CN108842723B - 一种薄板混凝土衬砌施工方法 - Google Patents

一种薄板混凝土衬砌施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种薄板混凝土衬砌施工方法，属于建筑施工技术领域，包括坡面的清理以及夯实整平、坡面铺设砂砾料反滤层、铺设下复合土工膜、铺设土工布、铺设上复合土工膜、混凝土的制备、下层混凝土面板的浇筑、上层混凝土面板的浇筑、抹面机抹面以及人工压光、混凝土的养护。本发明的薄板混凝土衬砌施工方法，在坡面进行碾压和夯实，同时混凝土面板的浇筑分为下层混凝土面板的浇筑和上层混凝土面板的浇筑，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时结合下复合土工膜、土工布、上复合土工膜的相互配合，提高了薄板混凝土衬砌的防渗作用，延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。

Description

一种薄板混凝土衬砌施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工技术领域，更具体的说，它涉及一种薄板混凝土衬砌施工方法。
背景技术
传统大型渠道衬砌工程施工工艺一般主要采用滑模浇筑混凝土或是采用浆砌混凝土预制板衬砌。采用滑模衬砌时，混凝土的均匀性和外观平整度较差，施工速度较慢；采用浆砌混凝土预制板衬砌时，砌缝面积约占衬砌总面积的10％，存在砌缝砂浆开裂、缝内长草、衬砌体失稳破坏现象，混凝土衬砌层防渗作用较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄板混凝土衬砌施工方法，其不仅提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时结合下复合土工膜、土工布、上复合土工膜的相互配合，提高了薄板混凝土衬砌的防渗作用，延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。同时由于粗集料中添加废弃混凝土炸混合，降低了施工成本。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种薄板混凝土衬砌施工方法，包括如下步骤：
(1)清理坡面，在渠堤铺设薄板混凝土衬砌一侧填充渠堤土体，并且超填30-40cm，之后用自行式振动碾沿渠道方向行走碾压，用反铲挖掘机自上而下进行削坡，并削除超填部分，然后用强夯机对坡面进行夯实整平，使纵向坡度为1-5％、横向坡为1:1-3；
(2)在坡面自下而上依次铺设砂砾料反滤层、下复合土工膜、土工布、上复合土工膜；
(3)将水、水泥、粗集料、砂子、粉煤灰、高效减水剂、引气剂、缓凝剂搅拌混合，形成混凝土，混凝土的坍落度为90-130mm；
(4)在上复合土工膜远离坡面一侧用振动滑模衬砌机连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为10-12cm，形成下层混凝土面板；
(5)待坡面位移稳定后，在下层混凝土面板层远离坡面一侧用振动滑模衬砌机铺设连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为5-8cm，形成上层混凝土面板；
(6)在混凝土浇筑完成后，静止1-2h，用抹面机抹面，人工压光；
(7)在上层混凝土面板表面喷洒养护剂，并在上层混凝土面板表面铺设两层塑料膜，同时加盖两层草帘子，养护7-10天，之后拆除草帘子、塑料膜，并在上层混凝土面板表面进行洒水保湿，养护21-25天，完成薄板混凝土衬砌施工；
所述混凝土，按重量份数计，其原料包括水98-120份、水泥171-195份、粗集料1250-1420份、砂子652-723份、粉煤灰65-73份、高效减水剂4.1-4.6份、引气剂2.2-2.7份、缓凝剂1.1-1.23份；
所述粗集料包括10-20mm的中石子、5-10mm的小石子、5-25mm的废弃混凝土渣，所述中石子的重量占粗集料总重量的52wt％，所述小石子的重量占粗集料总重量的35wt％，所述废弃混凝土渣的重量占粗集料总重量的13wt％；
所述混凝土，采用如下方法制备：将水、水泥、砂子、粉煤灰投入到搅拌釜中，搅拌30-40min，之后投入高效减水剂，继续搅拌5-8min，投入引气剂、缓凝剂搅拌混合，继续搅拌20-30min，然后投入粗集料，继续搅拌10-15min，得到混凝土。
通过采用上述技术方案，在坡面进行碾压和夯实整平，同时混凝土面板的浇筑分为下层混凝土面板的浇筑和上层混凝土面板的浇筑，提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时结合下复合土工膜、土工布、上复合土工膜的相互配合，提高了薄板混凝土衬砌的防渗作用，延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。
中石子和小石子的相互配合，进一步提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时在粗集料中加入废弃混凝土渣，在保证混凝土质量的情况下，降低了施工成本。
