梯度混凝土浇筑方法与流程

本发明涉及桥梁主体结构施工领域，特别涉及一种梯度混凝土浇筑方法。

背景技术：

斜拉桥的索塔混凝土塔柱通常采用梯度混凝土结构，梯度混凝土结构是指塔柱的内外侧使用不同混凝土配合比的复合混凝土结构，即索塔混凝土结构的内层仍然采用普通的C50混凝土，而外侧混凝土则采用白色耐久混凝土，旨在提高混凝土结构的抗裂性、耐久性和观赏性。

梯度混凝土作为一种新型的混凝土结构形式，与普通混凝土相比，无论在施工工艺、施工组织、混凝土原材料要求、机械设备配置等各个方面都有较大的区别，其工艺要求和施工难度主要表现如下：

(1)梯度混凝土对混凝土原材料的水泥、粗骨料、细骨料、纤维、外掺剂等质量控制指标相比普通混凝土(砼)的要求要高一些。

(2)梯度混凝土浇筑范围较薄，外侧白色耐久混凝土与内侧普通高标号混凝土容易串料，影响梯度混凝土的浇筑质量效果

(3)由于梯度混凝土的外侧白色耐久混凝土通常壁厚较薄，因此振捣工艺要求非常严格。

(4)由于梯度混凝土的外侧白色耐久混凝土采用白色水泥，混凝土拆模后表面为白色，为保证混凝土表面的美观性，对成品保护要求非常高。

技术实现要素：

基于此，为了解决上述提到的至少一个问题，提供一种梯度混凝土浇筑方法。

一种梯度混凝土浇筑方法，包括下列步骤：

在已绑扎好的钢筋笼内划分外层混凝土和内层混凝土的浇筑区域；

在所述钢筋笼的上方布设梯度砼多点平衡布料数控系统；

在所述钢筋笼内以第一层高浇筑第一层外层混凝土；

按顺时针或逆时针的顺序以第二层高同时浇筑第二层外层混凝土和第一层内层混凝土；

按照相同的顺序继续以第二层高同时浇筑所述外层混凝土和内层混凝土至预设的高度；

浇筑内层混凝土以平齐所述外层混凝土。

在其中一个实施例中，所述按顺时针或逆时针的顺序以第二层高同时浇筑第二层外层混凝土和第一层内层混凝土的步骤如下：

在所述第一层外层混凝土上进行第二外层混凝土的第一外浇筑段的布料；

在所述第一层外层混凝土上进行第二外层混凝土的第二外浇筑段的布料，同时相邻于所述第一外浇筑段进行第一层内层混凝土的第一内浇筑段的布料，使所述第二层外层混凝土和第一层内层混凝土在保持浇筑段交错的情况下进行同步连续布料。

进一步的，每层所述内层混凝土和外层混凝土的布料工序完成后，先振捣内层混凝土，再振捣外层混凝土。

具体的，振捣间距为50～60cm，振捣时，将振捣棒插入上下相邻的两层混凝土的下层混凝土内5～10cm。

具体的，所述振捣外层混凝土所采用的振捣棒的直径不大于50mm。

进一步的，所述振捣棒的直径为30mm。

在其中一个实施例中，所述外层混凝土的厚度为28～32cm。

在其中一个实施例中，所述第一层高为8～10cm，所述第二层高为20～60cm。

在其中一个实施例中，所述钢筋笼的外层混凝土浇筑区域和内层混凝土的浇筑区域由若干相互连接的钢筋网片隔开，所述钢筋网片之间以预定重叠宽度在边沿处重叠，所述钢筋网的网孔直径为11～15mm。

