CN112010670A - 一种装配式预制材料及制备方法和装配式预制产品及施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式预制材料，包括以下重量份的原料：胶凝材料1‑1200份、掺合料0‑1200份、水100‑700份、减水剂0‑10份、增强剂0‑20份、乳化剂0‑5份、纤维0‑10份、激发剂0‑50份和发泡剂0.1‑10份；制备方法：(1)称取各原料；(2)将胶凝材料、掺合料、水、减水剂、增强剂、乳化剂、纤维和激发剂混合搅拌；(3)与发泡剂的发泡泡沫进行混合，即得。本发明装配式预制材料可以极大地减少现浇泡沫轻质土的量，缩短现场浇注时间，提高填充效率，缩短施工工期，可以实现稳定可靠的固结，形成良好整体效果。

Description

一种装配式预制材料及制备方法和装配式预制产品及施工 工艺

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，更具体的说是涉及一种装配式预制材料及其制备方法和装配式预制产品及其施工工艺。

背景技术

随着我国基础建设规模不断扩大，经常会遇到建筑基坑、路基垮塌而形成的道路问题，而且由于我国幅员辽阔，自然灾害发生频率相对较高，因此在多雨地区和山区经常出现由于山体滑坡、地震、泥石流等自然灾害引起的道路塌方、坑洞形成等道路破坏情况。

对于这种情况，传统的处理方法有两种：一种是封闭道路后进行坑洞的开挖、休整、二次回填土，但是这些施工区域大型机械无法进入，因而土的压实度无法保证，土体与周边土体无法有效固结，容易形成二次塌陷；另外一种是采用混凝土填充，虽然施工速度较快，但是混凝土需要振捣压实，而且混凝土自重较大，会加剧后期因地基承载力不足而引起的不均匀沉降，后期还需重新维修，且安全隐患较大。

随着泡沫轻质土行业的发展和技术的进步，出现了采用泡沫轻质土进行填筑的技术。泡沫轻质土具有高流动性、自密实性、轻质高强性以及自立性等特性，使得产品具有很大的优势，很大程度地解决了类似的工程问题。但是，泡沫轻质土水化需要一定的时间，而在发生险情时，坑洞的面积、深度通常都是很大的，而且抢险工程贵在快速，水化耗费的时间容易耽误抢险，施工也容易出现窝工。

因此，亟需一种填充施工快、密实性好，又能与周边土体固结形成整体，有效保障施工工期和填充质量性能的材料和施工工艺。

发明内容

本发明目的在于提供一种装配式预制材料及其制备方法，通过对全国各地不同除尘袋收集的材料进行实验，最终找到适用于各种微粉的泡沫轻质土产品。本发明的研发，无疑对我国的节能减排号召做出了巨大的响应。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种装配式预制材料，包括以下重量份的原料：胶凝材料1-1200份、掺合料0-1200份、水100-700份、减水剂0-10份、增强剂0-20份、乳化剂0-5份、纤维0-10份、激发剂0-50份和发泡剂0.1-10份。

进一步，上述胶凝材料由无机硅酸盐、硫酸盐和石膏以50-70：10-20：20-40的重量比混合而成。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明胶凝材料与水反应后能形成坚固的水泥石，将微粉牢固地粘结成整体，从而使装配式预制材料具有一定的物理力学性能。

进一步，上述掺合料为石材加工、机制砂生产产生的石粉，金属选矿、粗炼、精炼过程中产生的废渣，经再加工形成的微粉、除尘灰、尾矿和粉煤灰中的至少一种。

采用上述进一步的有益效果在于，将石粉、废渣、微粉除尘灰、尾矿和粉煤灰等工业固体废弃物加入装配式预制材料中，可有效提高装配式预制材料的特性，降低施工过程中的水化热问题，同时有效提高了固体废弃物的利用率。

进一步，上述减水剂为木质素磺酸钠减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基酸高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的至少一种。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明减水剂不仅与水泥浆体有良好的适应性，而且还不影响泡沫的稳定性，作用如下：①降低水料比，提高装配式预制材料的强度；②增加水泥的分散性，使装配式预制材料浆料更加均匀，提高浆料的和易性，增加泵送的流动性；③缩短搅拌时间，减少破泡的概率；④提高装配式预制材料的内聚性，有利于泡沫的稳定，减少泡沫上浮合并的几率。