分批次的将混凝土各原料进行混合，不仅提高了混凝土的均匀性，同时提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。
通过采用上述技术方案，对中石子、小石子、废弃混凝土渣的配比进行优化，提高混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。
较优选地，所述混凝土，按重量份数计，其原料包括水110份、水泥183份、粗集料1362份、砂子684份、粉煤灰69份、高效减水剂4.22份、引气剂2.46份、缓凝剂1.15份。
通过采用上述技术方案，对混凝土的各原料配比进行优化，进一步增加了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。
较优选地，所述水泥选自普硅水泥、硅酸盐水泥、KS-矿渣水泥。
较优选地，所述高效减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂中的一种或多种。
较优选地，所述引气剂为脂肪醇磺酸盐类引气剂、松香树脂类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂中的一种或多种。
较优选地，所述缓凝剂为纤维素类缓凝剂、磷酸类缓凝剂、羟基羧酸类缓凝剂中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，分别对水泥、高效减水剂、引气剂、缓凝剂进行优化，可以根据实际情况进行选择，在保证混凝土性能满足要求的情况下，降低生产成本。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、本发明的薄板混凝土衬砌施工方法，其不仅提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时结合下复合土工膜、土工布、上复合土工膜的相互配合，提高了薄板混凝土衬砌的防渗作用，延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。
第二、通过对坡面进行碾压和夯实整平，以及对混凝土面板分两次浇筑，即完成下层混凝土面板浇筑之后，待坡面位移平稳之后，在进行上层混凝土面板的浇筑，进一步提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。
第三、通过对混凝土原料配比的优化，进一步提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。
第四、通过中石子和小石子两者的的相互配合，进一步提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时在粗集料中加入废弃混凝土渣，在保证混凝土质量的情况下，降低了施工成本。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。应该理解的是，本发明实施例所述制备方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。
表1实施例中粗集料的原料重量百分比(单位：wt％)
粗集料 一 二 三
中石子 48 52 55
小石子 31 35 39
废弃混凝土渣 21 13 6
总计 100 100 100
表2实施例中混凝土的各原料含量(单位：Kg)
实施例 1 2 3 4 5
水 98 98 98 110 120
水泥 171 171 171 183 195
砂子 652 652 652 684 723
粉煤灰 73 73 73 69 65
减水剂 4.6 4.6 4.6 4.22 4.1
引气剂 2.7 2.7 2.7 2.46 2.2
缓凝剂 1.1 1.1 1.1 1.15 1.23
粗集料一 1420 - - - -
粗集料二 - 1420 - 1362 1250
粗集料三 - - 1420 - -
实施例1
(1)清理坡面，在渠堤铺设薄板混凝土衬砌一侧填充渠堤土体，并且超填30cm，之后用自行式振动碾沿渠道方向行走碾压，用反铲挖掘机自上而下进行削坡，并削除超填部分，然后用强夯机对坡面进行夯实整平，使纵向坡度为1％、横向坡为1:1；
(2)在坡面自下而上依次铺设砂砾料反滤层、下复合土工膜、土工布、上复合土工膜；
(3)将水、硅酸盐水泥、粗集料、砂子、粉煤灰、木质素磺酸钠盐减水剂、松香树脂类引气剂、纤维素类缓凝剂搅拌混合，形成混凝土，混凝土的坍落度为130mm；
(4)在上复合土工膜远离坡面一侧用振动滑模衬砌机连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为10cm，形成下层混凝土面板；
(5)待坡面位移稳定后，在下层混凝土面板层远离坡面一侧用振动滑模衬砌机铺设连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为8cm，形成上层混凝土面板；
(6)在混凝土浇筑完成后，静止1h，用抹面机抹面，人工压光；
(7)在上层混凝土面板表面喷洒养护剂，并在上层混凝土面板表面铺设两层塑料膜，同时加盖两层草帘子，养护10天，之后拆除草帘子、塑料膜，并在上层混凝土面板表面进行洒水保湿，养护21天，完成薄板混凝土衬砌施工。
