CN111548180A - 一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙及其施工方法，所述挡墙包括有机纤维大孔混凝土层，所述有机纤维大孔混凝土层由有机纤维大孔混凝土浇筑而成，所述有机纤维大孔混凝土层的侧面开设有若干个鱼巢孔，所述鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土；所述有机纤维大孔混凝土的孔隙尺寸为5～20mm，孔隙率不小于30％；所述鱼巢功能混凝土的孔隙尺寸为40～80mm，孔隙率不小于40％。本发明的挡墙利用有机纤维大孔混凝土中的连通孔洞显著减缓水流速度，为鱼类及其他水生生物提供产卵、繁衍栖息的场所。

Description

一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙及其施工方法
技术领域
本发明属于水利工程技术领域，尤其涉及一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙及其施工方法。
背景技术
为了防止洪水对中小河流岸坡的冲刷和淘蚀，避免堤岸崩塌，提高防洪标准，需要修筑河岸挡墙。传统的中小河流护岸挡墙主要包括现浇混凝土挡墙、浆砌石挡墙、预制混凝土块体挡墙等，虽然能够防止岸坡基土被水流冲刷，但也破坏了鱼类和其他水生生物的生长环境。
为了给鱼类等水生生物提供庇护和繁衍栖息的场所，现有技术通常在挡墙临水侧常水位以下布设进口较小、内部空间较大的屋形普通混凝土预制结构作为鱼巢。这些鱼巢由普通混凝土预制而成的异型的立体结构，结构较小，预制难度较大，费用较高；在挡墙施工时，鱼巢从预制厂运到施工现场，内嵌在挡墙内，增加了施工工序，也增加了工程投资和工期。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种用于中小河流护岸的鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，具有丰富的孔洞，能够为水生生物提供庇护和繁衍栖息的场所。
本发明的第二个目的是提供一种用于中小河流护岸的鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙的施工方法。
改善挡墙附近的生态多样性很大程度依赖于挡墙中是否能够提供鱼类及其他水生生物产卵、繁衍栖息的场所以及在该场所中的水流速度，发明人设想，如果挡墙自身具有大孔洞，则在不需要内嵌预制式鱼巢情况下即可为鱼类及其他水生生物提供产卵、繁衍栖息的场所，并且减缓水流速度。在此发明构思下，发明人通过大量试验，对各种原料进行选择和搭配，在混凝土中掺入大粒径骨料并结合有机纤维可使混凝土具有丰富的连通大孔洞，同时具有良好的力学性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，包括有机纤维大孔混凝土层，所述有机纤维大孔混凝土层由有机纤维大孔混凝土浇筑而成，所述有机纤维大孔混凝土层的侧面开设有若干个鱼巢孔，所述鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土；所述有机纤维大孔混凝土的孔隙尺寸为5～20mm，孔隙率不小于30％；所述鱼巢功能混凝土的孔隙尺寸为40～80mm，孔隙率不小于40％。
所述鱼巢孔大小为200～500mm。
相邻两个所述鱼巢空间距1000～10000mm。
所述鱼巢功能混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量50～100kg/m3、水泥用量150～270kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0～0.3kg/m3，粗骨料1450kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料粒径为80～120mm。
所述鱼巢功能混凝土的抗压强度为3～5MPa。
所述有机纤维大孔混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量60～120kg/m3、水泥用量180～350kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0～0.6kg/m3，粗骨料1400kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料粒径为5～40mm，可选择级配为5～20mm、16～31.5mm、20～40mm中的任意一种或几种的任意组合。
所述有机纤维大孔混凝土的抗压强度为5～15MPa。
所述有机纤维大孔混凝土层的高度为1000～3000mm。
所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙还包括浇筑在所述有机纤维大孔混凝土层顶部的压顶混凝土层。在有机纤维大孔混凝土层顶部使用普通混凝土浇筑压顶，可对有机纤维大孔混凝土层起保护作用。
上述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙的施工方法，包括如下步骤：
1)浇筑有机纤维大孔混凝土，形成有机纤维大孔混凝土层，并在有机纤维大孔混凝土层的侧面开设鱼巢孔；