进一步的，在所述钢筋笼的边角区和钢筋网片的重叠处设置包围形成预定空间的可拆除钢板，所述可拆除钢板在混凝土浇筑时作为混凝土布料通道及振捣通道。

在其中一个实施例中，所述外层混凝土为白色纤维耐久混凝土，所述内层混凝土为普通高标号混凝土。

在其中一个实施例中，所述梯度砼多点平衡布料数控系统包括砼输送管、砼泵、砼布料管、布料系统控制中心以及多输送管道切换装置，所述砼输送管通过所述砼泵连接在所述多输送管道切换装置的输入端上，所述砼布料管连接在所述多输送管道切换装置的输出端上，所述布料系统控制中心与所述多输送管道切换装置电连接。

进一步的，所述多输送管道切换装置包括：

固定架，用于提供至少一个进料管口和若干个出料管口，所述进料管口和出料管口之间以一空腔隔开；

活动架，活动设置在所述空腔内，所述活动架固定若干个与所述出料管口一一对应的接驳管，当任一所述接驳管与相对应的所述出料管口对接以导通所述进料管口和出料管口时，其他的所述接驳管与相对应的出料管口相互错位；

切换泵，用于驱动所述活动架在所述空腔内改变位置，以实现任一所述接驳管与相对应的所述出料管口对接。

具体的，设置一个所述进料管口和四个所述出料管口，并且所述活动架上设置四根与所述出料管口一一对应的所述接驳管。

本发明与现有技术相比，至少具有下列优点：

1、本发明提供的方法使不同性质的混凝土分层并且分段浇筑，良好地适用于各种需要采用不同性能混凝土的浇筑场合。

2、本发明提供的方法在浇筑时采用外层混凝土和内层混凝土浇筑段交错同步的浇筑形式，有效防止不同标号混凝土之间的串料，提高了浇筑产品质量。

3、本发明提供的方法在浇筑梯度混凝土时钢筋笼所限定的各个截面/区域的混凝土之间的衔接更好，不会因为钢筋笼的拐角位置而出现断层，对于整个梯度混凝土的质量提升有积极影响。

附图说明

图1为本发明一实施例梯度混凝土浇筑方法流程图；

图2为本发明一实施例梯度混凝土结构示意图；

图3为本发明一实施例中钢筋网片重合结构示意图；

图4为本发明一实施例中梯度砼多点平衡布料数控系统的结构示意图；

图5为本发明一实施例中多输送管道切换装置的工作原理示意图；

图6为本发明一实施例中步骤S400的具体流程图；

图7为本发明一实施例中步骤S400中一种浇筑状态示意图；

图8为本发明一实施例中步骤S400中另一种浇筑状态示意图；

图9为本发明一实施例中步骤S400中再一种浇筑状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中附图中相同的标号全部指的是相同的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

如图1所示，本发明一实施例的梯度混凝土浇筑方法，包括步骤S100、S200、S300、S400、S500和S600，具体为：

步骤S100：在已绑扎好的钢筋笼内划分外层混凝土和内层混凝土的浇筑区域。如图2和图3所示，钢筋笼3000的外层混凝土浇筑1000区域和内层混凝土2000的浇筑区域由若干相互连接的钢筋网片4000隔开，钢筋网片4000一般为尺寸较小的片状，对于较大的混凝土结构，比如斜拉桥的索塔，则必须由众多钢筋网片4000逐一连接成大片并进而形成钢筋笼3000，而在钢筋网片4000之间的区域往往强度较小，内外层的混凝土容易冲破所述钢筋网片4000的阻挡，发生串料现象。因此为了保证这些区域的强度，采用钢筋网片4000以预定重叠宽度在边沿处形成重叠区4100的方式。优选的，钢筋网片4000的网孔直径为11～15mm。另外，由于在形成的浇筑区域中还往往存在边角区，这些区域受力复杂，因此为保证钢筋网片密集区、浇筑区域内边角区混凝土的质量，在钢筋网片4000安装过程中临时增加钢板做为布料通道及振捣通道，钢板也可以直接采用角钢，即在钢筋笼3000的边角区和钢筋网片的重叠处设置包围形成预定空间的可拆除钢板，该可拆除钢板在混凝土浇筑时作为混凝土布料通道及振捣通道，随浇筑过程逐渐拆除。

