CN105332360A - 一种榫卯式护坡再生混凝土砌块及其施工设备和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于土木、水利工程技术领域，涉及一种榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于：砌块主体外形为四棱柱，平面投影主体形状为等腰梯形，在右侧面上设置侧凸槽，左侧面上设置侧凹槽，并在后侧面设置后凹槽，在前侧面设置前凹槽，并在砌块的前下方设置横孔。本发明还涉及这种榫卯式护坡再生混凝土砌块的施工设备和施工工艺。本发明通过特定的施工工艺快捷实现整体式拼装，整体施工便捷稳定性强。砌块中合理的孔隙率便于植物的生长，砌块顶部带有坡度的设计提高了抵抗波浪作用效益。

Description

一种榫卯式护坡再生混凝土砌块及其施工设备和工艺

技术领域

本发明涉及一种”榫卯”式护坡再生混凝土砌块及其施工工艺，特别是涉及一种用于护坡工程中用再生混凝土生产的砌块，属于土木、水利工程技术领域，是一种绿色、节能、降耗的再生混凝土砌块，可用于各种坡度的护坡工程。

背景技术

我国是一个地质灾害比较严重的国家，多发生滑坡、泥石流。随着我国经济建设的发展，人类对自然资源开发规模不断扩大，开发强度不断加剧，造成了自然生态环境的破坏和退化，致使滑坡、泥石流等地质灾害的发生和危害呈现逐年增加的趋势，是制约社会经济发展的因素之一，尤其是偏远地区的社会经济发展。

随着人们生态保护意识的加强，日本、美国等一些欧洲发达国家及地区他们基本上摒弃了传统的护坡方式,他们开始广泛应用植被护坡技术进行边坡防护。然而大部分护坡砌块本身所设的植生孔洞不合理，不利于植物的生长，而该砌块可便于种植一些中型的乔木、灌木等，不仅具有绿化美观的效果，而且其根系较为发达,能够伸入较深土层中,同时在一定程度上也增强了植被根系对边坡的加筋和锚固作用及对土壤的固结作用和排水功能，使其自然地融入环境之中。

而本发明所涉及的再生混凝土砌块及其施工工艺，结合传统护坡方式与植被护坡，集二者之优点，具有造价低、施工简单便捷、工期较短、护坡能力强、有利于较好的保护生态环境,减少水土流失,美化环境等众多优点。同时再生混凝土砌块具有免烧、节省能源、保护土地资源、无环境污染、质轻、强度高、保温性能好等优点，同时又能满足护坡材料抗冻性、抗渗性、防侵性、整体稳定的要求，有效地保护河床、堤坡。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种节能环保，整体性能好，并且能够实现快速一体化施工拼装的再生混凝土护坡砌块制备方法及其施工工艺。该发明将建筑垃圾经过破碎、清洗、筛分等处理，将制备的再生粗骨料部分应用于护坡砌块中，从而制备一种”榫卯”式护坡再生混凝土砌块。六块再生混凝土砌块拼接可组成正六边形，施工时六块一同组装能够使施工便捷，工期缩短。众所周知，正六边形是相互之间容易拼接，且其结构稳定用料省。边坡铺设该六边空心预制构件，增强了边坡土体的稳定性，并减缓了坡面水流速度，减轻了水流对坡面的冲刷。

为了解决上述问题及实现上述要求，本发明采取如下的技术解决方案：

（1）砌块的骨料主要是再生粗骨料，由建筑垃圾经过破碎、清洗、筛分等处理，取粒径为5mm~20mm再生混凝土骨料颗粒。砌块材料成分组成：水泥5－20%；矿物掺合料5－20％；水3—18%；砂25－45％；天然石子0－20%；再生粗集料27－52%；外加剂0.01－1％，百分比总和满足100%。

（2）砌块主体外形为四棱柱，平面投影主体形状为等腰梯形，前侧面设有前凹槽，后侧面设有后凹槽，并在右侧面上设置侧凸槽，左侧面上设置侧凹槽，所述侧凹槽和侧凸槽能通过自身形状所具有的凹凸结构相互铰砌，使小砌块砌合成一个大的六边形整体砌块，并在砌块的前下方设置横孔。前侧面和后侧面由于相对高度的不同形成的斜顶面，根据斜顶面的倾斜方式可以设置平顶面(用于护坡角度较大，护坡面积宽广，需要快速拼装的护坡体)、斜顶面（用于波浪作用强的护坡体）和带一定平台的斜顶面（用于综合护坡体）三种方案。

