CN105801165A - 用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法 - Google Patents

用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法 Download PDF

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Abstract

用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法，轻质透水组合物各组分的质量比如下：胶凝材料：硅酸盐水泥，40‑50；粉煤灰，4‑15；原料土：河道、坑塘淤泥，15‑25；掺料：砂，5‑15；减水剂，0.3‑0.59；泡沫：动物蛋白水泥发泡剂：阴离子型发泡剂，2‑4；水：15‑20。本发明制备的混合发泡淤泥土主要用于各等级道路路基填筑。与普通泡沫混凝土相比，CBR值最高可达10%以上，适用于道路的结构层，其内部具有更多连通孔，最大连通孔隙率可达20%，渗透系数高，具有良好的透水性能，可用于透水道路结构层修筑；充分利用了废弃疏浚淤泥，环保节能效益良好，是一种综合性能优良的透水轻质材料。

Description

用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻质透水材料及道路工程材料，特别是用于道路透水路基填筑的混合发泡淤泥土配方。本发明还涉及该混合发泡淤泥土的制备方法。
背景技术
采用预制泡沫混合法（即先将淤泥土、水泥、粉煤灰、砂、外加剂等搅拌均匀成浆体，后加入由高压空气发泡机制备的泡沫进行混合搅拌浇筑）制备轻质土，从而达到轻质透水、废弃物资源化利用的目的。相比普通填土路基，以该混合发泡淤泥土填筑的道路路基，有如下优点：
1、轻质透水。
该混合发泡淤泥土开口空隙率最大可达20%，渗透系数可以大于0.48/cm·s-1，透水效果较好，适用于透水型道路路基。
2、施工简便，浇筑后无需传统的施工压实。施工速度快，节约人力物力。
施工过程中，每台班可以施工3000~4000m2。浇筑成型后，覆盖塑料薄膜养护7天达到路基强度要求后可继续施工。
3、通过添加气泡等轻质材料，使用机械搅拌混合对河流、湖泊、海洋等疏浚淤泥进行固化处理，解决了废弃淤泥的倾倒占用大量土地资源的问题，具有很好的节能环保效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物混(简称：混合发泡淤泥土），是根据混合发泡淤泥土的物理力学性能和路用性能要求，寻找合理的混合发泡淤泥土配方，充分利用废弃资源，修筑道路结构层，通过加如掺合料提高轻质土的连通孔隙率，使其具备透水的功能。本发明还将提供这种轻质土的制备方法。
完成上述发明任务的技术方案是，一种提高道路路基透水性能和路用性能的，用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，所述轻质透水组合物由胶凝材料、淤泥土、水、外加剂、掺合料、发泡剂制备而成，其特征在于，各组分的质量比如下：
胶凝材料：
普通硅酸盐水泥，40-50；
粉煤灰，4-15；
原料土：河道、坑塘淤泥，15-25；
掺料：砂，5-15；
减水剂，0.3-0.59；
轻质材料：泡沫，2-4；
水：15-20。
进一步优化，该轻质透水组合物（混合发泡淤泥土）的组成及其质量比为：
胶凝材料：
普通硅酸盐水泥，43-47；
粉煤灰，6-13；
原料土：河道、坑塘淤泥，18-22；
掺料：砂，8-12；
减水剂，0.40-0.50；
泡沫：动物蛋白水泥发泡剂与阴离子型发泡剂，2.5-3.5；
水：16-19。
所述的混合发泡淤泥轻质透水组合物(混合发泡淤泥土）中，水泥采用普通硅酸盐水泥为42.5级硅酸盐水泥，性能符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的要求；
所述的混合发泡淤泥土，淤泥为自然条件下晾干的河道、坑塘淤泥，属于高液限淤泥；含水量一般小于70-80%（水与总质量比）。
所述的混合发泡淤泥土，砂采用II类河砂，细度模数为1.9；
所述的混合发泡淤泥土，减水剂为萘系高效减水剂；
所述的混合发泡淤泥土，发泡剂为动物蛋白水泥发泡剂和阴离子型发泡剂两种，所述发泡剂为2种发泡剂按照1：2 - 2：1的质量比例混合组成的混合型发泡剂，然后按照1：40的比例用水稀释，制备出的泡沫性能指标符合《泡沫混凝土》（JG/T266-2011）的要求；
所述的混合发泡淤泥土用水采用试验室纯净无污染普通自来水，符合《混凝土用水标准》（JGJ63）的规定。
完成本申请第二个发明任务的技术方案是，上述混合发泡淤泥土的制备方法，其特征在于，步骤如下：