步骤S200：在钢筋笼3000的上方布设梯度砼多点平衡布料数控系统。梯度砼多点平衡布料数控系统是用于按照预定指令综合输出砼料的设备，如图4所示，包括砼输送管30、砼泵20、砼布料管50、布料系统控制中心40以及多输送管道切换装置10等，本领域技术人员能够了解，还包括相关的结构支架70或其他辅助设备，如控制室60等，在此不加赘述。其中砼输送管30通过所述砼泵20连接在所述多输送管道切换装置10的输入端上，砼布料管50连接在所述多输送管道切换装置10的输出端上，而布料系统控制中心40与多输送管道切换装置10电连接。优选的，如图5所示，多输送管道切换装置10包括固定架100、活动架200和切换泵300，其中固定架100用于提供至少一个进料管口110和若干个出料管口120，其中的进料管口110和出料管口120之间以一空腔130隔开。活动架200则活动设置在上述空腔130内，活动架200固定若干个与出料管口120一一对应的接驳管210，当任一接驳管210与相对应的出料管口120对接以导通进料管口110和出料管口120时，其他的接驳管210与相对应的出料管口120相互错位。优选的，如图6所示，设置一个进料管口和四个出料管口，并且活动架上设置四根与出料管口一一对应的接驳管。切换泵300用于驱动活动架200在空腔130内改变位置，以实现任一接驳管210与相对应的出料管口120对接。其中，切换泵300可以选用液压动力装置，该液压动力装置包括液压油缸310和套设在液压油缸310内并由该液压油缸310驱动的伸缩活塞320，其中液压油缸310与固定架100固定连接，而伸缩活塞320则与活动架200固定连接。

步骤S300：在钢筋笼3000内以第一层高浇筑第一层外层混凝土。由于外层混凝土的浇筑要求比内层混凝土的更高，为了防止浇筑时串料，先进行外层混凝土第一层的浇筑，第一层外层混凝土的浇筑层高为第一层高，优选的第一层高为8～10cm。待浇筑完成第一层外层之后再进行其他浇筑层的浇筑。第一层外层混凝土的浇筑不需进行振捣。

步骤S400：按顺时针或逆时针的顺序以第二层高同时浇筑第二层外层混凝土和第一层内层混凝土。通常混凝土浇筑都是逐步分段进行，必须按照一定的浇筑顺序展开，因此按照顺时针或逆时针的顺序进行第二层外层混凝土和第一层内层混凝土的浇筑，在本梯度混凝土浇筑方法中，为了保证内外浇筑层各自的质量，防止串料，又要保证内外浇筑层的良好结合，因此以第二层高同时进行第二层外层混凝土和第一层内层混凝土的浇筑。优选的，第二层高为20～60cm。

作为一个优选的方案，如图6～9所示，按顺时针或逆时针的顺序以第二层高同时浇筑第二层外层混凝土10和第一层内层混凝土20的步骤具体如下：

S410：如图6所示，在第一层外层混凝土上进行第二外层混凝土1200的第一外浇筑段1210的布料。每层混凝土的浇筑都逐段进行，每层中的每一段保持一定的浇筑宽度和长度。

S420：如图7所示，在步骤S300得到的第一层外层混凝土上进行第二外层混凝土1200的第二外浇筑段1220的布料，同时相邻于第一外浇筑段1210进行第一层内层混凝土2100的第一内浇筑段2110的布料，使第二层外层混凝土1200和第一层内层混凝土2100在保持浇筑段交错的情况下进行同步连续布料。同理进行其他浇筑段的交错同步布料，例如图8中虚线表示的区域，在浇筑第二外层混凝土1200第三浇筑段1230的同时浇筑与第二层外层混凝土1200第二外浇筑段1220相邻的第一层内层混凝土2100第二内浇筑段2120的布料，依次类推直到第二外层混凝土1200和第一内层混凝土2100浇筑完毕(最后仅浇筑最后一段内层混凝土2000)。

