一种高强固结体结构及其施工方法与流程

本发明属于建筑材料技术领域，尤其涉及一种高强固结体结构及其施工方法。

背景技术：

高强混凝土作为一种新的建筑材料，具有抗压强度高、抗变形能力强、密度大、孔隙率低等优越特性。目前的施工项目中，通常将高强混凝土与大体积混凝土施工工艺相结合，广泛应用于高层建筑结构、大坝、水闸、大跨度桥梁结构以及某些特种结构中，因而存在水泥用量高、温控困难、综合成本高等问题。堆石混凝土相对于传统混凝土，具有综合成本低廉、资源广泛、低水化热及稳定性好等特点。因而，如何更好地将堆石混凝土与高强混凝土、大体积混凝土等施工工艺相结合，制备一种更加高强度、低温升、低成本的固结体结构，成为目前亟需解决的问题之一。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种高强固结体结构及其施工方法，利用块石骨架和高强混凝土分层施工构造固结体，具有高强度、低温升、稳定性好、综合成本低的优点。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种高强固结体结构的施工方法，包括如下步骤：

s1：在施工区域，按照图纸对施工构件进行定位放线；

s2：浇筑混凝土垫层；

s3：根据定位轴线组装模板，并进行拉结加固，校刻模板，保证模板横平竖直；

s4：利用挖掘机将块石分堆摆放，并按照粒径大小分为小石、中石、大石，剔除不合格的块石材料；

s5：利用高压水枪将挑选后的块石冲洗干净，分批吊运至施工区域；

s6：按照“大石搭架，中石填空，小石楔缝”的排布规则构筑块石骨架：首先在混凝土垫层上构筑大石，形成基本块石骨架，接着用中石填充大石间的空隙，调节大石斜置角度，填补孔洞，然后用小石调节缝宽，调整小石倾斜角度，镶嵌块石间的间隙；

块石构筑时，采用挖掘机、塔吊机具配合人工进行构筑，保证每层中的块石体积率不小于50％；构筑大石的过程中，遵循“大头朝下小头朝上、取斜不取正、相连不间断、靠近不贴面、相嵌不通缝”的原则，具体要求如下：每层中的大石的数量占该层中块石总量的以上；构筑大石时应保证大石体积大的一端朝下，体积小的一端朝上，大石上面积最大的一侧斜面与结构法线之间斜交角度不小于10°；相邻大石之间有接触点位，且间隙不大于30mm；相邻大石的两个平面之间间隙不小于30mm，紧贴面积不大于大石上面积最小的一侧平面面积的；不存在明显整齐的分界和通缝，相邻大石交错高度不小于大石粒径的；

s7：采用泵送方式，在构筑好的块石骨架上浇筑指标符合要求的高强混凝土，使其与块石骨架形成致密整体，并且保证浇筑高度不超过该层块石骨架中处于中等高度的块石的顶部，确保不留水平施工通缝；对于被高强混凝土淹没的块石，在高强混凝土凝固前通过人工抛石来进行进一步调整；

s8：重复步骤s2至s7，继续浇筑混凝土垫层，并在该混凝土垫层上继续构筑下一层块石骨架、浇筑高强混凝土，直至满足实际施工所需的固结体尺寸要求；

s9：最后一层高强混凝土浇筑完成后1～2h，用无纺布覆盖在固结体表面并进行洒水养护，待固结体达到拆模强度要求且表面满足后续防水施工要求后，拆除模板；

s10：拆模后继续对固结体进行养护，养护时间不少于14h。

进一步地，每层中的所述块石的构筑高度均不超过1m，每层中的高强混凝土施工厚度均不超过90cm，每层中的混凝土垫层厚度均为10cm。

进一步地，所述s7中使用的高强混凝土的坍落扩展度为600～700mm，扩展时间为5～20s，坍落扩展度与j环扩展度差值小于等于25mm，离析率小于等于15。

进一步地，所述块石骨架中的块石的饱和抗压强度大于高强混凝土的抗压强度要求，块石粒径的尺寸范围为200～700mm。

进一步地，所述s4中，小石粒径尺寸为200～300mm，中石粒径尺寸为300～500mm，大石粒径尺寸为500～700mm。

进一步地，所述块石粒径的计算方式为：采用钢卷尺测量块石的长、宽、高三边尺寸，然后按照长方体体积的计算方式计算出块石体积，并按照体积等效原则，将块石（3）体积等效换算成球体直径，即为块石粒径。

进一步地，所述s7中，采用泵送方式进行高强混凝土浇筑时，高强混凝土最大自由下落高度不超过2m，最大水平流动距离不超过7m。

进一步地，所述施工方法中，第一层块石骨架构筑到位后进行模板加固，第一层与第二层同时立模，立模结束后进行块石构筑；起弧段按照先进行模板固定再进行块石构筑的原则分层施工，拱顶平缓段按照先进行块石构筑，在高强混凝土浇筑时进行模板加固的原则施工。

进一步地，每层中的所述块石骨架摆放到位后，对模板进行拉杆焊接，固定和调节模板的垂直度，并且使得模板满足下一层块石构筑要求；起弧段按照先进行拉杆焊接固定模板，后进行块石构筑的原则施工，拱顶平缓段按照先将固定拉杆焊接到位，后进行块石构筑，最后进行模板加固的原则施工。