⑴.按照上述混合发泡淤泥土配方，称量各种材料，包括水泥、粉煤灰、减水剂、砂、水、淤泥土的用量；
⑵.将水泥、粉煤灰、砂三种材料干拌均匀；
⑶.将干拌料与淤泥土在重力式搅拌机中拌合均匀，加水、减水剂搅拌至浆体均匀；
⑷.按照1：40的比例稀释发泡剂，放到容器内进行人工搅拌2min后，使用高压空气发泡机制备泡沫；
⑸.在浆体中加入适量泡沫使之达到预先设定混合料密度，搅拌均匀后倒入塑料模具养护；
⑹.参考养护规程标准养护24h～48h后使用脱模气泵进行拆模，将试块脱模后放置于标准养护箱中养护；即可得到混合发泡淤泥土试件。
上述混合发泡淤泥土的制备方法，各步骤的具体要求如下：
步骤⑴所述的各种材料的用量按照设计方法计算；
步骤⑵所述的减水剂是先与水混合均匀后倒入搅拌机中，避免混合不均；
步骤⑷所述的发泡剂可实验前稀释完成，制备泡沫与步骤⑶同时进行，避免泡沫制备过早或过晚引起泡沫损失或浆体凝结。
步骤⑸所述的密度是采用取样称量的方式调整或确定，调整时间和次数不宜过多。
步骤⑹所述的养护，是在温度(20±2)℃、湿度大于等于95%条件下养护。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1）本发明中加入泡沫，增大了混合发泡淤泥土的孔隙率，其中开口空隙率最大可达20%，与传统材料比，有透水效果，配合透水路面使用，可以解决道路积水问题，提高行车安全性，并可以补充地下水。
（2）本发明中加入砂，使得浆内部摩擦力增大，易破坏孔结构，促进连通孔的形成，从而增强混合发泡淤泥土的透水性能。
（3）本发明中加入的组合发泡剂，早期发泡倍数大，沉降距小，浇筑成型后，泡沫更易破裂，有助于形成连通孔；
（4）本发明中加入萘系高效减水剂可以充分改善混合发泡淤泥土浆体的流动性，适当降低水灰比，提高浆体的强度；
（5）本发明中的淤泥使用可以充分利用废弃资源，减少疏浚淤泥占地和处理费用，达到节能环保的目的。
具体实施方式
实施例1，
⑴.按照上述气泡混合淤泥土配方，各组分材料质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，45；粉煤灰，10；
原料土：河道、坑塘淤泥，20；
掺料：砂，10；
减水剂，0.4；
轻质材料：泡沫，3；
水：12。
⑵.将水泥、粉煤灰、砂三种材料干拌均匀；
⑶.将干拌料与淤泥土在泡沫混凝土重力式搅拌机中拌合均匀，将混合均匀的水和减水剂加入搅拌机搅拌至浆体均匀；
⑷.按照1：40的比例稀释发泡剂，放到容器内进行人工搅拌 2min后，使用高压空气发泡机制备泡沫（动物蛋白水泥发泡剂：阴离子型发泡剂1：1比例）；
⑸.根据干密度等级需要，在浆体中加入适量泡沫使之达到预先设定混合料密度，搅拌均匀后倒入塑料模具养护；
⑹.参考养护规程标准养护24h～48h后使用脱模气泵进行拆模，将试块脱模后放置于标准养护箱中养护，制得混合发泡淤泥土；
7d后测量其平均CBR为8.2%，渗透系数为0.103/cm·s-1，适用于高速公路，一、二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例2，
⑴.按照上述气泡混合淤泥土配方，各组分材料质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，50；粉煤灰，10；
原料土：河道、坑塘淤泥，15；
掺料：砂，9；
减水剂，0.5；
轻质材料：泡沫，4；
水：12。
⑵.将水泥、粉煤灰、砂三种材料干拌均匀；
⑶.将干拌料与淤泥土在泡沫混凝土重力式搅拌机中拌合均匀，将混合均匀的水和减水剂加入搅拌机搅拌至浆体均匀；
⑷.按照1：40的比例稀释发泡剂，放到容器内进行人工搅拌 2min后，使用高压空气发泡机制备泡沫（动物蛋白水泥发泡剂：阴离子型发泡剂1：2比例）；
⑸.根据干密度等级需要，在浆体中加入适量泡沫使之达到预先设定混合料密度，搅拌均匀后倒入塑料模具养护；
⑹.参考养护规程标准养护24h～48h后使用脱模气泵进行拆模，将试块脱模后放置于标准养护箱中养护，制得混合发泡淤泥土；
7d后测量其平均CBR为7.7%，渗透系数为0.132/cm·s-1，适用于高速公路和一级公路路面底面0.3-0.8m深度，二、三、四级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例3，
⑴.按照上述气泡混合淤泥土配方，各组分材料质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，40；粉煤灰，5；
原料土：河道、坑塘淤泥，20；
掺料：砂，5；
减水剂，0.3；
轻质材料：泡沫，3；
水：14。
⑵.将水泥、粉煤灰、砂三种材料干拌均匀；