（3）砌块所有的凹槽均为由上至下贯穿于整个砌块的槽孔；所述前后凹槽的开槽尺寸设置为固定尺寸，不随砌块尺寸的变化而相应改变。以便适用于不同尺寸的砌块能共享同一套施工设备。

（4）砌块的前、后凹槽在施工的工程中可以配合相应的施工设备相互契合完成快速整体式拼装，并且和其他砌块共同形成的空腔部分起到雨水排流和提供植物生长的空间的作用。空腔部分的体积可以根据实际护坡情况自行设计大小，选择合适的空心率并且所形成的最大孔隙率还应满足当地护体工程的设计规范；所述斜顶面的倾斜角度可以根据设计人员的调整，斜角度越大，其抵抗护体的波浪作用越好，其波浪爬高高度会随之下降。

（5）砌块侧凹槽和侧凹槽的长度大于等于50mm，宽度应大于等于20mm。以保证护坡体咬合的整体性；所述前、后凹槽开口深度大于等于30mm，以保证拼装过程中的稳定性和安全性。

（6）设计一种榫卯式护坡再生混凝土砌块施工设备，由内核构件和外围构件组成，内核构件由圆柱基体和圆柱基体表面的若干层凸键构成，凸键的突出长度与前凹槽的开口深度一致，凸键的宽度与前凹槽的开口宽度一致，凸键的突出高度与横孔高度一致。本层凸键与临层凸键平面上相差30度角。外围构件包括外圈基线和外圈基线内侧的棱条，所述外圈基线应为六边形或者圆形；所述棱条的构造应与后凹槽相互契合。施工设备的每层凸键的净高设置应为砌块最大高度再加上凸键的高度之和，层数可为3-5层，不宜过高，在施工设备上安装砌块时需隔层安装，保证相邻砌块层之间必须有一层架空层（除底层外）。施工设备材料的选定可以根据工程经费的情况自行选定，但需保证足够的整体强度。

本发明具有以下优点：

（1）可以依靠自身互动咬砌，在护坡体中互锁成整体，稳定性优越，无需设计多种形式的砌块进行铰合，结构样式统一；

（2）通过自身独特的结构样式，所形成的空腔部分不仅很好的解决了植物生长问题而且还能在安装的过程中解决构件的整体装配问题。样式顶部形成斜面还能有效解决波浪爬高问题；

（3）砌块充分利用建筑垃圾，节约资源，绿色环保，经济可行；

（4）施工操作方便，以解决施工冗杂，高强劳动力；

（5）解决护坡植物无法二次生长等问题。

（6）省去了将大量砌块按堆均匀分布于施工现场的工序，直接在卸装地安装到位，整体搬运至护坡基面出拼装即可。

附图说明

图1是斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的平面示意图。

图2是斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的立面图。

图3是斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的三维图。

图4是平顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的立面图。

图5是混合顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的立面图。

图6是施工设备中内核构件的平面图（A）和三维示意图(B)。

图7是施工设备中外围构件的平面图（A）和三维示意图(B)。

图8是榫卯式护坡再生混凝土砌块与施工设备的装配三维示意图。

图9是榫卯式护坡再生混凝土砌块的施工装配三维示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例1

斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块的结构如图1-3所示，其主体外形为四棱柱，平面投影主体形状为等腰梯形，包括斜顶面（1）、底平面（4）、左侧面、右侧面、前侧面、后侧面，并在右侧面上设置侧凸槽（2），左侧面上设置侧凹槽（3），并在后侧面设置后凹槽（5），在前侧面设置前凹槽（6），并在砌块的前下方设置横孔（7）。

更具体地，所述等腰梯形为等边三角形除去一个角所形成的等腰梯形。

更具体地，侧凸槽（2）的形状构造要与侧凹槽（3）的形状构造需要能够相互契合。

侧凹槽（3）、后凹槽（5）、前凹槽（6）均为由上至下贯穿于整个砌块的槽孔；后凹槽（5）、前凹槽（6）的开槽尺寸设置为固定尺寸，不随砌块尺寸的变化而相应改变，便于使用同一规格的施工设备施工。

