通气透水性生态混凝土蓄水侧坡面的建造方法技术

本发明专利技术涉及一种由土砂、岩石等自然材料堆积起来的水库、河川堤坝等与水接触的侧坡面的建造方法，具体是指一种通气透水性生态混凝土侧坡面的建造方法。该方法是在受波浪冲击的堆填土质材料蓄水侧坡面上，设置一层由粒状集料、粘结该粒状集料的水泥水化物以及粒状集料之间的连续空隙共同构成的通气透水性生态混凝土层。本发明专利技术无须在堆土坡面上覆盖砂石层、土工布等具有反滤效果的材料，自身就具有很好的反滤作用，可以防止原坡面堆土被吸出洗掘的现象发生；同时，其具有较好的消波性能，能有效降低蓄水侧坡面的富余高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由土砂、岩石等自然材料堆积起来的水库、河川堤坝等与水接触的侧坡面的建造方法，具体是指一种通气透水性生态混凝土侧坡面的建造方法。
技术介绍
在水库、河川堤坝等蓄水池侧坡面上采用的最为常见的护坡技术主要有抛石坡、浆砌石块、全坡面现浇混凝土板、预制混凝土砌块等护坡。但是，无论是哪一种技术，严格地说都是先在堆土侧坡面上覆盖砂石层等，以起到反滤层的作用，然后再在该反滤层上采用自身不具有通气透水性能的抛石、浆砌石块、现浇混凝土板或者预制格状混凝土砌块等相关技术进行护坡。由于以上护堤技术所采用的自然石场、浆砌石块、现浇混凝土板或者预制混凝土砌块等素材本身都不具备通气透水性能，故原堆土侧坡面或山坡里面的排水只能借助于这些素材之间形成的间隙或者通过内部设置的一些排气孔来实现，从而达到侧坡面通气透水的目的。但是，由此带来的后果是波浪会沿着排气孔和间隙猛烈地侵入，使得原坡面堆土材料不断地受到波浪的冲刷侵蚀；与此同时，由于水位的急剧变化，使得堆土沿着排水孔和间隙出现被吸出的现象，从而造成土颗粒流失、坡面被洗掘等一系列问题。特别是对于水库、河川堤坝等的蓄水侧坡面，由于水位的变动使得水库、堤坝的侧坡面受到循环水的冲刷作用，随着坡面中堆填土的流失，排水量增大，堆土很容易集中到某一部分的排气孔或者间隙处直接被吸出，从而进一步加大坡面被洗掘的危险性。考虑到这一点，现有的现浇混凝土板护坡技术，也会在间隙处预先铺设一定宽度的土工布，利用其过滤性能及排水性能，减少渗透压力并保护垫层，但是这种土工布容易失效，需要定期的更换，给工程的管理与维护带来麻烦。总而言之，现有的蓄水池侧坡面护堤技术的反滤效果并没有达到解决根本问题的要求。此外，直到现在为止，设计蓄水侧坡面时依然要考虑到堤体富余高度必须设计得很大这个问题，这是因为当波浪冲击坡面时，波浪的前进方向会沿着护岸向上变化，波浪所持有的动能将转换为势能，势必造成波浪向上爬的高度增大，所以堤体的富余高度必须建得很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。使其具有较好的护坡能力，无须在堆土坡面上覆盖砂石层、土工布等具有反滤效果的材料，自身就具有很好的反滤作用，可以防止原坡面堆土被吸出洗掘的现象发生；同时，使其具有较好的消波性能，能有效降低蓄水侧坡面的富余高度。本专利技术的技术方案是在受波浪冲击的堆填土质材料蓄水侧坡面上，设置一层由粒状集料、粘结该粒状集料的水泥水化物以及粒状集料之间的连续空隙共同构成的通气透水性生态混凝土层。所述粒状集料根据粒径的不同分为粗骨料和细骨料，其中粗骨料粒径为2.5～25mm，细骨料粒径为0.15～10mm，粗、细骨料的质量配合比为3∶1～20∶1，两者占通气透水性生态混凝土总质量的78％～85.5％，以下的配合比均为质量百分比；将粒状集料和水泥水化物在混凝土搅拌机进行搅拌混合，然后再往所要浇注的位置处进行浇注，水化产物硬化后得到通气透水性生态混凝土层。所述水泥水化物可以是硅酸盐水泥与水的水化产物，或者是包含有硅酸盐水泥、水、水泥改质剂和引气剂的混合物的水化产物，其水灰比控制在0.4～0.25之间。水泥和水的掺量占生态混凝土总量的12.5％～20％；水泥改质剂添加量为生态混凝土总量的1.4％～2.3％，用以促进水泥成分的凝固或者提高水泥的粘结力；引气剂添加量为生态混凝土总量的0.0015％～0.003％，用以提高通气透水性混凝土的耐久性、抗冻性，提高冻融循环次数，引气剂可采用AE剂。