一種鋼渣芯混凝土備防石以及製作方法與流程
2023-08-02 18:10:31 2
本發明涉及一種河流上搶險施工常用的備防石結構,尤其是一種鋼渣芯混凝土的複合結構備防石以及製作方法，屬於堤防工程的技術領域。
背景技術：
備防石是在防汛工程險工段和控導工程處及附近區域儲備的一定數量的石料，用以滿足防汛搶險急需。調查表明黃河搶險中根石的走失率約為20～30％，傳統備防石受施工條件和材料限制，壩垛護岸根石不能滿足抗衝要求,在水流衝刷下極易走失,使壩岸穩定性明顯降低。隨著社會的進步,人們對快速搶險和提高搶險效果等方面的要求愈來愈高。每年黃河搶險所用拋石量為幾十萬立方米，由於石材是不可再生資源，防汛搶險所用備防石的採購價格逐年攀升，選用石材作為備防石成本較高，同時也造成資源浪費。為此，十幾年來人們研製了很多類型的人工石材來代替天然石材，主要有:黃河泥沙燒結人工石材備防石，利用陶瓷生產工藝燒製成型；黃河泥沙碾壓備防石，免蒸免燒製備大塊材料用於防汛搶險；振動成型膠凝材料免燒黃河泥沙備防石，利用膠凝材料和活性激發劑製作人工石材；海岸防浪四角錐混凝土體，利用混凝土製作備防石代用品。但是這些產品存在生產工序複雜、成本高、難以規模化生產等缺點，有些產品的耐衝刷性、抗凍融性等存在一定問題，因而很難推廣應用。
鋼渣是在鋼鐵生產過程中排放出的固體廢棄物，我國每年排出鋼渣約1400萬噸，而我國的鋼渣利用率僅為22％左右，鋼渣大量堆放，不僅浪費資源而且汙染環境。由於鋼渣質地堅硬密實，孔隙少，抗壓強度高，具有一定的膠凝性，因此可以選用鋼渣為原料，一方面可以達到備防石的強度要求，另一方面又能將鋼渣進行綜合利用，減少資源浪費和環境汙染。
技術實現要素：
本發明針對現有技術的不足，提供一種操作方便，工藝簡單的鋼渣芯混凝土複合結構的備防石的製作方法。
本發明採用的技術方案如下：
一種鋼渣芯混凝土備防石，包括一個空心的正方體混凝土外殼，在所述的外殼中設有作為混凝土加筋材料的鋼塑土工格柵；在所述的混凝土外殼內填充有鋼渣芯；所述混凝土外殼的外表面設有凹槽和凸稜。
優選的，所述混凝土外殼尺寸為42cm×42cm×42cm；壁厚6cm。
優選的，所述的混凝土外殼的外表面中，其中三個面分別預留有凹槽，與該三個面對立的另外三面分別預留有凸稜，且所述凹槽與凸稜的尺寸相同，能相互咬合；所述的凹槽與凸稜的尺寸為42cm×6cm×2cm。
優選的，所述鋼塑土工格柵尺寸為38cm×38cm；所述鋼渣芯的形狀為正立方體，尺寸為36cm×36cm×36cm。
優選的，所述的鋼塑土工格柵包括6片，在正方體混凝土外殼的六個面內均設有鋼塑土工格柵。
本發明提供的一種鋼渣芯混凝土複合結構備防石的製作方法，主要包括以下步驟：
(1)採用鋼板製作外模板，外模板為一個頂部開口的正方體結構；且將外模板放置在底板上；
(2)在外摸板的內側放置鋼塑土工格柵，所述的鋼塑土工格柵為一個只有五個面的正方體結構，且放置時，鋼塑土工格柵開口的一面朝上放置；
(3)在模板底部鋪設混凝土；
(4)放置提前支好的內模框，使內模框與外摸板的側面平行；
(5)向內模框中填放配置好的鋼渣混合物，同時向內模框和外摸板之間澆築混凝土，高度與鋼渣混合物齊平。
(6)混凝土初凝之後，將內模框取出，將最後一片鋼塑土工格柵與第二步放置的土工格柵網連接成整體。
(7)最後澆築混凝土，放置頂模；八小時後脫模，進行標準養護。
優選的，步驟1中製作的外模板為一個只有五個面的正方體結構。
優選的，所述的外模板的四個側面中，其中兩個相對的側面設有凸稜，另外兩個相對的側面設有凹槽；外模板的底面設有凹槽或者凸稜。
優選的，所述凸稜和凹槽的尺寸為42cm×6cm×2cm。
優選的，所述步驟1設置的外摸板的尺寸為42cm×42cm×42cm的正立方體結構。
優選的，所述步驟2放置的鋼塑土工格柵尺寸為38cm×38cm的網片，作為加筋材料設置在混凝土外殼中。所述鋼塑土工格柵是以高強鋼絲及聚乙烯或聚丙烯為原料，並添加其他助劑加工而成的複合型高強抗拉條帶，表面有粗糙壓紋，可以與混凝土有效連接，同時鋼塑土工格柵具有有強度大(每延米抗拉強度達80kn/m)、承載力強、抗腐蝕等優點，提高混凝土的抗拉、抗壓和抗折強度和耐久性。
優選的，所述步驟3在模板底部鋪設的混凝土厚度為6cm。所述混凝土中以3％的比例添加防滲劑，提高混凝土的抗滲性。