进一步，上述增强剂为氯化镁、氧化镁、氯化钠和氧化铝中的至少一种。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明增强剂具有高孔隙率、高承载力、低塑性等特点，能够降低水灰比，增强粘聚性能，改善体积稳定性，在确保装配式预制材料孔隙率的同时，还有效提高了装配式预制材料产品的质量。

进一步，上述乳化剂为三乙醇胺和/或无机铝盐。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明乳化剂的乳化分散作用提高了装配式预制材料的水化速率，大大加快了装配式预制材料的粘性、降低凝固时间和成型速度。

进一步，上述纤维为聚丙烯短纤维或木纤维。

采用上述进一步的有益效果在于，聚丙烯短纤维、木纤维能很好地提高装配式预制材料的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力，数以千万计的纤维均匀分布在装配式预制材料中，起到很好的微配筋作用，这样很好地保持了装配式预制材料的整体性。

进一步，上述激发剂为碱金属类激发剂、硫酸盐类激发剂和碳酸盐类激发剂中的至少一种。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明激发剂能够参与早期水化进程，从而充分利用掺合料之间的缝隙，改善胶凝材料性能，减少用水量，使装配式预制材料更加密实，提高其抗冻和抗渗等耐久性指标，同时还可以有效激发掺合料中的产品活性，从而提高产品强度。

进一步，上述发泡剂为动物型发泡剂、植物蛋白类发泡剂和复合型发泡剂中的至少一种。

采用上述进一步的有益效果在于，本发明发泡剂具用良好的发泡能力，其性能为中性，与水有很好的亲和性，与水混合时是透明的溶液，能在泥浆中产生大量的气泡，气泡相互独立并均匀分布在泥浆中，形成大量封闭的孔隙，且装配式预制材料孔径的大小可以根据发泡剂的用量进行调整。

一种装配式预制材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)按上述装配式预制材料的重量份数称取各原料；

(2)将胶凝材料、掺合料、水、减水剂、增强剂、乳化剂、纤维和激发剂以50-150r/min的速度混合搅拌2-8min，得到复合浆料；

(3)先将发泡剂进行发泡得到发泡泡沫，然后将发泡泡沫与复合浆料以40-60r/min的速度混合搅拌4-6min，即得用于大型填充的装配式预制材料。

一种装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制备方法制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再进行热水养护或高温蒸养养护，脱模储存，即得装配式预制产品。

进一步，上述热水养护的温度为75-85℃，时间为1-4h；上述高温蒸养养护的压强为1.0-1.5MPa，温度为180-220℃，时间为0.5-2h。

采用上述进一步的有益效果在于，通过热水养护或高温蒸养养护，加快预制产品的凝结时间，提高生产效率。

进一步，上述装配式预制产品的干密度为300-1500kg/m³，形状为方形、球形、类球形或多面体，且，外表面设置有金属网笼。

采用上述进一步的有益效果在于，通过设置金属网笼，一方面可以对预制产品形成保护，同时能增强后期和现浇产品的粘结力，提高产品的整体性和强度。

一种装配式预制产品的施工工艺，具体包括以下步骤：

(1)将装配式预制产品置于坑洞内，或将装配式预制产品先置于金属网笼中再通过吊装置入坑洞内；

(2)再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理；或，浇注同等厚度的泡沫轻质土，淹没装配式预制产品，依次交替进行。

进一步，填充时，可以采用大小相当的装配式预制产品，也可以采用较小装配式预制产品与较大装配式预制产品相配合填充，使较小装配式预制产品可以填充在较大装配式预制产品的间隙内，实现快速填充，最后通过浇注浇泡沫轻质土进行密实填充并整体固结。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

通过采用本发明的预制装配式材料，一方面可以极大地减少现浇泡沫轻质土的量，缩短现场浇注时间，提高填充效率，缩短施工工期，另一方面利用泡沫轻质土的高流动性，可以填满装配式材料之间的空隙，增加密实性，并且预制装配式材料与现浇泡沫轻质土材质相同，可以实现稳定可靠的固结，形成良好整体效果。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

