一种钢渣芯混凝土备防石以及制作方法与流程

本发明涉及一种河流上抢险施工常用的备防石结构,尤其是一种钢渣芯混凝土的复合结构备防石以及制作方法，属于堤防工程的技术领域。

背景技术：

备防石是在防汛工程险工段和控导工程处及附近区域储备的一定数量的石料，用以满足防汛抢险急需。调查表明黄河抢险中根石的走失率约为20～30％，传统备防石受施工条件和材料限制，坝垛护岸根石不能满足抗冲要求,在水流冲刷下极易走失,使坝岸稳定性明显降低。随着社会的进步,人们对快速抢险和提高抢险效果等方面的要求愈来愈高。每年黄河抢险所用抛石量为几十万立方米，由于石材是不可再生资源，防汛抢险所用备防石的采购价格逐年攀升，选用石材作为备防石成本较高，同时也造成资源浪费。为此，十几年来人们研制了很多类型的人工石材来代替天然石材，主要有:黄河泥沙烧结人工石材备防石，利用陶瓷生产工艺烧制成型；黄河泥沙碾压备防石，免蒸免烧制备大块材料用于防汛抢险；振动成型胶凝材料免烧黄河泥沙备防石，利用胶凝材料和活性激发剂制作人工石材；海岸防浪四角锥混凝土体，利用混凝土制作备防石代用品。但是这些产品存在生产工序复杂、成本高、难以规模化生产等缺点，有些产品的耐冲刷性、抗冻融性等存在一定问题，因而很难推广应用。

钢渣是在钢铁生产过程中排放出的固体废弃物，我国每年排出钢渣约1400万吨，而我国的钢渣利用率仅为22％左右，钢渣大量堆放，不仅浪费资源而且污染环境。由于钢渣质地坚硬密实，孔隙少，抗压强度高，具有一定的胶凝性，因此可以选用钢渣为原料，一方面可以达到备防石的强度要求，另一方面又能将钢渣进行综合利用，减少资源浪费和环境污染。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提供一种操作方便，工艺简单的钢渣芯混凝土复合结构的备防石的制作方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种钢渣芯混凝土备防石，包括一个空心的正方体混凝土外壳，在所述的外壳中设有作为混凝土加筋材料的钢塑土工格栅；在所述的混凝土外壳内填充有钢渣芯；所述混凝土外壳的外表面设有凹槽和凸棱。

优选的，所述混凝土外壳尺寸为42cm×42cm×42cm；壁厚6cm。

优选的，所述的混凝土外壳的外表面中，其中三个面分别预留有凹槽，与该三个面对立的另外三面分别预留有凸棱，且所述凹槽与凸棱的尺寸相同，能相互咬合；所述的凹槽与凸棱的尺寸为42cm×6cm×2cm。

优选的，所述钢塑土工格栅尺寸为38cm×38cm；所述钢渣芯的形状为正立方体，尺寸为36cm×36cm×36cm。

优选的，所述的钢塑土工格栅包括6片，在正方体混凝土外壳的六个面内均设有钢塑土工格栅。

本发明提供的一种钢渣芯混凝土复合结构备防石的制作方法，主要包括以下步骤：

(1)采用钢板制作外模板，外模板为一个顶部开口的正方体结构；且将外模板放置在底板上；

(2)在外摸板的内侧放置钢塑土工格栅，所述的钢塑土工格栅为一个只有五个面的正方体结构，且放置时，钢塑土工格栅开口的一面朝上放置；

(3)在模板底部铺设混凝土；

(4)放置提前支好的内模框，使内模框与外摸板的侧面平行；

(5)向内模框中填放配置好的钢渣混合物，同时向内模框和外摸板之间浇筑混凝土，高度与钢渣混合物齐平。

(6)混凝土初凝之后，将内模框取出，将最后一片钢塑土工格栅与第二步放置的土工格栅网连接成整体。

(7)最后浇筑混凝土，放置顶模；八小时后脱模，进行标准养护。

优选的，步骤1中制作的外模板为一个只有五个面的正方体结构。

优选的，所述的外模板的四个侧面中，其中两个相对的侧面设有凸棱，另外两个相对的侧面设有凹槽；外模板的底面设有凹槽或者凸棱。

优选的，所述凸棱和凹槽的尺寸为42cm×6cm×2cm。

优选的，所述步骤1设置的外摸板的尺寸为42cm×42cm×42cm的正立方体结构。

优选的，所述步骤2放置的钢塑土工格栅尺寸为38cm×38cm的网片，作为加筋材料设置在混凝土外壳中。所述钢塑土工格栅是以高强钢丝及聚乙烯或聚丙烯为原料，并添加其他助剂加工而成的复合型高强抗拉条带，表面有粗糙压纹，可以与混凝土有效连接，同时钢塑土工格栅具有有强度大(每延米抗拉强度达80kn/m)、承载力强、抗腐蚀等优点，提高混凝土的抗拉、抗压和抗折强度和耐久性。

