CN110453556A - 一种地基土保温防冻处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及地基保温防冻技术领域，具体涉及一种地基土保温防冻处理方法，包括以下步骤：水泥浆的制备、气泡的制备、混合和浇筑，水泥浆的制备原料包括硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土，本发明使用的发泡剂及其与水的比例使得产生的泡沫不易在机械搅拌的过程中破坏、自我保水性好、大小均匀；矿渣代替一部分水泥不仅节约水泥的用量，降低工程成本，经济效益显著，而且能够增加地基土的抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度，降低气泡混合轻质土的水化热，减小大体积气泡混合轻质土温差变化及内应力产生的裂缝，使得地基土质量稳定。

Description

一种地基土保温防冻处理方法

技术领域

本发明涉及地基保温防冻技术领域，具体涉及一种地基土保温防冻处理方法。

背景技术

进行公路建设最主要的是路基的修建，路基是公路结构的基础，起着承受面层传递的活荷载和上部自重荷载的作用。实际工程中，大多数的路面破坏现象，都是由路基强度不足，受地质、气候、地震等自然灾害的侵蚀后引起稳定性变差出现过量变形所致。对于冻胀翻浆等路基病害，虽已有不同的地基处理方法，且多已有应用，但对于大面积含水量较高软土路基、存在冻土情况等多种路基病害共存的情况，目前尚无适用的地基处理方法。因此寻求一种性价比高、适用性强且施工方便新的适于新疆复杂地质状况下的地基处理方法成为目前亟需解决的问题。

气泡混合轻质土作为一种新型轻质保温隔热材料有很多优异性能，不仅在房屋建设中应用非常广泛，在公路建设中也有着广阔的前景，尤其在我国一些偏远高寒地区，气候条件恶劣，地质情况复杂，修筑道路面临着很多问题，如冻胀、融沉与翻浆等路基病害。气泡混合轻质土可为这些地区修筑公路提供了一种新方案、新思路。

但是气泡混合轻质土中含有大量的气泡，内部形成很多的孔隙，导致其强度受到一定的限制，同时气泡的不稳定，气泡会形成许多封闭的气孔分布在气泡混合轻质土中，其封闭的气孔导致初始养护阶段产生的热量不能及时向外界扩散，从而使温度升高引起体积膨胀，同时也导致早期强度增加缓慢。随着时间的推移，热量扩散后冷却使内部产生温度应力与裂缝。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种地基土保温防冻处理方法，提高保温、隔热与隔音效果，增加抗冻融性能，解决路基翻浆及冻胀等温差引起的路基病害问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种地基土保温防冻处理方法，包括以下步骤：

1)水泥浆的制备：将矿渣、石灰和河砂加入一半的水中，通过第一阶段的搅拌形成均匀的浆液，再加入硅酸盐水泥、冷阻层材料和另一半的水，通过第二阶段的搅拌制得水泥浆，所述冷阻层材料包括废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土；

2)气泡的制备；将TY复配发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

3)混合：将步骤2)制得的泡沫通入到搅拌状态下的水泥浆中，继续搅拌5-10min，混合均匀制得气泡混合轻质土浆体；

4)浇筑：浇筑气泡混合轻质土浆体，抹平表面，养护25-30d，养护期间每天喷水保湿。

进一步的，所述步骤1)中硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、冷阻层材料的质量比为5:5:1:25:10:1。

进一步的，所述废橡胶颗粒粉、粉煤灰、轻质粉质粘土的质量比为2:33:65。

进一步的，所述步骤1)中第二阶段的搅拌时间为30-45min。

进一步的，所述步骤1)中河砂的粒径小于4mm，所述步骤1)中废橡胶颗粒粉的粒径小于1mm。

进一步的，所述步骤2)中TY复配发泡剂与水的质量比为1:40-45。

由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明使用的发泡剂及其与水的比例使得泡沫不易在机械搅拌的过程中破坏，制得的泡沫自我保水性好，泡沫液膜上的水分不易在重力作用及表面张力作用下流失，能够长时间保持泡沫液膜的厚度和完整性，发泡速度很快，而且不需要中间过程，可以让生成的泡沫直接进入搅拌好的水泥浆中，使泡沫长时间不破灭；制得泡沫的气泡大小均匀，均匀性好。水泥作为气泡混合轻质土浆体的固化剂，在浇筑后与其它原料发生物理化学反应生成胶凝材料，使所有原料固化成一整体，在公路路基的填筑中可以垂直浇筑，减少路基边坡破坏对路基稳定的影响。矿渣是矿石粉碎加工后的产物，用来代替一部分水泥不仅节约水泥的用量，降低工程成本，而且能够增加地基土的抗压、抗拉、抗弯和抗剪强度，降低气泡混合轻质土的水化热，减小大体积气泡混合轻质土温差变化及内应力产生的裂缝。