砌块的侧凹槽（3）和侧凸槽（2）的长度b大于等于50mm，宽度a应大于等于20mm。以保证护坡体咬合的整体性

所述前凹槽（6）的开口宽度c和开口深度d应与施工设备的内核构件（如图6所示）的凸键的宽度一致，凸键的突出长度与前凹槽（6）的开口深度d一致，凸键的突出高度与横孔（7）高度f一致。所述前凹槽（6）开口深度不应太小，应保证内核构件转动的过程中凸键能承载住上面的砌块，应大于等于30mm；所述的横孔（7）的宽度e与前凹槽（6）开口深度d一致，高度大于或等于30mm。

为了保证砌块间连接键的抗剪强度和整体咬合稳定性，其侧边的凹凸槽的长度b应大于等于50mm，宽度应大于等于20mm。

所述前凹槽（6）所在面的高度与后凹槽（5）所在平面相对高度不受限制。但为了满足结构稳定性要求，其相对高差不宜过大。

砌块高度可为90mm-150mm；砌块长度尺寸为300mm-500mm，砌块宽度尺寸为150mm-300mm。

这种砌块可用于波浪作用强的护坡体。组装时，所述后凹槽（5）与其相邻砌块的后凹槽构成一个两倍于后凹槽体积的空腔部分；所述前凹槽（6）与其所在的平面与其他周围五个砌块共同构成平面为六边形的空腔部分。

实施例2

与实施例1不同的是，如图4所示，砌块的顶面由斜顶面（1）替换为平顶面（1’）。其更为适合用于护坡角度较大，护坡面积宽广，需要快速拼装的护坡体。

实施例3

与实施例1不同的是，如图5所示，砌块的顶面由斜顶面（1）和顶平台（13）一起组成。它可用于综合护坡体。

实施例4

按下述方法制备实施例1-3的砌块。

（1）根据设计的砌块形状制作砌块模具；

（2）按照预定的配比用计量设备依次称取天然细集料，天然粗集料，再生粗集料和水泥、矿物掺合料各组份材料，并依次倒入搅拌倒入模具内搅拌，最后加水和外加剂（外加剂溶入水中），搅拌时间不少于2min。震荡抹平后形成榫卯式护坡再生混凝土砌块；再生混凝土砌块的原材料质量配方如下：水泥5－20%；矿物掺合料5－20％；水3—18%；砂25－45％；天然石子0－20%；再生粗集料27－52%；外加剂0.01－1％，百分比总和满足100%。

（3）对砌块进行标准养护；

（4）养护至标准龄期，试块成型使用。

实施例5

为了快速施工，本发明设计了一种榫卯式护坡再生混凝土砌块施工设备，由内核构件和外围构件组成，如图6所示，内核构件由圆柱基体（8）和圆柱基体（8）表面的若干层凸键构成，凸键的突出长度与前凹槽（6）的开口深度d一致，凸键的宽度与前凹槽（6）的开口宽度c一致，凸键的突出高度与横孔（7）高度f一致。本层凸键（9）与临层凸键（10）平面上相差30度角。施工设备的每层凸键的净高设置应为砌块最大高度再加上凸键的高度之和，层数可为3-5层，不宜过高，在施工设备上安装砌块时需隔层安装，保证相邻砌块层之间必须有一层架空层（除底层外）。施工设备材料的选定可以根据工程经费的情况自行选定，但需保证足够的整体强度。

如图7所示，外围构件包括外圈基线（11）和外圈基线（11）内侧的棱条（12），所述外圈基线（11）应为六边形或者圆形；所述棱条（12）的构造应与后凹槽（5）相互契合。

实施例6：平顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块施工

将实施例5所述施工设备直接放置在卸装地，先将第一层的六块砌块拼装组合，再把内核构件的圆形基体（8）和所属的第一层凸键沿着砌块所形成的六边形空腔部分和凹槽滑落至底，再将外围构件也沿着每个砌块的后凹槽滑落至底，完成此工序后，将圆形基体（8）转动30度，使凸键完全进入横孔（7）处空出前凹槽部分，此时就固定了内核构件，再按每六块砌块为一单位隔层放置于内核构件中完成砌块整体的拼装，之后进行拼装至坡体工序。将内核构件直接运至与坡体指定位置旋转内核设备30度，此时二层以上每一层砌块均会向下一层移动且固定于下一层，并且第一层为不固定的，抬升内核构件至下一个指定位置，即可将第一层六块砌块安装至坡体处，如图8所示。以此类推，使得每层砌块依次沿着外围设备降落至坡底，完成一套砌块的装配，装配效果如图9所示，直至完成整个坡体的装配。

