CN104961393A - 用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料 - Google Patents

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童立元
郑灿政
光同文
李仁民
庞超明
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Abstract

本发明是一种用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，以工业尾料-石英砂矿渣、水泥、发泡剂等为原料，通过控制各组成材料的比例，制成泡沫轻质土。其中，水的掺量为25％-50％，水泥的掺量为20％-40％，石英砂矿渣的掺量为25％-50％。本发明用于台背回填，可大大缓解桥(涵)与路基间差异沉降的变化梯度，使桥基间差异沉降的变化缓慢化、均匀化，从根本上消除高速公路中的桥(涵)与路基间的跳车问题。而且该泡沫轻质土产生的侧向土压力小，不会使桥(涵)发生偏移，间接对桥(涵)起到一定程度的保护作用。

Description

用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，是一种用于台背回填的材料，能够保证可大大缓解桥(涵)与路基间差异沉降的变化梯度,使桥基间差异沉降的变化缓慢化、均匀化,从根本上消除高速公路中的桥(涵)与路基间的跳车问题。
背景技术
桥(涵)的台背如果采用一般的回填材料进行回填，由于桥(涵)附近地方狭窄，施工时压实机具不能紧靠台背，填料颗粒间的孔隙无法完全消除，或者填料的质量差，达不到设计要求或者规范标准，在公路自重以及振动荷载的作用下，填料会不可避免地产生压缩沉降，造成跳车。
石英砂矿渣是矿石开采中的废渣、加工过程中的尾砂和尾泥，其中尾砂占绝大多数。尾砂主要是粒度较细的晶质石英集合体，化学成分主要是SiO2,，杂质矿物主要是粘土、长石、云母、铁矿物等。随着我国工业化的发展迅速，石英的需求量不断增加，随之而来的石英砂矿渣问题日益凸显，给周边环境带来了巨大的污染。以该原料作为工程材料，性质稳定，来源较广，而且价格便宜，能够满足土木工程行业大规模的需要。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，用工业尾料-石英砂矿渣制备的泡沫轻质土，用于桥(涵)的台背回填。本发明能够降低桥基与路基之间的差异沉降，从根本上消除跳车现象，同时能够降低工业废料堆放对环境的污染，还能够降低工程造价。
技术方案：本发明的用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，以工业尾料-石英砂矿渣、水泥、发泡剂为原料，制成的泡沫轻质土，其中按质量计算：
水的掺量            25％-50％；
水泥的掺量          20％-40％；
石英砂矿渣的掺量    25％-50％，
然后与发泡剂混合发泡形成。
所述发泡剂按发泡剂：水＝1:30的比例进行稀释。
所述制成的泡沫轻质土的湿密度范围在400-600kg/m3。
有益效果：与现有技术相比，本发明在达到相同回填效果的前提下，能够消除桥头跳车现象，还能够解决石英砂矿渣的堆放问题，降低石英砂矿渣对环境的污染。
发明人经过试验发现，轻质石英砂矿渣-泡沫土是多孔结构，材料的强度主要取决于孔隙之间胶结物的强度以及孔隙连接强度。孔隙率越高，密度越小，但强度也越低。石英砂矿渣的掺量对泡沫轻质土的强度也有影响，石英砂矿渣的掺量增加，泡沫轻质土的强度也会降低。基于上面的结论，考虑到经济性原则，综合考虑水泥用量、石英砂矿渣掺量、孔隙率，使其既能满足强度的要求，也能降低工程造价。
附图说明
图1是石英砂矿渣掺量对强度的影响示意图。
具体实施方式
本发明所述的泡沫轻质土是由工业尾料-石英砂矿渣、水泥、发泡剂等原料发泡而成，水粉比为30％-50％，石英砂矿渣的掺量为25％-75％，水泥的掺量为25％-75％。具体的配比可以在本发明提供的范围内，根据综合考虑的经济性和强度要求，进行几组不同的室内配合比试验，确定最优配比。
本实施例中研究的对象是蚌淮高速公路凤阳延伸段桥(涵)的台背。
实施例中的原材料：
水泥：P·II52.5级硅酸盐水泥，比表面积376m2/kg；
尾料：工程场地附近的废弃物资源-石英砂矿渣，密度2.54kg/m3，比表面积1314m2/kg，需水量比98.4％，绝大部分粒径在10μm～200μm之间，7d、28d活性指数分别为50.9％、58.6％，基本无活性；
外加剂：市售发泡剂、自制稳泡剂、高聚羧酸系减水剂。
在该实施例中，对于设计的指标要求是干表观密度500-1200kg/m3，7d抗压强度≥0.3Mpa，28d抗压强度≥0.8MPa，流动性良好，水稳定性良好、且经济性高的轻质石英砂矿渣-泡沫土。
该实施例中，分为两组试验，水粉比分别为0.5、0.35，同时取0％，50％和75％石英砂矿渣取代水泥，泡沫剂中掺加适当的稳泡剂以确保泡沫的稳定性，添加适当的减水剂以确保轻质石英砂矿渣-泡沫土的流动性，净浆流动度≥170mm以上，经多次调整，最终确定稳泡剂、减水剂掺量分别为0.2％和0.3％，最后的试验结果如说明书附图1所示。
最终从图中可以看出，对于本实施例，轻质石英砂矿渣的水粉比为0.5，石英砂矿渣的掺量宜取50％。该配比既能满足该实施例中的强度、稳定性的要求，还能够降低工程造价。

Claims (3)

1.一种用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，其特征在于，以工业尾料-石英砂矿渣、水泥、发泡剂为原料，制成的泡沫轻质土，其中按质量计算：
水的掺量             25％-50％；
水泥的掺量           20％-40％；
石英砂矿渣的掺量     25％-50％，
然后与发泡剂混合发泡形成。
2.根据权利要求1所述的用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，其特征在于，所述发泡剂按发泡剂：水＝1:30的比例进行稀释。
3.根据权利要求1所述的用于公路台背回填的石英砂矿渣泡沫轻质土填充材料，其特征在于，所述制成的泡沫轻质土的湿密度范围在400-600kg/m3。
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