利用上述的高强固结体结构的施工方法制备的固结体结构。

本发明具有如下有益效果：

本发明将传统混凝土堆石结构与高性能水泥基材料相结合，优势互补，提供了一种强度高、稳定性好、便于施工的固结体结构。与传统方法制作的大体积混凝土结构相比，本发明所提供的固结体结构中，块石占比超过50%，在保证结构稳定的前提下，进一步提高了固结体结构的强度；同时可减少混凝土用量，降低混凝土水化热，减少因为水化热产生质量问题的情况发生，同时节省成本。另外，本发明采用先按一定规则构筑块石，再浇筑专用高强混凝土的施工方法，施工的可操作性强，工序更加科学合理，能够有效改善固结体外观质量，减少缺陷。

附图说明

图1为本发明所述固结体内部结构示意图；

图2为本发明所述大石构筑示意图，图2（a）为大石按照取斜不取正原则构筑示意图，图2（b）为大石按照相连不间断原则构筑示意图，图2（c）为大石按照靠近不贴面原则构筑示意图，图2（d）为大石按照相嵌不通缝原则构筑示意图。

图中：1-固结体；2-高强混凝土；3-块石；4-大石。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的高强固结体结构包括由若干块石3构筑成的块石骨架、浇筑于块石骨架上的专用高强混凝土2。块石骨架中的块石3的饱和抗压强度大于高强混凝土2的抗压强度要求，块石3体积占比大于等于固结体1结构体积的50％；块石3粒径的尺寸范围为200～700mm，便于机械运输。高强混凝土2具有高流动性、高穿透性等特性，且易于制取；高强混凝土2的指标要求如下表1所示：

表1高强混凝土指标要求

本发明所述高强固结体1结构的制备方法，采用分层浇筑施工法，每层中的块石3构筑高度均不超过1m，高强混凝土2施工厚度均不超过90cm，同时预留10cm接茬，浇筑混凝土垫层，以保证相邻层之间结合紧密，具体施工过程如下：

s1：在施工区域，按照图纸对施工构件进行定位放线；

s2：浇筑10cm厚的c25混凝土垫层；

s3：根据定位轴线组装模板，并进行拉结加固，校刻模板，保证模板横平竖直；

s4：挑选块石3：利用挖掘机将若干块石3分堆摆放，并按照粒径大小分为小石、中石、大石，剔除不合格的块石3材料，其中，小石粒径尺寸为200～300mm，中石粒径尺寸为300～500mm，大石4粒径尺寸为500～700mm；

s5：利用高压水枪将挑选后的块石3冲洗干净，分批吊运至施工区域；

s6：按照“大石搭架，中石填空，小石楔缝”的排布规则构筑块石骨架：首先在混凝土垫层上构筑大石4，形成基本块石骨架，接着用中石填充大石4间的空隙，调节大石4斜置角度，填补孔洞，然后用小石调节缝宽，调整小石倾斜角度，镶嵌块石3间的间隙；

块石3构筑时，采用挖掘机、塔吊等机具配合人工进行构筑，保证每层中的块石3体积率不小于50％；构筑大石4的过程中，如图2所示，遵循“大头朝下小头朝上、取斜不取正、相连不间断、靠近不贴面、相嵌不通缝”的原则，具体要求如下：每层中的大石4的数量占该层中块石3总量的以上；如图2（a）所示，构筑大石4时应保证大石4体积大的一端朝下，体积小的一端朝上，大石4上面积最大的一侧斜面与结构法线之间斜交角度不小于10°；如图2（b）所示，相邻大石4之间有接触点位，且间隙不大于30mm；如图2（c）所示，相邻大石4的两个平面之间间隙不小于30mm，紧贴面积不大于大石4上面积最小的一侧平面面积的；如图2（d）所示，不存在明显整齐的分界和通缝，相邻大石4交错高度不小于大石4粒径的；

s7：采用泵送方式，在构筑好的块石骨架上浇筑指标符合要求的高强混凝土2，使其与块石骨架形成致密整体，并且保证浇筑高度不超过该层块石骨架中处于中等高度的块石3的顶部，确保不留水平施工通缝；对于被高强混凝土2淹没的块石3，在高强混凝土2凝固前可以通过人工抛石来进行进一步调整；

浇筑过程中利用振动设备进一步保证高强混凝土2密实；采用泵送方式进行高强混凝土2浇筑时，高强混凝土2最大自由下落高度不超过2m，最大水平流动距离不超过7m；

s8：重复步骤s2至s7，继续浇筑混凝土垫层，并在该混凝土垫层上继续构筑块石骨架、浇筑高强混凝土2，直至满足实际施工所需的固结体1尺寸要求；

s9：最后一层高强混凝土2浇筑完成后1～2h，用无纺布覆盖在固结体1表面并进行洒水养护，待固结体1达到拆模强度要求且表面满足后续防水施工要求后，拆除模板即可，无需进行表面休整；

s10：拆模后继续对固结体1进行养护，保证养护时间不少于14h。

在上述施工过程中，第一层块石骨架构筑到位后进行模板加固，第一层与第二层同时立模，立模结束后进行块石构筑，可有效防止块石3滑落，并降低立模难度，提高立模精度；起弧段按照先进行模板固定再进行块石3构筑的原则分层施工，拱顶平缓段按照先进行块石3构筑，在高强混凝土2浇筑时进行模板加固的原则施工。

每层的块石骨架摆放到位后均需要对模板进行拉杆焊接，并使其满足下一层块石3构筑要求，拉杆能够起到固定和调节模板垂直度的作用；起弧段按照先进行拉杆焊接固定模板，后进行块石3构筑的原则施工，拱顶平缓段按照先将固定拉杆焊接到位，后进行块石3构筑，最后进行模板加固的原则施工。

本发明所述块石3粒径计算方式为：采用钢卷尺测量块石3的长、宽、高三边尺寸，然后按照长方体体积的计算方式计算出块石3体积，并按照体积等效原则，将块石3体积等效换算成球体直径，即可获得块石3粒径。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。