CN101134658A - 公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土及其制备方法，所述疏浚泥陶粒水泥混凝土的原料为疏浚泥陶粒、碎石、水泥、砂、水、掺料及外加剂，按照一定重量比例混合制得。一种制备上述混凝土的方法，包括下述步骤：首先将疏浚泥陶粒进行预湿处理；然后将符合配比关系的各原料在搅拌设备中按一定工序混合，搅拌；最后将搅拌好的混凝土装入摊铺机中，并按照一定工艺摊铺，振捣，养护。本发明解决了现有水泥混凝土和陶粒混凝土性能不足、消耗大量不可再生资源的缺点，提供了一种性能优良的疏浚泥陶粒水泥混凝土，能够实现环境保护，节约资源，降低生产成本。

Description

公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种公路建筑材料，具体地说，是涉及一种公路用的疏浚泥陶粒水泥混凝土及其制备方法。
背景技术
水泥混凝土由于强度高、稳定性好，在公路面层中得到广泛的应用。但是，水泥混凝土路面存在一些缺点：首先，水泥混凝土路面建造接缝较多，这些接缝增大施工和养护的困难，且容易引起行车跳动；其次，水泥混凝土的碱骨料反应较大，致使混凝土开裂，影响力学性能和耐久性；再次，水泥混凝土抗冻性能不高，尤其在温差较大地区，混凝土易开裂，影响耐久性；再其次，水泥混凝土路面吸声效果较差，噪音较大，行车舒适度较低；另外，水泥混凝土路面温缩系数较大，温度应力大。如上所述，需要进一步改善普通水泥混凝土的路用性能。
不仅如此，水泥混凝土的主要成分是碎石，碎石的制作需要消耗大量天然资源。沿海平原少山地区道路建设量较大，而修建道路所用的碎石运距往往在百公里以上，造价较高。同时，开山采石不仅能耗高、污染大，而且破坏天然植被，造成水土流失，引发山区地质灾害，破坏区域生态，威胁文化古迹，造成恶劣的社会影响，国家对其限制力度正在不断加大。
为了保护自然资源，出现了利用陶粒代替碎石、制作陶粒混凝土的技术。现有陶粒混凝土多用于房建保温材料、轻质隔墙，其力学性能、体积变形性能、耐磨性能、抗冻性能、抗滑性能、适宜的刚度等性能不能满足路用要求。而且已有陶粒混凝土用的陶粒，80％以上采用黏土陶粒，另外也有采用页岩陶粒的。这些陶粒混凝土也需要大量占用不可再生的天然资源，其环境成本、社会成本和经济成本较高。
疏浚泥是航道疏浚产生的一种废弃物。我国每年港口建设和航道疏浚都产生上亿立方米的疏浚泥，这些疏浚泥多为陆地地表流失的黏土，是宝贵的天然资源。由于工程需要将其开挖并异地倾倒，造成了极大的资源浪费和能源消耗，破坏海洋生态环境，其减量化和资源化的研究工作已经引起国家的重视，目前已有利用海洋疏浚泥制作轻质陶粒的相关专利技术，如何利用这种新型绿色疏浚泥陶粒，将是本发明所要研究的内容。
发明内容
本发明针对现有水泥混凝土和陶粒混凝土存在的上述性能较差、消耗大量不可再生资源的缺点，提供一种公路用的疏浚泥陶粒水泥混凝土及其制备方法，所述疏浚泥陶粒水泥混凝土具有比现有混凝土更为优良的性能，能够实现环境保护，节约资源，并降低生产成本。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土，其特征在于所述混凝土采用下述重量份比例的原料制备而成：
疏浚泥陶粒         120-200份
碎                 150-250份
水泥               170-195份
砂                 300-400份
水                 53-93份
掺料    取代水泥百分率为10％-18％，超量取代系数为1.4-1.8
外加剂    水泥与掺料总量的0.6％-1.0％
所述原料之一的疏浚泥陶粒要满足一定的性能指标，即：筒压强度>4MPa，吸水率<15％，密度等级>500，粒径为5-20mm，粒型系数≤1.2，软化系数≥0.85，坚固性(按质量损失计)<5％，煮沸质量损失≤4％，烧失量≤4％，硫化物和硫酸盐含量(按三氧化硫计)<0.5％，含泥量<1.0％，有机物含量不深于标准色。
另一种原料掺料可以选用粉煤灰、矿渣、硅灰中的一种，或者是它们的混合物。为保证混凝土的性能，选用∏级及∏级以上的粉煤灰，或者优质的矿渣及硅灰。
所述外加剂选用高效减水剂，能够与普通硅酸盐水泥有较好的适应性。
作为本发明的另一方面，一种制备上述公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于所述制备方法包括下述步骤：