以下实施例中，每100kg胶凝材料中含有无机硅酸盐60kg、硫酸盐20kg和石膏20kg；石粉由石材加工、机制砂生产产生；废渣由金属选矿、粗炼、精炼过程中产生；微粉、除尘灰、尾矿和粉煤灰由再加工形成；浇泡沫轻质土为现有技术中的任意产品；动物型发泡剂为牛蹄角的角质蛋白；植物蛋白类发泡剂为茶皂素；复合型发泡剂为河南华泰新材料科技股份有限公司生产的HTW－1型复合发泡剂、广东冠生公司生产的发泡剂、平顶山三合科技有限公司生产的水泥发泡剂或烟台绿林机械LV-HF系列水泥发泡剂。

实施例1

装配式预制材料，包括以下重量的原料：胶凝材料100kg、石粉100kg、水210kg、动物型发泡剂0.1kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、石粉和水，以50r/min的速度混合搅拌8min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将动物型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以40r/min的速度混合搅拌6min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过80℃热水养护2h，脱模储存，即得装配式预制产品，产品容重为400kg/m³，形状为方形。

施工工艺，具体包括以下步骤：

先在坑洞内倒入装配式预制产品，然后再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理。

实施例2

装配式预制材料，包括以下重量的原料：胶凝材料250kg、石粉100kg、水160kg、木质素磺酸钠减水剂1kg、动物型发泡剂0.1kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、石粉、木质素磺酸钠减水剂和水，以80r/min的速度混合搅拌5min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将动物型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以40r/min的速度混合搅拌6min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过75℃热水养护4h，脱模储存，即得装配式预制产品，产品容重为400kg/m³，形状为方形。

施工工艺，具体包括以下步骤：

先在坑洞内倒入装配式预制产品，然后再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理。

实施例3

装配式预制材料，包括以下重量的原料：胶凝材料250kg、废渣100kg、水160kg、萘系高效减水剂1kg、聚丙烯短纤维1kg、植物蛋白类发泡剂1kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、废渣、萘系高效减水剂、聚丙烯短纤维和水，以100r/min的速度混合搅拌4min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将动物型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以60r/min的速度混合搅拌4min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过85℃热水养护1h，脱模储存，外表面设置有金属网笼，即得装配式预制产品，产品容重为400kg/m³，形状为球形。

施工工艺，具体包括以下步骤：

先将装配式预制产品装入金属网笼中并通过吊装置入坑洞内，然后再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理。

实施例4

装配式预制材料，包括以下重量的原料：胶凝材料200kg、微粉100kg、粉煤灰50kg、水160kg、脂肪族高效减水剂1kg、聚丙烯短纤维1kg、氯化镁3kg、聚羧酸盐类激发剂1kg、三乙醇胺1kg、植物蛋白类发泡剂1kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、微粉、粉煤灰、脂肪族高效减水剂、聚丙烯短纤维、氯化镁、聚羧酸盐类激发剂、三乙醇胺和水，以120r/min的速度混合搅拌3min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将复合型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以60r/min的速度混合搅拌4min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过1.2MPa、200℃进行高温蒸养养护0.5h，脱模储存，外表面设置有金属网笼，即得装配式预制产品，产品容重为400kg/m³，形状为球形。

施工工艺，具体包括以下步骤：

先将装配式预制产品装入金属网笼中并通过吊装置入坑洞内，然后再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理。

实施例5

装配式预制材料(产品容重为400kg/m³)，包括以下重量的原料：胶凝材料250kg、微粉100kg、水140kg、氨基酸高效减水剂2kg、木纤维1kg、氧化镁3kg、无机铝盐1kg、复合型发泡剂1kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、微粉、氨基酸高效减水剂、木纤维、氧化镁、无机铝盐和水，以120r/min的速度混合搅拌2min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将复合型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以50r/min的速度混合搅拌5min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过1.0MPa、180℃进行高温蒸养养护0.5h，脱模储存，外表面设置有金属网笼，即得装配式预制产品，产品容重为400kg/m³，形状为类球形。

施工工艺，具体包括以下步骤：

将装配式预制产品装入金属网笼中并通过吊装置入坑洞内，再浇注同等厚度的泡沫轻质土，淹没装配式预制产品，依次交替进行。

实施例6

装配式预制材料，包括以下重量的原料：胶凝材料1200kg、粉煤灰120kg、水600kg、聚羧酸高效减水剂50kg、木纤维10kg、氯化钠20kg、无机铝盐5kg、碱金属类激发剂5kg、复合型发泡剂0.8kg。