優選的，所述步驟4放置的內模框為無底無蓋的框體結構，鋼板厚度較薄，內外壁分別塗上油，以便模板被取出。
優選的，所述步驟5填放的鋼渣混合物尺寸為36cm×36cm×36cm，將鋼渣碾碎後，以粒徑為5～10mm的鋼渣作為粗骨料，粒徑為5mm以下的鋼渣作為細骨料，添加粘結劑，按照一定配合比拌和均勻，採用冷壓團法，將鋼渣混合物壓縮成型。
優選的，所述的頂模為一個設置有凹槽或者凸稜的鋼板。
本發明的優勢在於：
1、本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，材料大部分為鋼渣，原料豐富，將鋼渣綜合利用變廢為寶，減少環境汙染。與傳統的備防石塊相比，製作成本低，減少石塊的開採，節約不可再生資源。
2、本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，其外壁分別設有凹槽與凸稜，有利於增大備防石與河灘之間的摩擦力，抗衝刷能力強。同時凹形淺槽與凸稜可以相互咬合，有利於堆放與拋擲，作業效率高。
3、本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，外殼混凝土中加入鋼塑土工格柵，價格低廉，每延米抗拉強度達80kn/m，同時具有強度高、變形小、耐腐蝕等優點，提高該備防石的強度和耐久性。
4、本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，採用模具製作，生產工藝簡單，生產效率高，可實現外殼與填充芯同時注料，各構件間能相互融合為牢固的整體，確保備防石成品的整體性，便於規模化生產。
附圖說明
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用於解釋本申請，並不構成對本申請的不當限定。
圖1為本發明備防石製作裝置主視圖。
圖2為鋼塑土工格柵網。
圖3為備防石的結構圖。
圖中，1-1為外模，1-2為鋼塑土工格柵網，1-3為內模框，1-4為凸稜，1-5為凹槽；2-1為凹槽，2-2為凸稜，2-3為混凝土外殼，2-4為鋼塑土工格柵，2-5為鋼渣芯。
具體實施方式
應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。
需要注意的是，這裡所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這裡所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括複數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語「包含」和/或「包括」時，其指明存在特徵、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。
正如背景技術所介紹的，現有技術中的人工石材存在生產工序複雜、成本高、難以規模化生產等缺點，有些產品的耐衝刷性、抗凍融性等存在一定問題，因而很難推廣應用，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種鋼渣芯混凝土備防石以及製作方法。
如圖3所示：本發明為一種鋼渣芯混凝土複合結構備防石，具體結構包括混凝土外殼2-3、鋼塑土工格柵2-4和鋼渣芯2-5，其中鋼塑土工格柵2-4布置在在混凝土外殼2-3內。
所述混凝土外殼2-3尺寸為42cm×42cm×42cm，壁厚6cm，混凝土外壁三個面分別設有兩條凹槽2-1，其對立三面分別設有凸稜2-2，其中預留的凹槽2-1與凸稜2-2尺寸相同，可以相互咬合，凹槽2-1與凸稜2-2的尺寸為42cm×6cm×2cm。通過模具澆築而成。其中混凝土中按照2％的比例加入防滲劑，以提高混凝土的抗滲能力。設計配合比使其強度等級達到c35。
所述鋼塑土工格柵2-4數量為6片，尺寸為38cm×38cm，作為加筋材料設置在混凝土外殼2-3中。所述鋼塑土工格柵2-4是以高強鋼絲及聚乙烯或聚丙烯為原料，並添加其他助劑加工而成的複合型高強抗拉條帶，表面有粗糙壓紋，可以與混凝土有效連接，同時鋼塑土工格柵具有有強度大(每延米抗拉強度達80kn/m)、承載力強、抗腐蝕等優點，提高混凝土的抗拉、抗壓和抗折強度和耐久性。