⑶.将干拌料与淤泥土在泡沫混凝土重力式搅拌机中拌合均匀，将混合均匀的水和减水剂加入搅拌机搅拌至浆体均匀；
⑷.按照1：40的比例稀释发泡剂，放到容器内进行人工搅拌 2min后，使用高压空气发泡机制备泡沫（动物蛋白水泥发泡剂：阴离子型发泡剂2：1比例）；
⑸.根据干密度等级需要，在浆体中加入适量泡沫使之达到预先设定混合料密度，搅拌均匀后倒入塑料模具养护；
⑹.参考养护规程标准养护24h～48h后使用脱模气泵进行拆模，将试块脱模后放置于标准养护箱中养护，制得混合发泡淤泥土；
7d后测量其平均CBR为8.0%，渗透系数为0.075/cm·s-1，适用于高速公路，一、二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例4，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，40；粉煤灰，4；
原料土：河道、坑塘淤泥，15；
掺料：砂，5；
减水剂，0.3；
轻质材料：泡沫，2；
水：15。
7d后测量其平均CBR为11.8%，渗透系数为0.054/cm·s-1，适用于高速公路、一、二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例5，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，50；粉煤灰，15；
原料土：河道、坑塘淤泥，25；
掺料：砂，15；
减水剂，0.59；
轻质材料：泡沫， 4；
水：20。
7d后测量其平均CBR为6.3%，渗透系数为0.382/cm·s-1，适用于高速公路和一级公路路面底面0.3-0.8m深度，二、三、四级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例6，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，40；粉煤灰，15；
原料土：河道、坑塘淤泥，15；
掺料：砂，15；
减水剂，0.3；
轻质材料：泡沫，4；
水：15。
7d后测量其平均CBR为3.4%，渗透系数为0.483/cm·s-1，适用于三、四级公路路面底面0.3-0.8m深度路基填筑。
实施例7，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，50；粉煤灰，4；
原料土：河道、坑塘淤泥，25；
掺料：砂，5；
减水剂，0.59；
轻质材料：泡沫，2；
水：20。
7d后测量其平均CBR为13.3%，渗透系数为0.024/cm·s-1，适用于高速公路、一、二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例8，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，43；粉煤灰，6；
原料土：河道、坑塘淤泥，18；
掺料：砂，8；
减水剂，0.40；
轻质材料：泡沫，2.5；
水：16。
7d后测量其平均CBR为8.7%，渗透系数为0.097/cm·s-1，适用于高速公路、一、二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例9，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，47；粉煤灰，13；
原料土：河道、坑塘淤泥，22；
掺料：砂，12；
减水剂，0.50；
轻质材料：泡沫，3.5；
水：19。
7d后测量其平均CBR为6.5%，渗透系数为0.335/cm·s-1，适用于高速公路和一级公路路面底面30-80m深度，二、三、四级等级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例10，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，43；粉煤灰，13；
原料土：河道、坑塘淤泥，18；
掺料：砂，12；
减水剂，0.40；
轻质材料：泡沫，3.5；
水：16。
7d后测量其平均CBR为6.1%，渗透系数为0.446/cm·s-1，适用于高速公路和一级公路路面底面30-80cm深度，二、三、四级公路路面底面下各深度路基填筑。
实施例11，与上述各实施例基本相同，但各组分的质量比如下：
胶凝材料：普通硅酸盐水泥，47；粉煤灰，6；
原料土：河道、坑塘淤泥，22；
掺料：砂，8；
减水剂，0.50；
轻质材料：泡沫，2.5；
水：19。
7d后测量其平均CBR为9.3%，渗透系数为0.070/cm·s-1，适用于高速公路、一、二、三、四级公路路面底面下各深度路基填筑。