本发明在水泥浆搅拌的过程中混入稳定的泡沫，使固结后的地基土中分布有均匀大量的闭合胶质气泡，稳定的气泡导致在成型的过程中不会破裂，气泡之间互不相通，水分无法进入其内部。大量的气泡孔占有地基土体系，使得地基土的干密度位于250-800kg/m³的区间，与普通水泥混凝土相比只有其容重的1/8-1/10，有利于减轻建筑物整体荷载，从而减轻构筑物对地基的压力，尤其在公路路基建设中软弱地基的处理上效果显著，不仅减轻路基填料的整体荷载，同时也可节约工程费用，缩短工期。

本发明的原料配比调节改善气泡混合轻质土浆体的湿密度，从而控制地基土的绝干密度，增强地基土的抗压强度。

本发明的水使得气泡混合轻质土浆体具有良好的流动性，在工程应用施工中可通过管道进行远距离泵送，工程实践应用表明可实现垂直高度100米、水平距离500米甚至更远的距离输送，为现代大型工程的施工提供方便的途径，大大节省施工的成本。

本发明浇筑的地基土含有大量封闭的气孔，对地震引起的冲击荷载有良好的吸收和分散作用。并且，地基所受荷载越小，抗震能力越好，轻质土的轻质性会减轻构筑物的整体荷载，减少对地基的荷载，从而提高整体的抗震性能。本发明的气泡孔是封闭独立的，水分无法通过气泡孔浸入其内部，具有良好的防水性能。矿渣和粉煤灰提高地基土的耐久性。

固体、液体、气体的传热和传音性能依次减弱，而本发明气泡孔的存在导致整体材质中气相所占的比例加大，传热和传音性能降低，提高保温、隔热与隔音效果，增加抗冻融性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种地基土保温防冻处理方法，包括以下步骤：

1)水泥浆的制备：将矿渣、石灰和河砂加入一半的水中，通过第一阶段的搅拌形成均匀的浆液，再加入硅酸盐水泥、冷阻层材料和另一半的水，通过第二阶段的搅拌制得水泥浆，第二阶段的搅拌时间为45min，所述冷阻层材料包括废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土，河砂的粒径小于4mm，废橡胶颗粒粉的粒径小于1mm，废橡胶颗粒粉、粉煤灰、轻质粉质粘土的质量比为2:33:65，硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、冷阻层材料的质量比为5:5:1:25:10:1；

2)气泡的制备；将TY复配发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，TY复配发泡剂与水的质量比为1:40，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

3)混合：将步骤2)制得的泡沫通入到搅拌状态下的水泥浆中，继续搅拌5min，混合均匀制得气泡混合轻质土浆体；

4)浇筑：浇筑气泡混合轻质土浆体，抹平表面，养护25d，养护期间每天喷水保湿。

实施例2

一种地基土保温防冻处理方法，包括以下步骤：

1)水泥浆的制备：将矿渣、石灰和河砂加入一半的水中，通过第一阶段的搅拌形成均匀的浆液，再加入硅酸盐水泥、冷阻层材料和另一半的水，通过第二阶段的搅拌制得水泥浆，第二阶段的搅拌时间为30min，所述冷阻层材料包括废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土，河砂的粒径小于4mm，废橡胶颗粒粉的粒径小于1mm，废橡胶颗粒粉、粉煤灰、轻质粉质粘土的质量比为2:33:65，硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、冷阻层材料的质量比为5:5:1:25:10:1；

2)气泡的制备；将TY复配发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，TY复配发泡剂与水的质量比为1:45，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

