CN113917120A - 一种利用排水法测试块片石堆积率的方法及调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用排水法测试块片石堆积率的方法及调控方法，该方法包括以下步骤：(1)按照设计要求在指定区域采用模板搭建测试仓，并得到测试仓的体积V_仓；(2)在测试仓中逐层堆积块片石；(3)往测试仓内注满水，并计算所注入的水的体积V_水；(4)计算块片石堆积率ρ_堆；该调控方法为：当步骤(5)中所得块片石堆积率不满足设计要求时，进一步采取增减块片石的方式调控块片石堆积率。该测试方法是通过向堆积了块片石的测试仓内注入水的方式，计算所注入水的体积(即测试仓内块片石堆积结构的空隙率)，再通过公式计算块片石的堆积率。与现有技术相比，本发明方法操作简单、结果准确、实用性强、测试时间短且便于推广。

Description

一种利用排水法测试块片石堆积率的方法及调控方法

技术领域

本发明属于混凝土工程测试技术领域，涉及一种利用排水法测试块片石堆积率的方法及调控方法。

背景技术

块石混凝土又称堆石混凝土、埋石混凝土、毛石混凝土或片石混凝土，是以粒径为300mm～150mm的块片石在逐层堆积为主体骨架结构，采用大掺量矿物掺合料、高效减水剂以及其它特种外加剂等原材料复配出满足设计要求的自密实混凝土作为填充料，快速、均匀并逐层充填块片石堆积结构内空隙而形成的一种大体积混凝土。该项技术将大大突破传统技术的片石掺量，使片石掺量从20％提高到60％，堆积率可高达45％～60％，不仅具有节约水泥、降低温升、提高强度、减少温度裂缝及减少混凝土拌和工作量等优点，还改变了传统的片石混凝土施工工艺、提高混凝土工程质量与施工效率、降低人工劳动成本等优点。该技术可被广泛应用于公路工程中挡土墙、基础、涵墙身及桥台等大体积块片石混凝土结构。

根据目前关于块片石混凝土的相关规范或文献资料均会提及块片石堆积率的具体要求，但也只是给出了块片石堆积率的指标要求而没有给出具体的测试方法以及如何对现场块片石堆积率的具体调控方法。因为块片石堆积率的测试标准与方法的缺乏，常导致工程现场施工人员对堆码后的块片石堆积率无法快速而准确测定，更无从将其调控至规定的指标要求范围。一方面，由于不能准确地计算出块片石的堆积率及空隙率，也就不能算出填充块片石结构所需的自密实混凝土的用量，最终常常导致混凝土的实际用量远低于计划用量，造成大量的混凝土材料浪费，极大增加了工程造价。另一方面，因不能准确计算块片石堆积率也会导致其值高于规定值，使得块片石间堆得太密实且空隙率太小，造成填充用的自密实混凝土不能完全密实填充整个测试仓结构(上部太密实而底部存在空隙)，严重影响块片石混凝土的外观质量、力学性能和耐久性能。

此外，由于块片石的粒径(300mm～1500mm)较传统混凝土所用的骨料粒径(4.75mm～31.5mm)差异较大，故目前相关的国家、行业或团体标准及文献针对传统骨料提出了测定方法，但由于块片石的粒径明显较大，用途也不同，故相关测试方法并不适用。因此，提出一种快速、准确、适用性强且针对性强的现场块片石堆积率测试方法和调控方法便显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就是为了提供一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，以克服现有技术中不能快速准确计算块片石的堆积率或无法对块片石堆积率进行调控等问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明的技术方案之一提供了一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，包括以下步骤：

(1)按照设计要求在指定区域采用模板搭建测试仓，并得到测试仓的体积V_仓；

(2)在测试仓中逐层堆积块片石；

(3)往测试仓内注满水，并计算所注入的水的体积V_水；

(4)计算块片石堆积率ρ_堆，其计算公式为：

进一步的，步骤(1)中，所述的模板为钢模板、木模板、钢木模板、塑料模板、铝合金模板及玻璃钢模板中的一种或几种，所述模板应具有充分抵抗混凝土自重作用和侧向压力对模板造成变形的能力。