Claims (10)

1.一种用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，所述轻质透水组合物由胶凝材料、淤泥土、水、外加剂、掺合料、发泡剂制备而成，其特征在于，各组分的质量比如下：
胶凝材料：
硅酸盐水泥，40-50；
粉煤灰，4-15；
原料土：河道、坑塘淤泥，15-25；
掺料：砂，5-15；
减水剂，0.3-0.59；
泡沫，2-4；
水：15-20。
2.根据权利要求1所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，其特征在于，该轻质透水组合物的组成及其质量比为：
胶凝材料：
硅酸盐水泥，43-47；
粉煤灰，6-13；
原料土：河道、坑塘淤泥，18-22；
掺料：砂，8-12；
减水剂，0.40-0.50；
泡沫：动物蛋白水泥发泡剂与阴离子型发泡剂，2.5-3.5；
水：16-19。
3.根据权利要求1所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，其特征在于，所述的硅酸盐水泥采用42.5级硅酸盐水泥，性能符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的要求。
4.根据权利要求1所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，其特征在于，所述的淤泥为自然条件下晾干的河道、坑塘淤泥，属于高液限淤泥；含水量小于70-80%。
5.根据权利要求1所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，其特征在于，所述的砂采用II类河砂，细度模数为1.9；所述的减水剂为萘系高效减水剂。
6.根据权利要求1-5之一所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物，其特征在于，所述的发泡剂为动物蛋白水泥发泡剂和阴离子型发泡剂，所述发泡剂为该2种发泡剂按照1：2 - 2：1的质量比例混合组成的混合型发泡剂，然后按照1：40的比例稀释，制备出的泡沫性能指标符合《泡沫混凝土》（JG/T266-2011）的要求。
7.权利要求1所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物的制备方法，其特征在于，步骤如下：
⑴.按照上述混合发泡淤泥土配方，称量各种材料，包括水泥、粉煤灰、减水剂、砂、水、淤泥土的用量；
⑵.将水泥、粉煤灰、砂三种材料干拌均匀；
⑶.将干拌料与淤泥土在重力式搅拌机中拌合均匀，加水、减水剂搅拌至浆体均匀；
⑷.按照1：40的比例稀释发泡剂，放到容器内进行人工搅拌2min后，使用高压空气发泡机制备泡沫；
⑸.在浆体中加入适量泡沫使之达到预先设定混合料密度，搅拌均匀后倒入塑料模具养护；
⑹.参考养护规程标准养护24h～48h后使用脱模气泵进行拆模，将试块脱模后放置于标准养护箱中养护；即可得到混合发泡淤泥土试件。
8.根据权利要求7所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物的制备方法，其特征在于，步骤⑵所述的减水剂是先与水混合均匀后倒入搅拌机中，避免混合不均。
9.根据权利要求7所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物的制备方法，其特征在于，步骤⑷所述的发泡剂可实验前稀释完成，制备泡沫与步骤⑶同时进行，避免泡沫制备过早或过晚引起泡沫损失或浆体凝结。
10.根据权利要求7或8所述的用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物的制备方法，其特征在于，步骤⑸所述的密度是采用取样称量的方式调整或确定；步骤⑹所述的养护，是在温度20±2℃、湿度大于等于95%的条件下养护。
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