制备方法：

(1)按上述装配式预制材料的重量称取各原料；

(2)向搅拌系统中加入胶凝材料、粉煤灰、聚羧酸减水剂、木纤维、氯化钠、无机铝盐、碱金属类激发剂和水，以150r/min的速度混合搅拌2min，得到复合浆料；

(3)将步骤(2)所得复合浆料通过管道输送到混合系统中，同时将复合型发泡剂加入发泡系统进行发泡，泡沫通过高压空气输送到混合系统内，混合浆料与发泡泡沫在混合系统中以50r/min的速度混合搅拌5min，即得装配式预制材料；

装配式预制产品，由以下制备方法制得：

将上述制得的装配式预制材料浇筑至模具内，再通过1.5MPa、220℃进行高温蒸养养护2h，脱模储存，外表面设置有金属网笼，即得装配式预制产品，产品容重为500kg/m³，形状为多面体。

施工工艺，具体包括以下步骤：

将装配式预制产品装入金属网笼中并通过吊装置入坑洞内，再浇注同等厚度的泡沫轻质土，淹没装配式预制产品，依次交替进行。

性能检测

各取少量实施例1-6制得的装配式预制材料，按照“建筑行业标准JG/T266-2011《泡沫轻质土》”的规定，分别进行干容重、湿容重、7天产品强度指标和28天产品强度指标测试。

测试结果如表1所示。

表1实施例1-6制得的装配式预制材料产品性能测试结果

由表1可知，本发明实施例1-6制得的装配式预制材料产品的性能都达到相应标准。

以上试验说明，本发明装配式预制材料物理性能优异。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种装配式预制材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：胶凝材料1-1200份、掺合料0-1200份、水100-700份、减水剂0-10份、增强剂0-20份、乳化剂0-5份、纤维0-10份、激发剂0-50份和发泡剂0.1-10份。

2.根据权利要求1所述的一种装配式预制材料，其特征在于，所述胶凝材料由无机硅酸盐、硫酸盐和石膏以50-70：10-20：20-40的重量比混合而成；

所述掺合料为石粉、废渣、微粉、除尘灰、尾矿和粉煤灰中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种装配式预制材料，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸钠减水剂、萘系高效减水剂、脂肪族高效减水剂、氨基酸高效减水剂和聚羧酸高效减水剂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种装配式预制材料，其特征在于，所述增强剂为氯化镁、氧化镁、氯化钠和氧化铝中的至少一种；

所述乳化剂为三乙醇胺和/或无机铝盐。

5.根据权利要求1所述的一种装配式预制材料，其特征在于，所述纤维为聚丙烯短纤维或木纤维。

6.根据权利要求1所述的一种装配式预制材料，其特征在于，所述激发剂为碱金属类激发剂、硫酸盐类激发剂和碳酸盐类激发剂中的至少一种；

所述发泡剂为动物型发泡剂、植物蛋白类发泡剂和复合型发泡剂中的至少一种。

7.一种装配式预制材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)按权利要求1-6任一项所述的装配式预制材料的重量份数称取各原料；

(2)将胶凝材料、掺合料、水、减水剂、增强剂、乳化剂、纤维和激发剂以50-150r/min的速度混合搅拌2-8min，得到复合浆料；

(3)先将发泡剂进行发泡得到发泡泡沫，然后将发泡泡沫与复合浆料以40-60r/min的速度混合搅拌4-6min，即得所述装配式预制材料。

8.一种装配式预制产品，其特征在于，由以下制备方法制得：

将权利要求7制得装配式预制材料浇筑至模具内，再进行热水养护或高温蒸养养护，脱模储存，即得所述装配式预制产品。

9.根据权利要求8所述的一种装配式预制产品，其特征在于，所述热水养护的温度为75-85℃，时间为1-4h；所述高温蒸养养护的压强为1.0-1.5MPa，温度为180-220℃，时间为0.5-2h；

所述装配式预制产品的干密度为300-1500kg/m³，形状为方形、球形、类球形或多面体，且，外表面设置有金属网笼。

10.一种如权利要求8或9所述装配式预制产品的施工工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将装配式预制产品置于坑洞内，或将装配式预制产品先置于金属网笼中再通过吊装置入坑洞内；

(2)再现浇泡沫轻质土，进行灌浆、填缝处理；或，浇注同等厚度的泡沫轻质土，淹没装配式预制产品，依次交替进行。