进一步的，步骤(1)中，先通过测量工具测量并记录测试仓内部空间的实际形状和尺寸，再计算出测试仓内部的体积。

进一步的，步骤(1)中，测试仓搭建过程中，各搭接部位均进行密封处理。

更进一步的，密封处理所用密封材料为海绵条、密封胶条、高分子材料密封膏、沥青防水涂料或卷材中的一种或几种。

更进一步的，密封处理的具体工艺为：

首先清理测试仓模板的搭接位置的杂质，其次再用粘结处理剂在搭接位置进行预处理，待固化后再用密封材料对搭接缝进行密封，最后待密封材料完全固化后进行蓄水试验，蓄水试验合格后进行下一步工序。

进一步的，步骤(1)中，所述模板经支撑架和紧固件牢固固定于地面，由此保证浇筑混凝土过程中不会发生移动。

进一步的，步骤(2)中，所述块片石的饱水抗压强度大于30MPa，粒径为300mm～150mm，且表面干净且无剥落层和裂纹。

进一步的，在步骤(2)中，逐层堆积块片石的具体过程为：

采用机械将合格的块片石逐个吊装到测试仓内，从下至上逐层堆积块片石，并辅以人工的方式调整块片石的堆积结构。

进一步的，步骤(3)的注水过程中，将水经测试仓顶部从上向下灌注，直至测试仓顶部的注水口溢水为止，再计算注入测试仓内的水的体积V_水。

进一步的，在步骤(3)中，所注入的水为干净的饮用水。

进一步的，步骤(4)中，块片石的堆积率ρ_堆也可通过块片石的空隙率ρ_空计算得到：

本发明的技术方案之二提供了一种利用排水法调控块片石堆积率的方法，包括以下步骤：

S1：按照设计要求在指定区域采用模板搭建测试仓，并得到测试仓的体积V_仓；

S2：在测试仓中逐层堆积块片石；

S3：往测试仓内注满水，并计算所注入的水的体积V_水；

S4：计算块片石堆积率ρ_堆，其计算公式为：

S5：判定ρ_堆是否满足设计要求，当ρ_堆满足设计要求时，调控停止；当ρ_堆不满足设计要求时，则调控测试仓内的块片石堆积状态，并重新测定堆积率ρ_{堆`</sub>直至ρ<sub>堆`}满足设计要求。

进一步的，步骤S5中，块片石堆积状态调控过程分为两种，其中，

当ρ_堆低于设计要求时，其具体调控过程为：

S6：继续往测试仓内增加堆积的块片石；

S7：收集从测试仓顶部溢出的水，测量出其体积V_溢；

S8：计算此时块片石的堆积率ρ_堆`，其计算公式为：

当ρ_{堆`</sub>满足设计要求时，即停止调控，当ρ<sub>堆`}不满足设计要求时，则重复上述S6至S8的调控过程，直至满足要求；

当ρ_堆高于设计要求，其具体调控过程为：

S9：将测试仓内的块片石沥干水分后取出；

S10：往测试仓补充满水，计算所注入水的体积V_注；

S11：计算调控后的块片石堆积率，其计算公式如下：

当ρ_{堆`</sub>满足设计要求时，即停止调控，当ρ<sub>堆`}不满足设计要求时，则重复上述S9至S11的调控过程，直至满足要求。在进行上述调控过程中，可不断的重复上述S6至S8、或S9至S11的过程，也可以将两种调控过程穿插使用。

本发明涉及一种利用排水法测试块片石堆积率的方法及调控方法，该测试方法是通过向堆积了块片石的测试仓内注入水的方式，计算所注入水的体积(即测试仓内块片石堆积结构的空隙率)，再通过公式计算块片石的堆积率。当块片石堆积率不符合设计要求值时，调控方法为基于块片石堆积率初次计算结果再向测试仓内不断堆码(或减少)块片石，通过测定由测试仓顶部排水管溢出来的水体积V_溢(或进一步向测试仓内持续注入水并计算所注入水的体积V_注)来调控块片石堆积率在规定的设计范围内。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明可用于快速测定块片石混凝土中块片石堆积结构的空隙率和堆积率，准确计算出填充块片石堆积结构所需混凝土的总用量，保证填充混凝土的密实度，提高块片石混凝土的施工质量。