(1)按重量比例计，将疏浚泥陶粒120-200份，碎石150-250份，水泥170-195份，砂300-400份，水53-93份，取代水泥百分率为10％-18％、超量取代系数为1.4-1.8的掺料，占水泥与掺料总量的0.6％-1.0％的外加剂按一定顺序混合，并在搅拌设备中进行搅拌；
(2)将上述搅拌好的混凝土装入摊铺设备中，摊铺、振捣、养护。
其中，水灰比为0.26-0.40。
进一步地，所述疏浚泥陶粒在混合搅拌前需要预湿，预湿时间控制在30min-5h之间，然后将预湿的疏浚泥陶粒晾至表面风干状态。
作为本发明的技术方案，在步骤(1)的原料混合搅拌过程中，加料顺序和搅拌时间非常关键，具体为：先在搅拌设备中加入水泥和掺料总量的1/3及疏浚泥陶粒，搅拌25-35s；然后加入其余的水泥和掺料及碎石，搅拌25-35s；再加入砂，搅拌25-35s；然后加入外加剂，搅拌80-100s；最后加入水，搅拌80-100s。
更进一步地，振捣至混凝土表面出浆后再振捣5-10s。
再进一步地，所述掺料为粉煤灰、矿渣、硅灰中的至少一种。所述外加剂选用高效减水剂，与普通硅酸盐水泥适应性较好。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
(1)所述疏浚泥陶粒混凝土完全满足现有公路用混凝土的性能要求，包括新拌疏浚泥陶粒混凝土的工作性能，硬化疏浚泥陶粒混凝土的力学强度(包括抗压，抗折)、收缩性能、耐磨性能、抗冻性能、抗滑性能、抗碱骨料反应能力等。其中后期力学强度、抗冻性能、抗碱骨料反应、行车舒适性、车辆行驶噪音比现有道路用水泥混凝土性能优良5％-50％。其弹性模量介于普通水泥混凝土和沥青混凝土之间，在路面的弹性层状体系中，其刚度更加适宜，行车舒适，且温度应力小。此外，路面接缝间距比普通混凝土路面间距大，从而减少单位长度道路的接缝数目。
(2)利用疏浚泥陶粒代替部分碎石制备疏浚泥陶粒混凝土，得到一种新型绿色建筑材料，减少了碎石的消耗，也不占用天然黏土或页岩资源，实现废物利用、节约资源，并降低生产成本。
(3)制备疏浚泥陶粒混凝土的生产工艺简单，操作方便，对生产设备要求较低，采用现有路用水泥混凝土设备即可完成。
附图说明
图1是本发明制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一：各原料按重量比例计，取疏浚泥陶粒167份，碎石198份，水泥189份，砂378份，水68份，粉煤灰取代水泥百分率为10％、超量取代系数为1.6，粉末状FDN-2萘系高效减水剂占水泥和粉煤灰总量的0.8％。
其中，疏浚泥陶粒满足下述性能：筒压强度>4MPa，吸水率<15％，密度等级>500，粒径为5-20mm，粒型系数≤1.2，软化系数≥0.85，坚固性(按质量损失计)<5％，煮沸质量损失≤4％，烧失量≤4％，硫化物和硫酸盐含量(按三氧化硫计)<0.5％，含泥量<1.0％，有机物含量不深于标准色。。
首先，对原材料进行预处理，主要指疏浚泥陶粒的预湿处理。根据陶粒的密度等级、吸水曲线、吸水率、筒压强度、路面强度要求及所在区域气候特征等因素，确定预湿时间，一般在30min至5h之间。
将预湿的疏浚泥陶粒晾至表面风干状态，在搅拌设备中加入水泥和粉煤灰总量的1/3及疏浚泥陶粒，搅拌30s；然后加入剩余的水泥和粉煤灰及碎石，搅拌30s；再加入砂，搅拌30s；然后加入粉末状的FDN-2萘系高效减水剂，搅拌90s；最后加入水，搅拌90s。
将搅拌好的疏浚泥陶粒混凝土从搅拌设备装入摊铺设备中进行摊铺，振动至表面出浆后再振捣5-10s。
对振捣完毕的混凝土进行养护，养护时间不少于14天。
最后，测试上述养护好的混凝土的各项性能指标。
实施例二：各原料按重量比例计，取疏浚泥陶粒167份，碎石197份，水泥190份，砂369份，水77份，粉煤灰取代水泥百分率为10％、超量取代系数为1.6，粉末状FDN-2萘系高效减水剂占水泥和粉煤灰总量的0.8％。
按照实施例一的步骤进行制备，并测试制得的混凝土的各项性能指标。
实施例三：各原料按重量比例计，取疏浚泥陶粒163份，碎石193份，水泥192份，砂369份，水82份，粉煤灰取代水泥百分率为10％、超量取代系数为1.6，粉末状FDN-2萘系高效减水剂占水泥和粉煤灰总量的0.8％。
按照实施例一的步骤进行制备，并测试制得的混凝土的各项性能指标。
上述三个实施例制备的疏浚泥陶粒混凝土的各项性能指标参数如下表所示。