优选的，所述步骤3在模板底部铺设的混凝土厚度为6cm。所述混凝土中以3％的比例添加防渗剂，提高混凝土的抗渗性。

优选的，所述步骤4放置的内模框为无底无盖的框体结构，钢板厚度较薄，内外壁分别涂上油，以便模板被取出。

优选的，所述步骤5填放的钢渣混合物尺寸为36cm×36cm×36cm，将钢渣碾碎后，以粒径为5～10mm的钢渣作为粗骨料，粒径为5mm以下的钢渣作为细骨料，添加粘结剂，按照一定配合比拌和均匀，采用冷压团法，将钢渣混合物压缩成型。

优选的，所述的顶模为一个设置有凹槽或者凸棱的钢板。

本发明的优势在于：

1、本发明所述钢渣芯混凝土备防石，材料大部分为钢渣，原料丰富，将钢渣综合利用变废为宝，减少环境污染。与传统的备防石块相比，制作成本低，减少石块的开采，节约不可再生资源。

2、本发明所述钢渣芯混凝土备防石，其外壁分别设有凹槽与凸棱，有利于增大备防石与河滩之间的摩擦力，抗冲刷能力强。同时凹形浅槽与凸棱可以相互咬合，有利于堆放与抛掷，作业效率高。

3、本发明所述钢渣芯混凝土备防石，外壳混凝土中加入钢塑土工格栅，价格低廉，每延米抗拉强度达80kn/m，同时具有强度高、变形小、耐腐蚀等优点，提高该备防石的强度和耐久性。

4、本发明所述钢渣芯混凝土备防石，采用模具制作，生产工艺简单，生产效率高，可实现外壳与填充芯同时注料，各构件间能相互融合为牢固的整体，确保备防石成品的整体性，便于规模化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明备防石制作装置主视图。

图2为钢塑土工格栅网。

图3为备防石的结构图。

图中，1-1为外模，1-2为钢塑土工格栅网，1-3为内模框，1-4为凸棱，1-5为凹槽；2-1为凹槽，2-2为凸棱，2-3为混凝土外壳，2-4为钢塑土工格栅，2-5为钢渣芯。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的人工石材存在生产工序复杂、成本高、难以规模化生产等缺点，有些产品的耐冲刷性、抗冻融性等存在一定问题，因而很难推广应用，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种钢渣芯混凝土备防石以及制作方法。

如图3所示：本发明为一种钢渣芯混凝土复合结构备防石，具体结构包括混凝土外壳2-3、钢塑土工格栅2-4和钢渣芯2-5，其中钢塑土工格栅2-4布置在在混凝土外壳2-3内。

所述混凝土外壳2-3尺寸为42cm×42cm×42cm，壁厚6cm，混凝土外壁三个面分别设有两条凹槽2-1，其对立三面分别设有凸棱2-2，其中预留的凹槽2-1与凸棱2-2尺寸相同，可以相互咬合，凹槽2-1与凸棱2-2的尺寸为42cm×6cm×2cm。通过模具浇筑而成。其中混凝土中按照2％的比例加入防渗剂，以提高混凝土的抗渗能力。设计配合比使其强度等级达到c35。

所述钢塑土工格栅2-4数量为6片，尺寸为38cm×38cm，作为加筋材料设置在混凝土外壳2-3中。所述钢塑土工格栅2-4是以高强钢丝及聚乙烯或聚丙烯为原料，并添加其他助剂加工而成的复合型高强抗拉条带，表面有粗糙压纹，可以与混凝土有效连接，同时钢塑土工格栅具有有强度大(每延米抗拉强度达80kn/m)、承载力强、抗腐蚀等优点，提高混凝土的抗拉、抗压和抗折强度和耐久性。