2)在鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明以孔隙尺寸为5～20mm，孔隙率不小于30％的有机纤维大孔混凝土制作挡墙主体，并在侧面设置鱼巢孔，在鱼巢孔内浇筑孔隙尺寸更大、孔隙率更高的鱼巢功能混凝土，其中有机纤维大孔混凝土能为挡墙提供足够的力学性能，保证挡墙的稳定耐久性，同时也能够减缓水流速度。而鱼巢功能混凝土中的大孔隙则能为鱼类及其他水生生物提供产卵、繁衍栖息的场所；同时增加了河流水体的曝气，改善水质和水体环境。通过有机纤维大孔混凝土和鱼巢功能混凝土相互协同作用，有效改善挡墙的生态性能。
(2)本发明工艺简单，材料易得，工期短，养护简单，维护方便，成本低。
附图说明
图1为鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙的示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
参看图1，本发明提供一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙(以下简称挡墙)，在素土夯实10上由下而上依次包括砂石垫层11、混凝土垫层12、有机纤维大孔混凝土层13和压顶混凝土层14，所述有机纤维大孔混凝土层的侧面开设有若干个鱼巢孔15，所述鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土。
其中，所述砂石垫层高度为150～300mm；所述混凝土垫层高度为100～300mm；所述有机纤维大孔混凝土层高度为1000～3000mm；所述压顶混凝土层高度为100～300mm。所述鱼巢孔大小为200～500mm，相邻两个鱼巢空间距1000～10000mm。
本发明挡墙的施工方法包括如下步骤：
1)按照设计图纸要求进行地基和基础处理。
2)开挖清理到设计高程，回填砂石，形成砂石垫层
3)在砂石垫层上浇筑垫层混凝土，整平后得到混凝土垫层。
4)在混凝土垫层上立模，浇筑有机纤维大孔混凝土，采用锤击或平板压碾整平，形成有机纤维大孔混凝土层，在浇筑过程中在有机纤维大孔混凝土层的临水侧预留若干个鱼巢孔。
5)在鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土。
6)在有机纤维大孔混凝土层顶面浇筑普通混凝土压顶，形成压顶混凝土层。
在挡墙施工过程中可在挡墙与河岸之间铺设土工布。
步骤2)中，砂石粒径规格为5～20mm、5～31.5mm、5～40mm、16～31.5mm、20～40mm、30～50mm中的任意一种或几种的任意组合，压碎值不大于15％，表观密度不小于2500kg/m3，紧装堆积密度不小于1350kg/m3，空隙率不大于45％。
步骤3)中，所述垫层混凝土的配比参数为：水胶比0.40～0.60；砂率28％～38％；单位用水量150～220kg/m3；硅灰掺量为胶凝材料质量的0～15％；矿渣粉掺量为胶凝材料质量的0～50％；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0～30％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％。
步骤4)中，所述有机纤维大孔混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量60～120kg/m3、水泥用量180～350kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0～0.6kg/m3，粗骨料1450kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料选自粒径为5～20mm、16～31.5mm、20～40mm中的任意一种或几种的任意组合的碎石。利用该配合比参数制成的混凝土拌合物中，水泥在粗骨料表面包裹均匀，没有水泥浆下淌的现象，而且颗粒表面有金属光泽，无干涩感，同时在搅拌机内不结底。
步骤5)中，所述鱼巢功能混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量50～100kg/m3、水泥用量150～270kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0～0.3kg/m3，粗骨料1450kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料粒径为80～120mm。
步骤6)中，所述普通混凝土的配比参数为：水胶比0.30～0.60；砂率25％～45％；单位用水量150～230kg/m3；硅灰掺量为胶凝材料质量的0～15％；矿渣粉掺量为胶凝材料质量的0～50％；粉煤灰掺量为胶凝材料质量的0～30％；减水剂掺量为胶凝材料质量的0～2.5％。在有机纤维大孔混凝土层顶部使用普通混凝土浇筑压顶，可对有机纤维大孔混凝土层起保护作用。
所述有机纤维为短切有机纤维，所述短切有机纤维长度为3～15mm。
所述短切有机纤维选自聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维和芳纶纤维中的任意一种或多种。
所述硅灰总碱量不大于1.5％、二氧化硅含量不小于85％、氯含量不大于0.1％、含水量(粉料)不大于3.0％、含固量(液料)生产控制值的±2.0％、烧失量不大于4.0％、需水量比不大于125％、比表面积(BET法)不小于15m2/kg、活性指数(7天快速法)不小于105％、抑制碱骨料反应性14天膨胀率降低值不小于35％、抗氯离子渗透性28天电通量之比不大于40％。