(2)本发明不仅是一种测试或检测方法，还是一种高效的辅助施工方法，可基于实际测试得到的块片石堆积率结果实时、连续、准确地调整实际值，使之满足设计要求，从而提高工程质量。

(3)本发明操作简单、结果准确、实用性强、测试时间短且便于推广。仅需通过简单的工具便能快速测试块片石堆积结构的堆积率及空隙率，避免了混凝土用量超方带来的材料浪费问题以及混凝土用量缺方造成的间隔时间较长等问题，适用于全国各地的各项大体积混凝土工程。

附图说明

图1为本发明利用排水法测试块片石堆积率的方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下实施例中，所采用的原料或工艺处理步骤，若无特别说明，则表示采用的市售现有常规试剂和常规工艺。

实施例1：

如图1所示的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法流程示意图，测试方法为：

(1)搭建测试仓并计算测试仓体积V_仓。根据设计图纸测量并确定块片石混凝土测试仓的大致位置，采用施工机械或人工的方式清理并平整施工场地。再根据工程设计图纸准确定位出具体位置，采用钢模板、木模板、钢木模板、塑料模板、铝合金模板及玻璃钢模板中的一种或几种搭建出测试仓的形状，应保证其具有充分抵抗混凝土自重作用和侧向压力对模板造成变形的能力，模板经支撑架和紧固件牢固固定于地面，由此保证浇筑混凝土过程中不会发生移动。通过采用测量工具测量并记录测试仓内侧空间的实际形状和尺寸，计算出测试仓的体积V_仓。

(2)模板密封处理。首先清理测试仓内侧模板搭接处的杂质或灰尘，其次再用粘结处理剂在两块所述模板搭接处进行预处理，待常温4h～6h干燥并固化后再用海绵条、密封胶条、高分子材料密封膏、沥青防水涂料或卷材中的一种或几种作为模板密封材料对搭接缝进行密封铺设处理，最后待密封处理材料完全固化后进行蓄水试验，蓄水试验合格后方可进行下一步工序。若蓄水试验不合格则需再次仔细检查并确定漏水位置，再用上述密封方法进行进一步的密封处理，直至蓄水试验合格为止。

(3)块片石逐层堆积。将符合工程要求的岩石经过开采和加工生产得到的合格块石或片石料用运输汽车运输至工地现场，并将其卸在已提前铺设好油纸或防污布的地面上。施工前采用冲水的方式将其表面泥土或杂质冲洗干净并晾干，采用机械的方式将合格的块片石逐个吊装到测试仓内，并辅以人工的方式调整块片石的堆积结构，块片石的堆积方式应为从下至上逐层堆码。块片石饱水抗压强度大于30MPa，粒径为300mm～1500mm，表面干净且无剥落层和裂纹。

(4)测试仓内注满水并计算所注入水的体积V_水。再次检查测试仓内是有存在应堆积块片石而造成模板移位或接缝处开裂，若存在问题则需采用步骤(2)的方法进行密封处理，确保无误后方可进行下一步。采用干净的饮用水经测试仓顶部从上向下灌注至测试仓顶部注水管溢水为止，测算出经过注水管的注水体积V_水。