钢渣芯2-5为正立方体，边长为36cm，将钢渣碾碎后，以粒径为5～10mm的钢渣作为粗骨料，粒径为5mm以下的钢渣作为细骨料，按照设计配合比添加粘结剂，采用冷压团法，将钢渣混合物压缩成型。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种钢渣芯混凝土备防石的制作方法。

如图1、2所示钢渣芯混凝土的制作步骤为：

(1)采用钢板设置好外模板1-1平放在底座上；所述外摸板1-1上带有凸棱1-4和凹槽1-5；只有五个面的正方体结构；顶部开口。

(2)在模具1-1中居中放置连接好的一面开口的钢塑土工格栅1-2，其中开口的一面朝上放置，以便进行后面工序。

(3)在模板底部铺设混凝土,厚度为6cm。

(4)放置提前支好的内模框1-3，该内模框为无底无盖的框体结构，钢板厚度较薄，内外壁分别涂上油，以便模板被取出。

(5)向内模框1-3中填放配置好的钢渣混合物，加压成型，同时向内模框1-3和外摸板1之间浇筑混凝土，厚度与钢渣混合物齐平。

(6)混凝土初凝之后，将内模框取出，将最后一片钢塑土工格栅与第二步放置的钢塑土工格栅网1-2连接成整体。

(7)最后浇筑混凝土，铺设顶模，八小时后脱模(包括外模和顶模)，进行标准养护。

本发明所述钢渣芯钢筋混凝土备防石的尺寸，通过查找相关资料，块石稳定粒径有多种计算方法，根据出险情况调查资料代入不同公式得出块石起动的临界粒径在30～8oom和40～45cm之间。取不同公式计算结果平均值作为块石起动临界值，由于计算结果是根据天然石材的比重计算出，而本发明备防石的密度为3.185g/cm³，大于天然石块的密度，由此确定该发明备防石的尺寸为42cm。

优选的，步骤1中制作的外模板1-1为一个只有五个面的正方体结构。

优选的，所述的外模板1-1的四个侧面中，其中两个相对的侧面设有凸棱，另外两个相对的侧面设有凹槽；外模板的底面设有凹槽或者凸棱。

优选的，所述凸棱和凹槽的尺寸为42cm×6cm×2cm。

优选的，所述步骤2放置的钢塑土工格栅尺寸为38cm×38cm的网片，作为加筋材料设置在混凝土外壳中。所述钢塑土工格栅是以高强钢丝及聚乙烯或聚丙烯为原料，并添加其他助剂加工而成的复合型高强抗拉条带，表面有粗糙压纹，可以与混凝土有效连接，同时钢塑土工格栅具有有强度大(每延米抗拉强度达80kn/m)、承载力强、抗腐蚀等优点，提高混凝土的抗拉、抗压和抗折强度和耐久性。

优选的，所述步骤3在模板底部铺设的混凝土厚度为6cm。所述混凝土中以3％的比例添加防渗剂，提高混凝土的抗渗性。

优选的，所述步骤4放置的内模框为无底无盖的框体结构，钢板厚度较薄，内外壁分别涂上油，以便模板被取出。

优选的，所述步骤5填放的钢渣混合物尺寸为36cm×36cm×36cm，将钢渣碾碎后，以粒径为5～10mm的钢渣作为粗骨料，粒径为5mm以下的钢渣作为细骨料，添加粘结剂，按照一定配合比拌和均匀，采用冷压团法，将钢渣混合物压缩成型。

优选的，所述的顶模为一个设置有凹槽或者凸棱的钢板；该顶模与外模板1-1的底面是相对的，当底面设置的是凹槽时，底模设置凸棱；当底面设置的是凸棱时，底模设置凹槽。

本发明所述钢渣芯混凝土备防石，材料大部分为钢渣，原料丰富，将钢渣综合利用变废为宝，减少环境污染。与传统的备防石块相比，制作成本低，减少石块的开采，节约不可再生资源。

本发明所述钢渣芯混凝土备防石，其外壁分别设有凹槽与凸棱，有利于增大备防石与河滩之间的摩擦力，抗冲刷能力强。同时凹形浅槽与凸棱可以相互咬合，有利于堆放与抛掷，作业效率高。

本发明所述钢渣芯混凝土备防石，外壳混凝土中加入钢塑土工格栅，价格低廉，强度高(每延米抗拉强度达80kn/m)，同时具有变形小、耐腐蚀等优点，提高该备防石的强度和耐久性。

本发明所述钢渣芯混凝土备防石，可以采用模具制作，技术简单，便于规模化生产。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。