所述减水剂选自聚羧酸系减水剂、萘系减水剂和复合减水剂中的任意一种或多种。减水剂能通过双电层和表面活性作用显著改善混凝土的流变学特性，减低混凝土拌合水的表面张力，大幅度提高混凝土的工作性，从而减小混凝土单位用水量，降低水灰比，提高混凝土的强度。
性能测试
采用上述有机纤维大孔混凝土的配合比参数称取原料(原料种类在上述列举的种类内随机选择)制备有机纤维大孔混凝土的试件(尺寸为150mm×150mm×150mm)，经测试有机纤维大孔混凝土的孔隙尺寸为5～20mm，孔隙率不小于30％，抗压强度为5～15MPa。其中一个有机纤维大孔混凝土的时间配合比参数和性能如表1实施例1所示，而在实施例1基础上省去短切有机纤维后，结果如表1对比例1所示。
表1.有机纤维大孔混凝土原料配比及性能
原料及配比参数 实施例1 对比例1
水胶比 0.26 0.26
水(kg/m<sup>3</sup>) 65 65
水泥(kg/m<sup>3</sup>) 250 250
减水剂(kg/m<sup>3</sup>) 1.8 1.8
短切有机纤维(kg/m<sup>3</sup>) 0.3 0
粗骨料(kg/m<sup>3</sup>) 1630 1630
孔洞等效孔径 3～10mm 3～10mm
孔隙率 32.5 32.5
透水系数 68mm/s 59mm/s
28d抗压强度(MPa) 7.8 6.2
同时，采用上述鱼巢功能混凝土的配合比参数称取原料(原料种类在上述列举的种类内随机选择)制备鱼巢功能混凝土的试件(尺寸为450mm×450mm×450mm)，经测试鱼巢功能混凝土的孔隙尺寸为40～80mm，孔隙率不小于40％，抗压强度为3～5MPa。
性能测试结果说明，本发明以有机纤维大孔混凝土制作挡墙主体，并在侧面设置鱼巢孔，在鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土，其中有机纤维大孔混凝土能为挡墙提供足够的力学性能，保证挡墙的稳定耐久性，同时也能够利用有机纤维混凝土中的丰富孔隙减缓水流速度。而鱼巢功能混凝土中的大孔隙则能为鱼类及其他水生生物提供产卵、繁衍栖息的场所；同时增加了河流水体的曝气，改善水质和水体环境。通过有机纤维大孔混凝土和鱼巢功能混凝土相互协同作用，有效改善挡墙的生态性能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：包括有机纤维大孔混凝土层，所述有机纤维大孔混凝土层由有机纤维大孔混凝土浇筑而成，所述有机纤维大孔混凝土层的侧面开设有若干个鱼巢孔，所述鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土；所述有机纤维大孔混凝土的孔隙尺寸为5～20mm，孔隙率不小于30％；所述鱼巢功能混凝土的孔隙尺寸为40～80mm，孔隙率不小于40％。
2.根据权利要求1所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述鱼巢孔大小为200～500mm。
3.根据权利要求2所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：相邻两个所述鱼巢孔间距1000～10000mm。
4.根据权利要求1所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述鱼巢功能混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量50～100kg/m3、水泥用量150～270kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0.1～0.3kg/m3，粗骨料1450kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料粒径为80～120mm。
5.根据权利要求4所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述鱼巢功能混凝土的抗压强度为3～5MPa。
6.根据权利要求1所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述有机纤维大孔混凝土的配合比参数为：水胶比0.25～0.40、单位用水量60～120kg/m3、水泥用量180～350kg/m3，减水剂掺量为水泥质量的0～2.0％，有机纤维0～0.6kg/m3，粗骨料1400kg/m3～1650kg/m3；所述粗骨料粒径为5～40mm。
7.根据权利要求6所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述有机纤维大孔混凝土的抗压强度为5～15MPa。
8.根据权利要求1～7任意一项所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述有机纤维大孔混凝土层的高度为1000～3000mm。
9.根据权利要求1～7任意一项所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙，其特征在于：所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙还包括浇筑在所述有机纤维大孔混凝土层顶部的压顶混凝土层。
10.权利要求1～9任意一项所述鱼巢式有机纤维大孔混凝土挡墙的施工方法，包括如下步骤：
1)浇筑有机纤维大孔混凝土，成有机纤维大孔混凝土层，并在有机纤维大孔混凝土层的侧面开设鱼巢孔；
2)在鱼巢孔内浇筑鱼巢功能混凝土。
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