    性能指标     实施例一     实施例二     实施例三
    和易性     良好     良好     良好
    坍落度(mm)     37     40     38
    强度(MPa)     64     59     54
    抗冻性(300次冻融循环质量损失率％)     1.05     1.02     1.12
    耐磨性(kg/m2)     2.02     2.09     2.13
    弹性模量(GPa)     30     31     29
    密度(kg/m3)     2150     2109     2070
由上表混凝土的各项性能指标可以看出，所述疏浚泥陶粒水泥混凝土性能优良，完全满足路用性能要求，实现了废物利用，节约了天然资源，绿色环保，能带来很大的经济效益和社会效益。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土，其特征在于所述混凝土采用下述重量份比例的原料制备而成：
疏浚泥陶粒    120-200份
碎石          150-250份
水泥          170-195份
砂            300-400份
水            53-93份
掺料          取代水泥百分率为10％-18％，超量取代系数为1.4-1.8
外加剂        水泥与掺料总量的0.6％-1.0％
2.根据权利要求1所述的公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土，其特征在于所述疏浚泥陶粒性能指标为：筒压强度＞4MPa，吸水率＜15％，密度等级＞500，粒径为5-20mm，粒型系数≤1.2，软化系数≥0.85，坚固性(按质量损失计)＜5％，煮沸质量损失≤4％，烧失量≤4％，硫化物和硫酸盐含量(按三氧化硫计)＜0.5％，含泥量＜1.0％，有机物含量不深于标准色。
3.根据权利要求1或2所述的公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土，其特征在于所述掺料为粉煤灰、矿渣、硅灰中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土，其特征在于所述外加剂为高效减水剂。
5.一种制备权利要求1所述的公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于所述制备方法包括下述步骤：
(1)按重量比例计，将疏浚泥陶粒120-200份，碎石150-250份，水泥170-195份，砂300-400份，水53-93份，取代水泥百分率为10％-18％、超量取代系数为1.4-1.8的掺料，占水泥与掺料总量的0.6％-1.0％的外加剂混合，并在搅拌设备中进行搅拌；
(2)将上述搅拌好的混凝土装入摊铺设备中，摊铺、振捣、养护。
6.根据权利要求5所述的制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于所述疏浚泥陶粒水泥混凝土的水灰比为0.26-0.40。
7.根据权利要求5或6所述的制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于所述疏浚泥陶粒在混合搅拌前需要预湿，预湿时间控制在30min-5h之间，然后将预湿的疏浚泥陶粒晾至表面风干状态。
8.根据权利要求7所述的制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于在步骤(1)的原料混合搅拌过程中，先在搅拌设备中加入水泥和掺料总量的1/3及疏浚泥陶粒，搅拌25-35s，然后加入其余的水泥和掺料及碎石，搅拌25-35s，再加入砂，搅拌25-35s，然后加入外加剂，搅拌80-100s，最后加入水，搅拌80-100s。
9.根据权利要求8所述的制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于混凝土振捣至表面出浆后再振捣5-10s。
10.根据权利要求5所述的制备公路用疏浚泥陶粒水泥混凝土的方法，其特征在于所述掺料为粉煤灰、矿渣、硅灰中的至少一种，所述外加剂为高效减水剂。
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