CN108002755A

CN108002755A - 一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法

Info

Publication number: CN108002755A
Application number: CN201711203806.0A
Authority: CN
Inventors: 陈忠平; 冯波宇; 潘敏尧; 李鹏; 陈锡麟; 何威; 伍航宇; 黄小波; 黄威龙; 张善硕; 赵泽民
Original assignee: Solid Rock Technology Development Co Ltd
Current assignee: Solid Rock Technology Development Co Ltd
Priority date: 2017-11-27
Filing date: 2017-11-27
Publication date: 2018-05-08
Anticipated expiration: 2037-11-27
Also published as: CN108002755B

Abstract

本发明公开了一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法。这种施工方法包括以下步骤：1)施工场地准备；2)制备水泥料浆；3)制备发泡剂溶液；4)制备泡沫；5)制备泡沫混凝土；6)泡沫混凝土浇注；7)泡沫混凝土养护。本发明提出了一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，方法简单方便，可以解决在公路高填方中存在的发泡效率低、泡沫混凝土强度不均匀的问题。

Description

一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法

技术领域

本发明涉及一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法。

背景技术

我国西部地区，地貌以山地为主，在山区修建高速公路，受到地形、地貌、水文地质条件的限制，不可避免的需要对原有路基进行高填方扩建施工；同时为了满足国家整体的规划要求，及更好的利用好开挖的土方资源，在进行高速公路改扩建时会越来越多的采用高填方路基的形式。在山区高等级公路中，填方和挖方路基占到80％，其中超过20m的高填方路堤不在少数。而随着国家政策的推动，交通建设发展迅速，在今后的高速公路改扩建中高路堤的结构形式无论是在数量上还是高度上，都将进一步提高，高路堤也将成为路基结构的主要形式。

在高填方路基区域，由于土体竖直压力较大，对其底部基槽承载力要求较高，而且往往由于工期较紧，无法给与其充足的自然沉降时间，致使新修道路容易在使用过程中出现不均匀沉降现象。而轻质泡沫混凝土重量比同体积的混凝土轻，约占20％～50％，可以大大减少相应压力及后期沉降，故采用轻质泡沫混凝土进行公路的高填方应用，可以大规模节省后期的维护成本和保证交通安全。应用到泡沫混凝土中的发泡剂种类很多，目前主要有：松香酸皂类发泡剂、金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等。现在工程上使用的发剂都是在工厂预先配制好，然后运输到施工现场进行加水稀释，继而发泡的过程，在运输过程中由于温度、剧烈晃动及稀释的均匀性等原因都会使发泡剂的发泡效率及泡沫的强度大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，包括以下步骤：

1)施工场地准备：平整、清理施工场地，用模板分隔场地成若干块施工区域；

2)制备水泥料浆：在搅拌机中，先将水泥、粉煤灰和矿粉混合成干料，再加入水混合，得到水泥料浆；

3)制备发泡剂溶液：将氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素、聚丙烯酰胺和水混合，得到发泡剂溶液；

4)制备泡沫：在发泡机中，通过空气压缩机催生发泡剂溶液发泡，得到泡沫；

5)制备泡沫混凝土：将水泥料浆和泡沫混合，得到泡沫混凝土；

6)泡沫混凝土浇注：将泡沫混凝土用管道泵送至施工区域，通过泡沫混凝土的自流进行浇注；

7)泡沫混凝土养护：待泡沫混凝土终凝后，进行洒水养护。

步骤1)中，模板的高度<1m，每块施工区域的面积<400m²。

步骤2)中，水泥、粉煤灰和矿粉的质量比为(4.5～5.5)：(4.5～5.5)：(1.5～2.5)；水泥料浆中的固含量为55～65wt％。

步骤3)中，发泡剂溶液的具体制备方法为：S1：将十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和引气剂混合，得到发泡剂初始料；S2：将发泡剂初始料与氢氧化铝微粉、丙二酸、甲基纤维素、聚丙烯酰胺和水混合，得到发泡剂初始溶液；S3：将发泡剂初始溶液与三乙醇胺混合，得到发泡剂溶液。

步骤3)中，发泡剂溶液干基中，氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素和聚丙烯酰胺的质量比为(28～30)：(22～24)：(34～36)：(23～25)：(8～10)：(6～8)：(4～6)：(2～4)，水与干基的质量比为(33～38)：1。

步骤4)中，空气压缩机的工作压力为0.7～0.9MPa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的30～36倍。