其中，混凝土，采用如下方法制备：将水、硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰投入到搅拌釜中，搅拌30min，之后投入木质素磺酸钠盐减水剂，继续搅拌8min，投入松香树脂类引气剂、纤维素类缓凝剂搅拌混合，继续搅拌20min，然后投入粗集料，继续搅拌15min，得到混凝土。
实施例2-3
实施例2-3和实施例1的区别之处在于，制备混凝土的原料配比不同，如表1和表2所示。
实施例4
(1)清理坡面，在渠堤铺设薄板混凝土衬砌一侧填充渠堤土体，并且超填35cm，之后用自行式振动碾沿渠道方向行走碾压，用反铲挖掘机自上而下进行削坡，并削除超填部分，然后用强夯机对坡面进行夯实整平，使纵向坡度为3％、横向坡为1:2；
(2)在坡面自下而上依次铺设砂砾料反滤层、下复合土工膜、土工布、上复合土工膜；
(3)将水、KS-矿渣水泥、粗集料、砂子、粉煤灰、聚羧酸减水剂、脂肪醇磺酸盐类引气剂、羟基羧酸类缓凝剂搅拌混合，形成混凝土，混凝土的坍落度为110mm；
(4)在上复合土工膜远离坡面一侧用振动滑模衬砌机连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为11cm，形成下层混凝土面板；
(5)待坡面位移稳定后，在下层混凝土面板层远离坡面一侧用振动滑模衬砌机铺设连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为7cm，形成上层混凝土面板；
(6)在混凝土浇筑完成后，静止1.5h，用抹面机抹面，人工压光；
(7)在上层混凝土面板表面喷洒养护剂，并在上层混凝土面板表面铺设两层塑料膜，同时加盖两层草帘子，养护9天，之后拆除草帘子、塑料膜，并在上层混凝土面板表面进行洒水保湿，养护23天，完成薄板混凝土衬砌施工。
其中，混凝土，采用如下方法制备：将水、KS-矿渣水泥、砂子、粉煤灰投入到搅拌釜中，搅拌35min，之后投入聚羧酸减水剂，继续搅拌7min，投入脂肪醇磺酸盐类引气剂、羟基羧酸类缓凝剂搅拌混合，继续搅拌25min，然后投入粗集料，继续搅拌12min，得到混凝土。
实施例5
(1)清理坡面，在渠堤铺设薄板混凝土衬砌一侧填充渠堤土体，并且超填40cm，之后用自行式振动碾沿渠道方向行走碾压，用反铲挖掘机自上而下进行削坡，并削除超填部分，然后用强夯机对坡面进行夯实整平，使纵向坡度为5％、横向坡为1:3；
(2)在坡面自下而上依次铺设砂砾料反滤层、下复合土工膜、土工布、上复合土工膜；
(3)将水、普硅水泥、粗集料、砂子、粉煤灰、萘系减水剂、烷基苯磺酸盐类引气剂、磷酸类缓凝剂搅拌混合，形成混凝土，混凝土的坍落度为90mm；
(4)在上复合土工膜远离坡面一侧用振动滑模衬砌机连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为12cm，形成下层混凝土面板；
(5)待坡面位移稳定后，在下层混凝土面板层远离坡面一侧用振动滑模衬砌机铺设连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为5cm，形成上层混凝土面板；
(6)在混凝土浇筑完成后，静止2h，用抹面机抹面，人工压光；
(7)在上层混凝土面板表面喷洒养护剂，并在上层混凝土面板表面铺设两层塑料膜，同时加盖两层草帘子，养护7天，之后拆除草帘子、塑料膜，并在上层混凝土面板表面进行洒水保湿，养护25天，完成薄板混凝土衬砌施工。
其中，混凝土，采用如下方法制备：将水、普硅水泥、砂子、粉煤灰投入到搅拌釜中，搅拌40min，之后投入萘系减水剂，继续搅拌5min，投入烷基苯磺酸盐类引气剂、磷酸类缓凝剂搅拌混合，继续搅拌30min，然后投入粗集料，继续搅拌10min，得到混凝土。
对比例1
对比例1和实施例4的区别在于，薄板混凝土衬砌施工方法步骤(1)中没有对坡面进行碾压和夯实整平。
对比例2
对比例2和实施例4的区别在于，薄板混凝土衬砌施工方法将步骤(5)下层混凝土面板的浇筑和步骤(6)上层混凝土面板的浇筑合并为一步，即混凝土面板一次连续浇筑而成。
对比例3
对比例3和实施例4的区别在于，制备混凝土中没有添加粗集料。
对比例4
对比例4和实施例4的区别在于，混凝土中的粗集料中没有添加中石子。
对比例5
对比例5和实施例4的区别在于，混凝土中的粗集料中没有添加小石子。
对比例6
对比例6和实施例4的区别在于，混凝土中的粗集料中没有添加废弃混凝土渣。
测试例
养护28天后，在-40℃的条件下，对实施例1-5和对比例1-6，进行抗压强度和劈裂抗拉强度的检测，检测结果如表3所示。
表3检测结果
检测项目 抗压强度/MPa 劈裂抗拉强度/MPa
实施例1 51 5.21
实施例2 55 5.34
实施例3 50 5.29
实施例4 62 5.38
实施例5 59 5.32
对比例1 23 1.74
对比例2 42 3.94
对比例3 18 1.46
对比例4 22 1.87
对比例5 31 3.01
对比例6 61 5.24