3)混合：将步骤2)制得的泡沫通入到搅拌状态下的水泥浆中，继续搅拌10min，混合均匀制得气泡混合轻质土浆体；

4)浇筑：浇筑气泡混合轻质土浆体，抹平表面，养护30d，养护期间每天喷水保湿。

实施例3

一种地基土保温防冻处理方法，包括以下步骤：

1)水泥浆的制备：将矿渣、石灰和河砂加入一半的水中，通过第一阶段的搅拌形成均匀的浆液，再加入硅酸盐水泥、冷阻层材料和另一半的水，通过第二阶段的搅拌制得水泥浆第二阶段的搅拌时间为35min，所述冷阻层材料包括废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土，河砂的粒径小于4mm，废橡胶颗粒粉的粒径小于1mm，废橡胶颗粒粉、粉煤灰、轻质粉质粘土的质量比为2:33:65，硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、冷阻层材料的质量比为5:5:1:25:10:1；

2)气泡的制备；将TY复配发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，TY复配发泡剂与水的质量比为1:42，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

3)混合：将步骤2)制得的泡沫通入到搅拌状态下的水泥浆中，继续搅拌5min，混合均匀制得气泡混合轻质土浆体；

4)浇筑：浇筑气泡混合轻质土浆体，抹平表面，养护28d，养护期间每天喷水保湿。

吸水率测定：参照GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》，将实施例1-3制成长、宽、高为100mm×100mm×100mm的试件，试件体积记为V₁，烘干至恒定质量冷却，称其质量Gg，然后将试件放置在水箱中，并在试件上加上重物，温度调至20±5℃，水面高出试件25mm，浸泡2h后取出试件，将试件立即放到毛巾上排水10min，擦干净表面的残余水分，称其湿重记为Gs，试件的体积吸水率(W)按照以下公式进行：W＝(Gs-Gg)×100％/(V₁×ρ_水)。

抗压强度测试：参照GB/T 5486-2008《无机硬质绝热制品试验方法》进行抗压强度测定，将实施例1-3制成长、宽、高为100mm×100mm×100mm的试件，烘至恒定质量冷却至室温。将试件放于强度试验机承压板上，启动试验机，以10±1mm/min速度对试件加载，直至试件破坏，记录受压面积S和破坏荷载P₁，试件的抗压强度(σ)按照以下公式进行：σ＝P₁/S。

导热系数测定：参照ASTM C518-04《用热流计法测定稳态热通量和热传递特性的试验方法》、GB10295-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定(热流计法)》进行。将实施例1-3制成长、宽、高为100mm×100mm×30mm的试件，测试仪器为DRPL-Ⅰ导热系数测试仪，试件的导热系数(λ)按照以下公式进行：λ＝fed(t₁-t₂)，其中f是标定系数，其值为42.7368W/m²·mV，e是热流计电压值，d是测试样本厚度，t₁、t₂分别是热流稳定时热面、冷面温度。

本发明实施例1-3的性能指标如表1所示：

表1实施例1-3的性能指标

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种地基土保温防冻处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)水泥浆的制备：将矿渣、石灰和河砂加入一半的水中，通过第一阶段的搅拌形成均匀的浆液，再加入硅酸盐水泥、冷阻层材料和另一半的水，通过第二阶段的搅拌制得水泥浆，所述冷阻层材料包括废橡胶颗粒粉、粉煤灰和轻质粉质粘土；

2)气泡的制备；将TY复配发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

3)混合：将步骤2)制得的泡沫通入到搅拌状态下的水泥浆中，继续搅拌5-10min，混合均匀制得气泡混合轻质土浆体；

4)浇筑：浇筑气泡混合轻质土浆体，抹平表面，养护25-30d，养护期间每天喷水保湿。

2.根据权利要求1所述的地基土保温防冻处理方法，其特征在于，所述步骤1)中硅酸盐水泥、矿渣、石灰、河砂、水、冷阻层材料的质量比为5:5:1:25:10:1。

3.根据权利要求1所述的地基土保温防冻处理方法，其特征在于，所述废橡胶颗粒粉、粉煤灰、轻质粉质粘土的质量比为2:33:65。

4.根据权利要求1所述的地基土保温防冻处理方法，其特征在于，所述步骤1)中第二阶段的搅拌时间为30-45min。

5.根据权利要求1所述的地基土保温防冻处理方法，其特征在于，所述步骤1)中河砂的粒径小于4mm，所述步骤1)中废橡胶颗粒粉的粒径小于1mm。

6.根据权利要求1所述的地基土保温防冻处理方法，其特征在于，所述步骤2)中TY复配发泡剂与水的质量比为1:40-45。