CN110984065B - 红层软岩水工结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了红层软岩水工结构体，以红层软岩为原料固结形成水工结构体；按照粒径分类，红层软岩包括粒径＞150mm的巨石料、粒径为20mm～150mm颗粒料和粒径为0.075mm～20mm的散粒料。尤其在一些红层软岩发分布区域内修建中小型水利工程坝时，实现水工大体积结构体材料就地取材，将会节省很大的建设成本。此外，选择洞室开挖或者其他开挖等的弃料弃渣等软岩料，不仅可以变废为宝，还将减少水土流失等对环境的不良影响，对于水工大体积结构体建设具有重大的意义，符合现今绿色环保的生态理念。

Description

红层软岩水工结构体
技术领域
本发明涉及水利工程基础设施建设技术领域，具体涉及一种红层软岩水工结构体。
背景技术
目前水利工程的大体积结构体材料多选用料场新鲜爆破、破碎、筛选的人工硬岩骨料或者河道采挖、筛选的天然硬岩骨料。
选择人工硬岩骨料作为大体积结构体材料，对料场周边的环境影响非常巨大，首先是覆盖层开挖造成的水土流失和弃渣料场的征地以及后期水土保持的费用；其次是人工硬岩骨料开采爆破震动、扬尘污染、冲洗后泥浆沉淀和水体污染、机械噪声污染等；第三是开挖场地的植被恢复比较困难，周期较长，开采面长期暴露，不符合现今绿色环保的生态理念。
选择天然硬岩骨料作为大体积结构体材料，虽然价格低廉，但河床开采使用多年后，开挖后的河床下降幅度较大，且可采用天然硬岩骨料资源有限；同时天然硬岩骨料也存在自身不足。首先是天然硬岩骨料内杂质较多，软弱颗粒、轻物质、云母、建筑垃圾等影响均匀性和品质；其次受到流域的影响，同一条河流上中下游三个梯段的粒径、指标有所差异；第三运输的距离比较的遥远，增加运输成本和车载排放等污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了解决上述问题的红层软岩水工结构体，提供一种用于水利工程大体积结构体的新材料，尤其对于分布有红层软岩区域进行水利施工时，可实现就地取材、废物回收利用的效果。
本发明通过下述技术方案实现：
红层软岩水工结构体，以红层软岩为原料固结形成水工结构体；按照粒径分类，所述红层软岩包括粒径＞150mm的巨石料、粒径为20mm～150mm颗粒料和粒径为0.075mm～20mm的散粒料。
在一些红层软岩地区修筑水利工程大体积结构体时，为了避免人工硬岩骨料开采对环境污染和生态破坏、以及避免天然硬岩骨料有限资源限制和高运输成本，可就地取材、或者直接利用红层软岩废弃料作为原料，用于固结呈水工结构体。尤其在一些中小型水利工程建设，筑坝材料如能选择就近的地方性红层软岩料，将会节省很大的建设成本。
综上，本申请首次提出采用红层软岩料作为大体积结构体材料，建设红层软岩料固结水利工程大体积结构体。
进一步地，所述红层软岩来源包括天然红层软岩料或废弃软岩料。
本发明还可选择洞室开挖或者其他开挖等的弃料弃渣等软岩料，不仅可以变废为宝，还将减少水土流失等对环境的不良影响，对于坝工建设具有重大的意义，符合现今绿色环保的生态理念。
进一步地，所述巨石料的固结方法为：按设定厚度和轮廓堆积巨石料，形成巨石料堆；用混凝土或砂浆填充巨石料堆的孔隙，最后固结形成水工结构体。
进一步地，所述巨石料堆的高度≤堆内巨石料最大粒径的2倍。
进一步地，所述混凝土的坍落度在20cm～22cm；所述混凝土的粗骨料采用最大粒径≤40mm的卵石骨料，或者采用最大粒径≤20mm的碎石骨料；所述混凝土的细骨料采用细度模数在2.6～2.9之间的中砂；所述混凝土的砂率为40％～48％；混凝土中水泥用量≥300kg/m3。
进一步地，所述砂浆的稠度为70mm～90mm；所述砂浆原料采用中砂，水泥用量≥200kg/m3。
进一步地，所述颗粒料的固结方法为：向颗粒料中加入固结材料混合均匀形成混合料；当混合料具有流动性或坍落度时，通过振捣方式成型密实；当混合料不具有流动性或坍落度时，通过平铺碾压方式成型密实，最后固结为水工结构体。
进一步地，所述固结材料包括水泥；按质量百分比计算，混合料组成为：90％～94％颗粒料和6％～10％凝胶材料。
进一步地，单次密实前混合料的铺设厚度控制在30cm～40cm。
进一步地，所述散粒料的固结方法为：将散粒料经碾压密实后；对密实后的散粒料堆体钻孔，向孔内灌注水泥浆液，最后固结为水工结构体；单次密实前散粒料的铺设厚度为25cm～35cm。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1、在一些红层软岩地区修筑水利工程大体积结构体时，为了避免人工硬岩骨料开采对环境污染和生态破坏、以及避免天然硬岩骨料有限资源限制和高运输成本，可就地取材、或者直接利用红层软岩废弃料作为原料，用于固结成水工结构体。尤其在一些中小型水利工程建设，大体积结构体材料如能选择就近的地方性红层软岩料，将会节省很大的建设成本。本发明还可选择洞室开挖或者其他开挖等的弃料弃渣等软岩料，不仅可以变废为宝，还将减少水土流失等对环境的不良影响，对于大体积结构体建设具有重大的意义，符合现今绿色环保的生态理念。综上，本申请首次提出采用红层软岩料作为大体积结构体材料，建设红层软岩料固结水利工程大体积结构体。