(5)计算块片石的堆积率ρ_堆，其计算公式为：

(6)块片石的堆积率ρ_堆也可通过块片石的空隙率ρ_空计算得到：

(7)当测试得到的块片石堆积率实际值不满足设计要求时，则需进一步采取向测试仓内不断堆码(或减少)块片石的方式调控块片石堆积率，具体操作步骤如下：

情况一：实际值低于设计要求

1)根据初次块片石堆积率计算判定是否满足设计要求；

2)若实际值低于设计要求，则进一步向测试仓内持续增加块片石掺量；

3)用一个体积适中容器接住自测试仓顶部排水管溢出的水，称量并计算其体积V_溢；

4)通过下式计算调控后的块片石堆积率ρ_1堆：

5)判定调控后的块片石堆积率ρ_1堆是否满足设计要求；

6)若调控后的块片石堆积率ρ_1堆满足要求则停止试验；若不满足则继续步骤1)～5)。至符合设计要求为止。

情况二：实际值高于设计要求

1)根据初次块片石堆积率计算判定是否满足设计要求；

2)若实际值高于设计要求，则将测试仓内的块片石间隔一定距离并沥干水分后取出；

3)进一步向测试仓内持续注入水并计算所注入水的体积V_注；

4)通过下式计算调控后的块片石堆积率ρ_2堆：

5)判定调控后的块片石堆积率ρ_2堆是否满足设计要求；

6)若调控后的块片石堆积率ρ_2堆满足要求则停止试验；若不满足则继续步骤1)～5)。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照设计要求在指定区域采用模板搭建测试仓，并得到测试仓的体积V_仓；

(2)在测试仓中逐层堆积块片石；

(3)往测试仓内注满水，并计算所注入的水的体积V_水；

(4)计算块片石堆积率ρ_堆，其计算公式为：

2.根据权利要求1所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的模板为钢模板、木模板、钢木模板、塑料模板、铝合金模板及玻璃钢模板中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤(1)中，先通过测量工具测量并记录测试仓内部空间的实际形状和尺寸，再计算出测试仓内部的体积。

4.根据权利要求1所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤(1)中，测试仓搭建过程中，各搭接位置均进行密封处理。

5.根据权利要求4所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，密封处理所用密封材料为海绵条、密封胶条、高分子材料密封膏、沥青防水涂料或卷材中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，密封处理的具体工艺为：

首先清理测试仓模板的搭接位置的杂质，其次再用粘结处理剂在搭接位置进行预处理，待固化后再用密封材料对搭接缝进行密封，最后待密封材料完全固化后进行蓄水试验，蓄水试验合格后进行下一步工序。

7.根据权利要求1所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述块片石的饱水抗压强度大于30MPa，粒径为300mm～150mm。

8.根据权利要求1所述的一种利用排水法测试块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤(3)的注水过程中，将水经测试仓顶部从上向下灌注，直至测试仓顶部的注水口溢水为止，再计算注入测试仓内的水的体积V_水。

9.一种利用排水法调控块片石堆积率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：按照设计要求在指定区域采用模板搭建测试仓，并得到测试仓的体积V_仓；

S2：在测试仓中逐层堆积块片石；

S3：往测试仓内注满水，并计算所注入的水的体积V_水；

S4：计算块片石堆积率ρ_堆，其计算公式为：

S5：判定ρ_堆是否满足设计要求，当ρ_堆满足设计要求时，调控停止；当ρ_堆不满足设计要求时，则调控测试仓内的块片石堆积状态，并重新测定堆积率ρ_{堆`</sub>直至ρ<sub>堆`}满足设计要求。

10.根据权利要求9所述的一种利用排水法调控块片石堆积率的方法，其特征在于，步骤S5中，块片石堆积状态调控过程分为两种，其中，

当ρ_堆低于设计要求时，其具体调控过程为：

S6：继续往测试仓内增加堆积的块片石；

S7：收集从测试仓顶部溢出的水，测量出其体积V_溢；

S8：计算此时块片石的堆积率ρ_堆`，其计算公式为：

当ρ_{堆`</sub>满足设计要求时，即停止调控，当ρ<sub>堆`}不满足设计要求时，则重复上述S6至S8的调控过程，直至满足要求；

当ρ_堆高于设计要求，其具体调控过程为：

S9：将测试仓内的块片石沥干水分后取出；

S10：往测试仓补充满水，计算所注入水的体积V_注；

S11：计算调控后的块片石堆积率，其计算公式如下：

当ρ_{堆`</sub>满足设计要求时，即停止调控，当ρ<sub>堆`}不满足设计要求时，则重复上述S9至S11的调控过程，直至满足要求。

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