步骤5)中，泡沫占泡沫混凝土总体积的60～70％。

步骤5)中，泡沫混凝土的湿密度控制在500kg/m³～600kg/m³。

步骤6)中，管道的出口与泡沫混凝土的浇注面平齐。

步骤7)中，养护的时间不少于10天。

本发明的有益效果是：

本发明提出了一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，方法简单方便，可以解决在公路高填方中存在的发泡效率低、泡沫混凝土强度不均匀的问题。

具体实施方式

5)制备泡沫混凝土：将水泥料浆和泡沫混合，得到泡沫混凝土，即空气包裹特性材料；

7)泡沫混凝土养护：待泡沫混凝土终凝后，进行洒水养护。

优选的，步骤1)中，模板的高度<1m，每块施工区域的面积<400m²。

优选的，步骤2)中，水泥、粉煤灰和矿粉的质量比为(4.5～5.5)：(4.5～5.5)：(1.5～2.5)；水泥料浆中的固含量为55～65wt％；进一步优选的，步骤2)中，水泥、粉煤灰和矿粉的质量比为5：5：2；水泥料浆中的固含量为60wt％。

优选的，步骤2)中，水泥为普通硅酸盐水泥，粉煤灰为Ⅱ级F类粉煤灰，矿粉为高炉矿渣粉。

优选的，步骤2)中，搅拌机的转速为20～40r/min，干料的混合搅拌时间为5～10min，加入水后混合搅拌的时间为10～15min。

优选的，步骤3)中，发泡剂溶液的具体制备方法为：S1：将十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和引气剂混合，得到发泡剂初始料；S2：将发泡剂初始料与氢氧化铝微粉、丙二酸、甲基纤维素、聚丙烯酰胺和水混合，得到发泡剂初始溶液；S3：将发泡剂初始溶液与三乙醇胺混合，得到发泡剂溶液。

优选的，步骤3)中，发泡剂溶液干基中，氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素和聚丙烯酰胺的质量比为(28～30)：(22～24)：(34～36)：(23～25)：(8～10)：(6～8)：(4～6)：(2～4)，水与干基(即氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素和聚丙烯酰胺)的质量比为(33～38)：1；进一步优选的，步骤3)中，发泡剂溶液干基中，氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素和聚丙烯酰胺的质量比为29：23：35：24：9：7：5：3，水与干基的质量比为35：1。

优选的，步骤3)中，引气剂为三萜皂甙引气剂。

优选的，步骤4)中，空气压缩机的工作压力为0.7～0.9MPa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的30～36倍；进一步优选的，步骤4)中，空气压缩机的工作压力为0.8MPa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的35倍。

优选的，步骤5)中，泡沫占泡沫混凝土总体积的60～70％。

优选的，步骤5)中，泡沫混凝土的湿密度控制在500kg/m³～600kg/m³。

优选的，步骤6)中，管道的出口与泡沫混凝土的浇注面平齐。

优选的，步骤7)中，养护的时间不少于10天；进一步优选的，步骤7)中，养护的时间为10～14天。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

实施例：

1、施工场地准备

场地准备包括：场地平整，清扫场地垃圾及浮尘，清理场地中的浮土，以免影响浇注过后泡沫混凝土与基层的结合力，保持待处理场地干净、平整、坚固和干燥；天气干燥时对场地进行洒水预处理，润湿场地，至少洒两遍，以增加浇注层与基层的结合力，但基层表面不得有明显的积水，以防止基层因吸水过大而造成泡沫混凝土中的泡沫破裂；将施工场地用模板分隔成面积小于400m²的区域，并用模板支架固定模板，防止施工过程中泡沫混凝土的侧压力致使模板倒塌；模板高度根据每次施工需要调整，每次施工高度不超过1m。

2、制备水泥料浆

将普通硅酸盐水泥、Ⅱ级F类粉煤灰、高炉矿渣粉按质量比5：5：2加入搅拌机中搅拌5～10分钟，搅拌转速控制在20～40r/min，以防止粉体搅拌时扬尘；在初步混合均匀的搅拌机内按水泥：粉煤灰：矿粉：水＝5：5：2：8的质量比加入水，然后开启搅拌机继续搅拌10min，混合成浓度为60％的水泥料浆。

3、制备发泡剂溶液

S1：按质量份，将23份的十二烷基硫酸钠，35份十二烷基苯磺酸钠，24份三萜皂甙引气剂混合，并在搅拌机中以30r/min搅拌10分钟，使其均匀混合，得到发泡剂初始料；

S2：向搅拌均匀的发泡剂初始料中加入29份氢氧化铝微粉、5份甲基纤维素、9份丙二酸、3份聚丙烯酰胺，以及按干基总质量35倍的水，搅拌1分钟，使其充分溶解，形成发泡剂初始溶液；