2、本发明通过提供了将红层软岩用于水利工程大体积结构体的新的工艺方法，首先对红层软岩粒料进行筛选分类，依据粒径大小，由大到小依次分为巨石料、颗粒料和散粒料三种。针对不同粒径大小范围内的粒料其力学结构性能不同，对应采用不同的处理方法，最终可有效改善粒料固结后的整体力学性能，提高了固结后的红层软岩的抗压强度和弹性模量，获得力学性能均匀、且抗压强度高达15MPa的固结水工结构体。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
本实施例提供了红层软岩水工结构体，以红层软岩为原料固结形成水工结构体。按照粒径分类，红层软岩包括粒径＞150mm的巨石料、粒径为20mm～150mm颗粒料和粒径为0.075mm～20mm的散粒料，这些红层软岩来源于废弃软岩料。三种红层软岩料的固结方法如下所示：
1、巨石料的固结方法为：
依据实际需求设计堆积厚度和轮廓线，将巨石料冲洗干净后进行随意堆放，形成设定立体轮廓的松散状巨石料堆；巨石料堆的高度≤堆内巨石料最大粒径的2倍；然后用具有一定流动性的混凝土或砂浆填充巨石料堆的孔隙，最后固结形成水工结构体。填充孔隙用的混凝土的坍落度在20cm～22cm；混凝土的粗骨料优选采用最大粒径≤40mm的卵石骨料(如30mm)，或者采用最大粒径≤20mm的碎石骨料(如12mm)；混凝土的细骨料采用细度模数在2.6～2.9之间的中砂；混凝土的砂率为40％～48％；混凝土中水泥用量≥300kg/m3(如340kg/m3)。若填充物选用砂浆，则砂浆的稠度为70mm～90mm，砂浆原料采用中砂，水泥用量≥200kg/m3(如260kg/m3)。
2、所述颗粒料的固结方法为：
向颗粒料中加入固结材料混合并搅拌均匀形成混合料；当混合料具有流动性或坍落度时，通过振捣方式成型密实；当混合料不具有流动性或坍落度时，通过平铺碾压方式成型密实；如此依次重复上述步骤直至形成设定体积的水工结构体。
固结材料具体采用水泥，且按质量百分比计算，颗粒料的用量为90％～94％、胶凝材料的用量为10％～6％，单次密实前混合料的铺设厚度控制在30cm～40cm。
3、散粒料的固结方法为：
将散粒料经碾压密实后；对密实后的散粒料堆体钻孔，可依据实际需求设计钻孔的间距；向孔内灌注水泥浆液，单次密实前散粒料的铺设厚度为25cm～35cm；如此依次重复上述步骤直至形成设定体积的水工结构体。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.红层软岩水工结构体，其特征在于，以红层软岩为原料固结形成水工结构体；按照粒径分类，所述红层软岩包括粒径＞150mm的巨石料、粒径为20mm～150mm颗粒料和粒径为0.075mm～20mm的散粒料；
所述巨石料的固结方法为：按设定厚度和轮廓堆积巨石料，形成巨石料堆；用混凝土或砂浆填充巨石料堆的孔隙，最后固结形成水工结构体；
所述颗粒料的固结方法为：向颗粒料中加入固结材料混合均匀形成混合料；当混合料具有流动性或坍落度时，通过振捣方式成型密实；当混合料不具有流动性或坍落度时，通过平铺碾压方式成型密实，最后固结为水工结构体；
所述散粒料的固结方法为：将散粒料经碾压密实后；对密实后的散粒料堆体钻孔，向孔内灌注水泥浆液，最后固结为水工结构体。
2.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述红层软岩来源包括天然红层软岩料或废弃软岩料。
3.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述巨石料堆的高度≤堆内巨石料最大粒径的2倍。
4.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述巨石料的固结方法中，所述混凝土的坍落度在20cm～22cm；所述混凝土的粗骨料采用最大粒径≤40mm的卵石骨料，或者采用最大粒径≤20mm的碎石骨料；所述混凝土的细骨料采用细度模数在2.6～2.9之间的中砂；所述混凝土的砂率为40％～48％；混凝土中水泥用量≥300kg/m3。
5.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述巨石料的固结方法中，所述砂浆的稠度为70mm～90mm；所述砂浆原料采用中砂，水泥用量≥200kg/m3。
6.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述颗粒料的固结方法中，所述固结材料包括水泥；按质量百分比计算，混合料组成为：90％～94％颗粒料和6％～10％胶凝材料。
7.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述颗粒料的固结方法中，单次密实前混合料的铺设厚度控制在30cm～40cm。
8.根据权利要求1所述的红层软岩水工结构体，其特征在于，所述散粒料的固结方法中，单次密实前散粒料的铺设厚度为25cm～35cm。
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