鋼渣芯2-5為正立方體，邊長為36cm，將鋼渣碾碎後，以粒徑為5～10mm的鋼渣作為粗骨料，粒徑為5mm以下的鋼渣作為細骨料，按照設計配合比添加粘結劑，採用冷壓團法，將鋼渣混合物壓縮成型。
本申請的一種典型的實施方式中，如圖1所示，提供了一種鋼渣芯混凝土備防石的製作方法。
如圖1、2所示鋼渣芯混凝土的製作步驟為：
(1)採用鋼板設置好外模板1-1平放在底座上；所述外摸板1-1上帶有凸稜1-4和凹槽1-5；只有五個面的正方體結構；頂部開口。
(2)在模具1-1中居中放置連接好的一面開口的鋼塑土工格柵1-2，其中開口的一面朝上放置，以便進行後面工序。
(3)在模板底部鋪設混凝土,厚度為6cm。
(4)放置提前支好的內模框1-3，該內模框為無底無蓋的框體結構，鋼板厚度較薄，內外壁分別塗上油，以便模板被取出。
(5)向內模框1-3中填放配置好的鋼渣混合物，加壓成型，同時向內模框1-3和外摸板1之間澆築混凝土，厚度與鋼渣混合物齊平。
(6)混凝土初凝之後，將內模框取出，將最後一片鋼塑土工格柵與第二步放置的鋼塑土工格柵網1-2連接成整體。
(7)最後澆築混凝土，鋪設頂模，八小時後脫模(包括外模和頂模)，進行標準養護。
本發明所述鋼渣芯鋼筋混凝土備防石的尺寸，通過查找相關資料，塊石穩定粒徑有多種計算方法，根據出險情況調查資料代入不同公式得出塊石起動的臨界粒徑在30～8oom和40～45cm之間。取不同公式計算結果平均值作為塊石起動臨界值，由於計算結果是根據天然石材的比重計算出，而本發明備防石的密度為3.185g/cm3，大於天然石塊的密度，由此確定該發明備防石的尺寸為42cm。
優選的，步驟1中製作的外模板1-1為一個只有五個面的正方體結構。
優選的，所述的外模板1-1的四個側面中，其中兩個相對的側面設有凸稜，另外兩個相對的側面設有凹槽；外模板的底面設有凹槽或者凸稜。
優選的，所述凸稜和凹槽的尺寸為42cm×6cm×2cm。
優選的，所述步驟2放置的鋼塑土工格柵尺寸為38cm×38cm的網片，作為加筋材料設置在混凝土外殼中。所述鋼塑土工格柵是以高強鋼絲及聚乙烯或聚丙烯為原料，並添加其他助劑加工而成的複合型高強抗拉條帶，表面有粗糙壓紋，可以與混凝土有效連接，同時鋼塑土工格柵具有有強度大(每延米抗拉強度達80kn/m)、承載力強、抗腐蝕等優點，提高混凝土的抗拉、抗壓和抗折強度和耐久性。
優選的，所述步驟3在模板底部鋪設的混凝土厚度為6cm。所述混凝土中以3％的比例添加防滲劑，提高混凝土的抗滲性。
優選的，所述步驟4放置的內模框為無底無蓋的框體結構，鋼板厚度較薄，內外壁分別塗上油，以便模板被取出。
優選的，所述步驟5填放的鋼渣混合物尺寸為36cm×36cm×36cm，將鋼渣碾碎後，以粒徑為5～10mm的鋼渣作為粗骨料，粒徑為5mm以下的鋼渣作為細骨料，添加粘結劑，按照一定配合比拌和均勻，採用冷壓團法，將鋼渣混合物壓縮成型。
優選的，所述的頂模為一個設置有凹槽或者凸稜的鋼板；該頂模與外模板1-1的底面是相對的，當底面設置的是凹槽時，底模設置凸稜；當底面設置的是凸稜時，底模設置凹槽。
本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，材料大部分為鋼渣，原料豐富，將鋼渣綜合利用變廢為寶，減少環境汙染。與傳統的備防石塊相比，製作成本低，減少石塊的開採，節約不可再生資源。
本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，其外壁分別設有凹槽與凸稜，有利於增大備防石與河灘之間的摩擦力，抗衝刷能力強。同時凹形淺槽與凸稜可以相互咬合，有利於堆放與拋擲，作業效率高。
本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，外殼混凝土中加入鋼塑土工格柵，價格低廉，強度高(每延米抗拉強度達80kn/m)，同時具有變形小、耐腐蝕等優點，提高該備防石的強度和耐久性。
本發明所述鋼渣芯混凝土備防石，可以採用模具製作，技術簡單，便於規模化生產。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。