本实施例所述砌块样式和工艺适用于护坡坡度较大，护坡面积宽广，护坡整体性要求高，需要快速拼装的大型绿色护坡工程中。

斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块施工工艺与实施例6相同，斜顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块适用于护坡坡度中等，施工工艺要求轻便，要求抵抗波浪作用强的绿色护坡的工程中。

混合顶面榫卯式护坡再生混凝土砌块综合斜顶面和平顶面两种方案的优点，平台的设计能够更好的保证整体性要求，斜面的设计又能够满足抗波浪形的要求。并且施工工艺并没有什么差别，可以做到一套施工设备，满足多种样式的安装。它适用于护坡坡度较大，施工面积广阔，整体性要求好并且需要实现绿色环保的护坡工程中。

以上均是本发明的几个典型实例，本发明的实施不限于此，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于：砌块主体外形为四棱柱，平面投影主体形状为等腰梯形，包括顶面、底平面（4）、左侧面、右侧面、前侧面、后侧面，并在右侧面上设置侧凸槽（2），左侧面上设置侧凹槽（3），并在后侧面设置后凹槽（5），在前侧面设置前凹槽（6），并在砌块的前下方设置横孔（7）。

2.根据权利要求1所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，顶面是斜顶面（1）或平顶面（1’），或者由斜顶面（1）和顶平台（13）一起组成。

3.根据权利要求1或2所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，所述等腰梯形为等边三角形除去一个角所形成的等腰梯形。

4.根据权利要求2所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，侧凹槽（3）、后凹槽（5）、前凹槽（6）均为由上至下贯穿于整个砌块的槽孔。

5.根据权利要求1或2所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，所述横孔（7）的宽度与前凹槽（6）开口深度一致。

6.根据权利要求1或2所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，砌块的侧凹槽（3）和侧凸槽（2）的长度大于等于50mm，宽度应大于等于20mm。

7.根据权利要求1或2所述的榫卯式护坡再生混凝土砌块，其特征在于，砌块的原材料质量配方如下：水泥5－20%；矿物掺合料5－20％；水3—18%；砂25－45％；天然石子0－20%；再生粗集料27－52%；外加剂0.01－1％，百分比总和满足100%。

8.一种权利要求1或2所述榫卯式护坡再生混凝土砌块的施工设备，其特征是由内核构件和外围构件组成，内核构件由圆柱基体（8）和圆柱基体（8）表面的若干层凸键构成，凸键的突出长度与前凹槽（6）的开口深度一致，凸键的宽度与前凹槽（6）的开口宽度一致，凸键的突出高度与横孔（7）高度一致；外围构件包括外圈基线（11）和外圈基线（11）内侧的棱条（12），所述外圈基线（11）为六边形或者圆形；所述棱条（12）的构造应与后凹槽（5）相互契合。

9.根据权利要求8所述的施工设备，本层凸键（9）与临层凸键（10）平面上相差30度角。

10.一种权利要求1或2所述榫卯式护坡再生混凝土砌块的施工工艺，其特征在于，使用权利要求8所述的施工设备进行施工，施工设备直接放置在卸装地，先将第一层的六块砌块拼装组合，再把内核构件的圆形基体（8）和所属的第一层凸键沿着砌块所形成的六边形空腔部分和凹槽滑落至底，再将外围构件也沿着每个砌块的后凹槽滑落至底，完成此工序后，将圆形基体（8）转动30度，使凸键完全进入横孔（7）处空出前凹槽部分，此时就固定了内核构件，再按每六块砌块为一单位隔层放置于内核构件中完成砌块整体的拼装，之后进行拼装至坡体工序；将内核构件直接运至与坡体指定位置旋转内核设备30度，此时二层以上每一层砌块均会向下一层移动且固定于下一层，并且第一层为不固定的，抬升内核构件至下一个指定位置，即可将第一层六块砌块安装至坡体处，以此类推，使得每层砌块依次沿着外围设备降落至坡底，完成一套砌块的装配，直至完成整个坡体的装配。