S3：在搅拌的发泡剂初始溶液中加入7份三乙醇胺，继续搅拌10分钟，形成具有粘度的泡沫混凝土发泡剂溶液。

4、制备泡沫

将步骤3制得的发泡剂溶液送至发泡机，然后联接好空气压缩机，设定好空气压缩机的压强为0.8MPa，开始发泡，最终的发泡倍率为35倍，即按体积发泡剂溶液：泡沫＝1：35，泡沫直径为0.5～3mm；

选用市场上所购买的洛阳海平水泥发泡技术研发有限公司生产的海平纳米热聚合基复合水泥发泡剂HP-03作为对比例进行比较，其制备发泡剂溶液的方法与实施例相同。发泡试验结果证明，对比例的发泡剂溶液其发泡倍数为25倍，远低于实施例的发泡剂溶液。取发泡后的发泡剂溶液样品(去除上部泡沫)置于100mL烧杯中，静置半小时，用移液管吸出烧杯底泌出的水，称量水的重量，记录半小时泌水量；泌水试验证明，对比例半小时的泌水量为22.6g/L，实施例的为15.3g/L，本发明的泌水量远低于对比例。

5、制备泡沫混凝土

将步骤2中制备好的水泥料浆通过泵送管道匀速输送进发泡机的水泥料浆进料口，同时将制备好的泡沫输送进发泡机的搅拌仓进行搅拌，待两者混合均匀后，取混合好的泡沫混凝土测量湿密度，控制湿密度在500kg/m³～600kg/m³之间，此时泡沫量占总泡沫混凝土体积的60％～70％。经检测，制备得到的泡沫混凝土其流动度为340～350，可以实现自流输送。

6、泡沫混凝土浇注

将混合好的泡沫混凝土通过管道泵送到步骤1准备好的工作区，管道口与泡沫混凝土的液面平齐，尽量减少泡沫混凝土与空气的接触，防止消泡。待一个预定的工作区浇注高度达到设计高度后，可以提高管道口对泡沫混凝土进行整体扫平，然后停止供料，转移管道去下一个工作区，已浇注的工作区不用进行人工刮平。

7、现浇泡沫混凝土养护

泡沫混凝土终凝后即开始洒水养护，防止泡沫混凝土表面失水干缩开裂。夏季时，每天洒水至少3次；冬季时，养护温度应控制在0～35℃。养护期限不得少于10天，可以适当延长到14天，经过养护后，其强度可达到1MPa以上，满足现场的施工要求。

本发明的优点如下：1、通过本发明在施工现场制作的发泡剂，其稳定性能不受运输过程中各个环节的影响，有利于保证泡沫混凝土中泡沫的均匀性和最终工程质量的稳定。2、通过本施工方法，利用湿密度为500kg/m³～600kg/m³之间的泡沫混凝土，可以实现自流平，同时其强度还能达到工程的要求，不用像目前的施工方法，还需要人工去刮平，节省大量的人工，同时提高浇注的效率，缩短施工的工期。

Claims

1.一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

7)泡沫混凝土养护：待泡沫混凝土终凝后，进行洒水养护。

2.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤1)中，模板的高度<1m，每块施工区域的面积<400m²。

3.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤2)中，水泥、粉煤灰和矿粉的质量比为(4.5～5.5)：(4.5～5.5)：(1.5～2.5)；水泥料浆中的固含量为55～65wt％。

4.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤3)中，发泡剂溶液的具体制备方法为：

S1：将十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠和引气剂混合，得到发泡剂初始料；

S2：将发泡剂初始料与氢氧化铝微粉、丙二酸、甲基纤维素、聚丙烯酰胺和水混合，得到发泡剂初始溶液；

S3：将发泡剂初始溶液与三乙醇胺混合，得到发泡剂溶液。

5.根据权利要求4所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤3)中，发泡剂溶液干基中，氢氧化铝微粉、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、引气剂、丙二酸、三乙醇胺、甲基纤维素和聚丙烯酰胺的质量比为(28～30)：(22～24)：(34～36)：(23～25)：(8～10)：(6～8)：(4～6)：(2～4)，水与干基的质量比为(33～38)：1。

6.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤4)中，空气压缩机的工作压力为0.7～0.9MPa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的30～36倍。

7.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤5)中，泡沫占泡沫混凝土总体积的60～70％。

8.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤5)中，泡沫混凝土的湿密度控制在500kg/m³～600kg/m³。

9.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤6)中，管道的出口与泡沫混凝土的浇注面平齐。

10.根据权利要求1所述的一种空气包裹特性材料在道路中的施工方法，其特征在于：步骤7)中，养护的时间不少于10天。