经过试验对比，本专利技术技术方案中水泥和水的掺量为较佳的选择，因为在制造通气透水性混凝土过程中，如果水泥和水的掺量少于粒状集料的10％时，则集料之间粘结用的水泥水化物的数量就显得较少，使得集料之间的粘结变得不完全或不充分，从而只能制出力学强度较低、不能满足强度要求的混凝土。如果水泥和水的掺量超过集料重量的30％，虽然集料之间的粘结力很强，粘结也很充分，但造成集料之间的连续状空隙很难形成，只能制成一些具有独立空隙如气泡而失去了通气透水性能的、与普通混凝土性能较接近的混凝土，不能满足通气透水性要求。本专利技术还有如下的优点(1)采用本专利技术方法建造的蓄水侧坡面，当其受到波浪冲击时，波浪会侵入到通气透水性生态混凝土层的连续状空隙中去。在连续状空隙里，波浪在通过空隙中的复杂路径时，相互之间不断发生冲撞，加上路径壁面的摩擦作用，使得波浪的流速大幅下降。另外，在坡体表面上，连续性空隙的开口处呈现凸凹状，这使得波浪在此冲撞时发生反射，从而改变了波浪的流动方向，其大小也被减弱了。因此，根据这样的消波原理及其产生的效果，使得波浪向上冲起的高度明显地变低，从而可以降低蓄水侧坡面的富余高度，减少施工成本。(2)由于上述的消波作用，侵入坡面内部的水的上下活动速度会变得特别慢，使得渗进坡面内部中的水的上下活动振幅与波浪的原振幅相比显得很小，从而提高了护坡能力。(3)采用含有细骨料的粒状集料制成的通气透水性混凝土进行护坡，其反滤性能也得到提高。因为当把通气透水性能控制在一定的范围内时，渗透水的流速会变得特别慢，这样，对于坡面的堆土细颗粒来说，其受到水的作用力会变得很微小。由此，即使受到大波浪冲击或者水位发生急剧地变化，坡面推土的细颗粒流失的危险性也极小，内部的堆土就不会被吸出和洗掘。附图说明图1是本专利技术方法中的通气透水性混凝土构造的断面模型图。图2是本专利技术方法建造的水库或河川的堤坝断面图。图3本专利技术方法建造的侧坡面抑制波浪上扬的对比效果坐标图。图中序号1.粒状集料；2.水泥水化物；3.连续空隙；4.堤坝；5.堆填土质材料；6.通气透水性混凝土；7.坡面。具体实施例方式如图1所示，本专利技术方法获得的通气透水性混凝土结构中包括粒状集料1、粘结该粒状集料的水泥水化物2以及粒状集料之间的连续空隙3。如图2所示，用本专利技术方法建造的水库或河川的堤坝4的蓄水侧坡面，其结构由梯形断面上堆填土质材料5、通气透水性混凝土6所构成。除此之外，为了使通气透水性混凝土具有更好的反滤效果，还可以在已经硬化的通气透水性混凝土的空隙里注入细砂，形成一个整体。此种情况下，空隙通道并不会发生堵塞现象从而降低透水系数。和现有的使用石块材料等技术相比，其施工简单工期短，并且施工后易于维护管理。本专利技术实施例的通气透水性混凝土的配方如表1所示，表中列出了两个实施例中各种材料与生态混凝土的质量百分比，表中还附加了不含有细骨料的对比方案的配方 表1 表1中的的添加剂SR-3是镇江久久生态材料有限公司生产的以碳酸钙为主要成分的生态混凝土专用无机质添加剂。表1中所列实施例的通气透水性混凝土与比较方案及普通混凝土的各项指标的对比数据如表2所示表2 由表2结果可知，本实施例中两种方案的通气透水性混凝土，性能几乎一样，与一般混凝土相比具有相同抗压强度、抗冻性，且其透水系数控制在0.1cm/s以上，空隙率比没有透水性能的一般混凝土要高的多，可起到对于各种坡面堆土和切土的保护作用。针对采用上述实施例一的方案进行护坡和采用现有技术的现场浇注混凝土板护坡的技法进行消波试验和土砂的流失(管涌)试验。一、消波试验采用堆填土质材料的方法建成人造水渠，其堤坝宽度0.9m，高度0.8m，如图2所示其坡面7的坡度为1∶2。在这个坡面7上，按上述的实施例一的配方，浇本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通气透水性生态混凝土蓄水侧坡面的建造方法，其特征是：在受波浪冲击的堆填土质材料蓄水侧坡面上，设置一层由粒状骨料、粘结该粒状骨料的水泥水化物以及粒状骨料之间的连续空隙共同构成的通气透水性生态混凝土层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智仁，刘荣桂，倪敏，陆春华，贾美奎，戴维生，
申请(专利权)人：镇江久久生态材料有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]