从表3中可以看出，本发明的薄板混凝土衬砌施工方法，不仅保持了混凝土的正常施工，提高了施工效率，同时提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。由于粗集料采用中石子和小石子混合，通过两者的相互作用，进一步提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时结合下复合土工膜、土工布、上复合土工膜的相互配合，提高了薄板混凝土衬砌的防渗作用，延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。由于在粗集料中加入废弃混凝土渣，在保证混凝土质量的情况下，降低了施工成本。
通过对比实施例4和对比例1-2可以看出，对比例1和实施例4的区别之处在于没有对坡面进行碾压和夯实整平；对比例2和实施例4的区别之处在于在混凝土面板一次连接浇筑而成，由此可见，在对坡面进行碾压和夯实整平后，明显提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，同时将混凝土面板分两次浇筑，延长混凝土表面出现剥落的时间，防止混凝土出现沉陷，提高了延长薄板混凝土衬砌的使用寿命。
通过对比实施例4和对比例3-5可以看出，对比例3和实施例4的区别之处在于混凝土中没有添加粗集料；对比例4和实施例4的区别之处在于粗集料中没有添加中石子；对比例5和实施例4的区别之处在于粗集料中没有添加小石子；由此可见，通过中石子和小石子的相互配合，明显提高了混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度。再通过对比实施例4和对比例6可以看出，对比例6和实施例4的区别之处在于粗集料中没有添加废弃混凝土渣，由此可见，添加一定量的废弃混凝土渣，没有影响混凝土的性能，但是降低了施工成本。

Claims (6)

1.一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）清理坡面，在渠堤铺设薄板混凝土衬砌一侧填充渠堤土体，并且超填30-40cm，之后用自行式振动碾沿渠道方向行走碾压，用反铲挖掘机自上而下进行削坡，并削除超填部分，然后用强夯机对坡面进行夯实整平，使纵向坡度为1-5％、横向坡为1:1-3；
（2）在坡面自下而上依次铺设砂砾料反滤层、下复合土工膜、土工布、上复合土工膜；
（3）将水、水泥、粗集料、砂子、粉煤灰、高效减水剂、引气剂、缓凝剂搅拌混合，形成混凝土，混凝土的坍落度为90-130mm；
（4）在上复合土工膜远离坡面一侧用振动滑模衬砌机连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为10-12cm，形成下层混凝土面板；
（5）待坡面位移稳定后，在下层混凝土面板层远离坡面一侧用振动滑模衬砌机铺设连续浇筑混凝土，混凝土的厚度为5-8cm，形成上层混凝土面板；
（6）在混凝土浇筑完成后，静止1-2h，用抹面机抹面，人工压光；
（7）在上层混凝土面板表面喷洒养护剂，并在上层混凝土面板表面铺设两层塑料膜，同时加盖两层草帘子，养护7-10天，之后拆除草帘子、塑料膜，并在上层混凝土面板表面进行洒水保湿，养护21-25天，完成薄板混凝土衬砌施工；
所述混凝土，按重量份数计，其原料包括水98-120份、水泥171-195份、粗集料1250-1420份、砂子652-723份、粉煤灰65-73份、高效减水剂4.1-4.6份、引气剂2.2-2.7份、缓凝剂1.1-1.23份；
所述粗集料包括10-20mm的中石子、5-10mm的小石子、5-25mm的废弃混凝土渣，所述中石子的重量占粗集料总重量的52wt%，所述小石子的重量占粗集料总重量的35wt%，所述废弃混凝土渣的重量占粗集料总重量的13wt%；
所述混凝土，采用如下方法制备：将水、水泥、砂子、粉煤灰投入到搅拌釜中，搅拌30-40min，之后投入高效减水剂，继续搅拌5-8min，投入引气剂、缓凝剂搅拌混合，继续搅拌20-30min，然后投入粗集料，继续搅拌10-15min，得到混凝土。
2.根据权利要求1所述的一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：所述混凝土，按重量份数计，其原料包括水110份、水泥183份、粗集料1362份、砂子684份、粉煤灰69份、高效减水剂4.22份、引气剂2.46份、缓凝剂1.15份。
3.根据权利要求1所述的一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：所述水泥选自普硅水泥、硅酸盐水泥、KS-矿渣水泥。
4.根据权利要求1所述的一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：所述高效减水剂为聚羧酸减水剂、萘系减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：所述引气剂为脂肪醇磺酸盐类引气剂、松香树脂类引气剂、烷基苯磺酸盐类引气剂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种薄板混凝土衬砌施工方法，其特征在于：所述缓凝剂为纤维素类缓凝剂、磷酸类缓凝剂、羟基羧酸类缓凝剂中的一种或多种。
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