的高性能减水剂20份；
水胶比为0.4。
实施例6
本实施例除了配筋为玻纤网格布、玻纤棒的组合外，其他同实施例1。
实施例7
本实施例除了配筋为玄武岩纤维网格布、玄武岩纤维棒、碳纤维棒的组合外，其他同实施例1。
实施例8
本实施例除了墙体300的长度为3m，宽度为0.5m，厚度为0.15m，凸榫120的高度为0.5m外，其他同实施例1。
实施例9
本实施例除了墙体300的长度为6m，宽度为1m，厚度为0.3m，凸榫120的高度为1m外，其他同实施例1。
实施例10
本实施例除了墙体300的制备方法不同外，其他同实施例1。
所述墙体300的制备方法包括如下步骤：
S1.按照配比准备原材料后，先将全部骨料、纤维和40wt%的水预先搅拌90秒，再加入全部胶凝材料搅拌90秒，最后加入其他原材料和余下的水，充分搅拌120秒，得到陶粒透水混凝土混合物；
S2.将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体300模具中，浇筑厚度达到120mm时振捣10秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，振捣20秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体300。
对比例1
本对比例除了陶粒的重量份为80份外，其他同实施例1。
对比例2
本对比例除了陶粒的重量份为600份外，其他同实施例1。
对比例3
本对比例除了碎石的重量份为40份外，其他同实施例1。
对比例4
本对比例除了碎石的重量份为750份外，其他同实施例1。
对比例5
本对比例除了水泥的重量份为100份和掺和料的重量份为40份外，其他同实施例1。
对比例6
本对比例除了水泥的重量份为650份和掺和料的重量份为200份外，其他同实施例1。
对比例7
本对比例除了水胶比为0.05外，其他同实施例1。
对比例8
本对比例除了水胶比为0.5外，其他同实施例1。
对以上实施例及对比例所制备的挡土墙进行性能测试，测试结果如下表：
表1 挡土墙性能测试结果
| 编号 | 透水系数（mm/s） | 吸水率（%） | 裂缝荷载（kN/m2） |
| 实施例1 | 10 | 18 | 18 |
| 实施例2 | 7 | 21 | 17 |
| 实施例3 | 6.5 | 15 | 17.5 |
| 实施例4 | 5 | 17 | 16 |
| 实施例5 | 5.5 | 16 | 17 |
| 实施例6 | 10 | 18 | 19 |
| 实施例7 | 10 | 19 | 20 |
| 实施例8 | 10 | 18 | 18.5 |
| 实施例9 | 10 | 18 | 17.5 |
| 实施例10 | 10 | 18 | 17 |
| 对比例1 | 2 | 6 | 18.4 |
| 对比例2 | 3 | 30 | 7 |
| 对比例3 | 2 | 26 | 6 |
| 对比例4 | 2.6 | 8 | 8 |
| 对比例5 | 7 | 12 | 6 |
| 对比例6 | 0.5 | 11 | 18.5 |
| 对比例7 | 10.5 | 16 | 5 |
| 对比例8 | 0.1 | 9 | 12 |
从表1来看，对比例1陶粒的重量份为80份，与实施例1对比，透水系数、吸水率明显降低，但裂缝荷载略有升高；对比例2陶粒的重量份为600份，与实施例1对比，透水系数、裂缝荷载明显降低，吸水率显著升高；对比例3碎石的重量份为40份，与实施例1对比，透水系数、裂缝荷载明显降低，吸水率显著升高；对比例4碎石的重量份为750份，与实施例1对比，透水系数、吸水率及裂缝荷载均明显降低；对比例5水泥的重量份为100份和掺和料的重量份为40份，与实施例1对比，透水系数、吸水率降低，裂缝荷载显著降低；对比例6水泥的重量份为650份和掺和料的重量份为200份，与实施例1对比，透水系数显著降低，吸水率降低，裂缝荷载略有提高；对比例7水胶比为0.05，与实施例1对比，透水系数略有提高、吸水率略有降低，裂缝荷载显著降低；对比例8水胶比为0.5，与实施例1对比，透水系数、吸水率显著下降，裂缝荷载下降。通过大量试验，在本发明所选取的陶粒、碎石、水泥、掺和料、水胶比的范围为最优；陶粒起吸水、蓄水作用；玻纤网格布、玻纤棒、玄武岩纤维网格布、玄武岩纤维棒、碳纤维棒中的多种组合，可以提高挡土墙体300配筋的力学性能，从而提高挡土墙体300的裂缝荷载。
显然，本专利的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种装配式生态透水混凝土挡土墙，包括墙体、立柱和底座，其特征在于，所述立柱两侧设有用于插接墙体的插槽，立柱底部通过所述底座与地基连接，所述墙体的墙面设有用于种植植物的凸台，墙体由骨料粒径不大于16mm、抗压强度大于20兆帕、孔隙宽度小于1mm、透水系数大于5mm的陶粒透水混凝土加配筋预制而成。
2.根据权利要求1所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒100-550份；
平均粒径5-10mm的碎石50-700份；
平均长度4-10mm的有机纤维0.5-2.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥130-600份；
平均粒径5-30μm的掺和料50-180份；
减水率大于25%的高性能减水剂5~20份；
水胶比为0.1-0.4。
3.根据权利要求2所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒200-450份；
平均粒径5-10mm的碎石100-650份；
平均长度4-10mm的有机纤维1-2份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥230-500份；
平均粒径5-30μm的掺和料80-150份；
减水率大于25%的高性能减水剂10~15份；
水胶比为0.2-0.3。
4.根据权利要求3所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述陶粒透水混凝土包括如下重量份的各组分：
平均粒径5-16mm的陶粒325份；
平均粒径5-10mm的碎石375份；
平均长度4-10mm的有机纤维1.5份；
平均粒径30-60μm、强度等级不低于32.5的水泥365份；
平均粒径5-30μm的掺和料115份；
减水率大于25%的高性能减水剂12.5份；
水胶比为0.25。
5.根据权利要求1~4任一项所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述配筋为玻纤网格布、玻纤棒、玄武岩纤维网格布、玄武岩纤维棒、碳纤维棒中的一种或多种组合。
6.根据权利要求1~4任一项所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述墙体的长度为3-6m，宽度为0.5-1m，厚度为0.15-0.3m。
7.根据权利要求1所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述立柱的截面为T形，包括横段和连接于横段中部的竖段，所述竖段的两侧设有凹部，所述凹部与横段之间构成所述插槽，所述底座上设有用于插接所述立柱的T形凹槽，底座的底部设有凸榫，所述凸榫的高度为0.5-1m。
8.根据权利要求1~4任一项所述的装配式生态透水混凝土挡土墙，其特征在于，所述立柱和底座由钢筋混凝土预制而成。
9.一种如权利要求1-8所述挡土墙墙体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按照配比准备原材料后，先将全部骨料、纤维和40wt%的水预先搅拌60-90秒，再加入全部胶凝材料搅拌60-90秒，最后加入其他组分和余下的水，充分搅拌90-120秒，得到陶粒透水混凝土混合物；
S2.将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体模具中，浇筑厚度达到80-120mm时振捣5-10秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，振捣10-20秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体。
10.根据权利要求9所述挡土墙墙体的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将步骤S1得到的陶粒透水混凝土混合物浇筑到墙体模具中，浇筑厚度达到80-120mm时用平板震动器振捣5-10秒，铺上配筋，继续浇筑到设计厚度，用平板震动器振捣10-20秒，表面收平，覆膜养护3天得到墙体。
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