当浇筑到每一层的转角处时，如图9所示，仍然保证先浇筑外层混凝土1000，再浇筑内层混凝土2000，以上述梯度砼多点平衡布料数控系统为例，其采用具有四管道出料管口的多输送管道切换装置，当完成某一层外层混凝土1000某一个面第一浇筑段1210’和第二浇筑段1220’的浇筑后，将梯度砼多点平衡布料数控系统中的所述多输送管道切换装置10通过所述布料系统控制中心40的控制进行角度的改变，然后通过人工操作将砼布料管50转运到指定位置。以外层混凝土的浇筑过程为例，当需要浇筑浇筑段1220’时，人工将位于浇筑方向前方的两条所述砼布料管50移动至浇筑段1222’所在的区域内，当所述浇筑段1220’完成浇筑之后，人工再将位于浇筑方向后方的两条所述砼布料管50移动至浇筑段1230’所在的区域内，并顺势控制所述多输送管道切换装置10转动至与所述四条所述砼布料管50平齐，然后驱动该多输送管道切换装置10继续按照预定的方向移动。由此可见，所述砼布料管50在对准将要浇筑完的浇筑段1221’时，同时对准新的待浇筑面上的浇筑段1222’并布料，而内层混凝土2000对应的砼布料管仍然在原浇筑面对应的内层浇筑段2110’内布料，接下来再同时浇筑内层混凝土2000第二浇筑段2120’和外层混凝土1000第三浇筑段1230’的布料和浇筑，保持内层混凝土2000和外层混凝土1000布料浇筑段交错，之后再以此原则完成其他新的待浇筑面的混凝土浇筑作业。采用内层混凝土和外层混凝土交错浇筑的方法能够进一步确保内外层不同混凝土的串料，从而确保整个梯度混凝土产品的质量。

步骤S500：按照相同的顺序继续以第二层高同时浇筑所述外层混凝土和内层混凝土至预设的高度。重复进行步骤S400的操作，逐层浇筑到预先设定的整个建筑的高度。

步骤S600：浇筑内层混凝土以平齐所述外层混凝土。当依据步骤S500浇筑到最后一层时，外层混凝土已经浇筑完毕，由于之前第一层外层混凝土先浇筑，因此外层混凝土与内层混凝土相差一定的距离(该距离小于第一层高)，最后浇筑内层混凝土直到内层混凝土与外层混凝土平齐。优选的，外层混凝土的厚度为28～32cm，最好选择30cm。此外，在选择混凝土时，梯度混凝土中外层混凝土为白色纤维耐久混凝土，而内层混凝土为普通高标号混凝土，可在花费较低的工程成本的前提下确保良好的工程质量。

优选的，每层内层混凝土和外层混凝土的布料工序完成后，先振捣内层混凝土，再振捣外层混凝土。最好是采用振捣间距50～60cm，振捣时，将振捣棒插入上下相邻的两层混凝土的下层混凝土内5～10cm，例如在振捣第二外层混凝土时，就需要将振捣棒从层高为30cm的第二外层混凝土的上表面贯穿第二外层混凝土并插到第一外层混凝土内10cm，即振捣棒的插入深度为40cm。每一处振捣应快插慢拔，振捣至该处混凝土不再下降，气泡不再冒出，表面出现泛浆为止。通常外层混凝土壁厚较薄，为保证振捣密实而又不影响内外层混凝土串料，振捣外层混凝土采用的振捣棒的直径不大于50mm，最好选用30mm。

优选的，梯度混凝土浇筑过程中，不但需要严格控制内外侧两种混凝土浇筑的高度(要求控制在60cm左右)，还要严格控制两种混凝土各自的水平面均衡上升，防止串料，影响混凝土整体的质量效果。

虽然上面已经示出了本发明的一些示例性实施例，但是本领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例做出改变，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。