CN112500051B - 一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及轻质土的领域，具体公开了一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土及其制备方法。一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，由包括水泥、细砂、磺酰肼类发泡剂、稳泡剂、水等原料制成，所述稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为（1.2‑1.5）：1；其制备方法为：S1、将磺酰肼类发泡剂与稳泡剂加入水中，配制成发泡溶液；S2、往水泥加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；S3、往胶凝物质中加入细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。本申请的泡沫轻质土具有较低的准干密度，且具有较高的抗压强度。

Description

一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土及其制备方法
技术领域
本申请涉及轻质土的领域，更具体地说，它涉及一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土及其制备方法。
背景技术
轻质土是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质保温材料。
地下大跨度结构工程一般指地铁、地下室、地下广场等等公共建筑。由于地下大跨度结构工程一般对正面顶部的压力很敏感，所以，回填材料的质量是施工必须考虑的问题。其中，为了减轻顶部压力，减少承载，目前通常将重量较轻的泡沫轻质土应用在地下大跨度覆土换填工程中。
但是，目前泡沫轻质的抗压强度较差，需要提供一种抗压强度较好且准干密度较低的泡沫轻质土。
发明内容
为了改善泡沫轻质土的抗压强度，本申请提供一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土及其制备方法。
本申请提供的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，采用如下的技术方案：
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，由包括以下重量份的原料制成：
水泥：170-200份
细砂：620-640份
磺酰肼类发泡剂：0.05-0.1份
稳泡剂：0.01-0.04份
水：220-230份
所述稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为（1.2-1.5）：1。
通过采用上述技术方案，本申请中的磺酰肼类发泡剂与稳泡剂中的非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺具有协同作用，三者共同作用能够降低泡沫轻质土的准干密度，同时提高泡沫轻质土的抗压强度。
优选的，所述非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为(1.30-1.42)：1。
通过采用上述技术方案，仅改变非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比时，当非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为(1.30-1.42)：1，泡沫轻质土的准干密度较小，且抗压强度有所提高。
优选的，所述非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.36：1。
通过采用上述技术方案，仅改变非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比时，当非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.36：1，泡沫轻质土的准干密度最小，且抗压强度最高。
优选的，所述磺酰肼类发泡剂为对甲苯磺酰肼、2,4-甲苯二磺酰肼、对（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼中的任意一种或几种的组合物。
通过采用上述技术方案，对甲苯磺酰肼、2,4-甲苯二磺酰肼、对（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼中的任意一种或几种的组合物均能使泡沫轻质土产生细微闭孔结构，有利于降低泡沫轻质土的准干密度。
优选的，所述泡沫轻质土还包括耐碱丝纤维，所述耐碱丝纤维的重量份为10-20份。
通过采用上述技术方案，耐碱丝纤维的加入对泡沫轻质土的准干密度影响不大，但有利于提高泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
优选的，所述耐碱丝纤维由包括以下重量份的原料制成：
丝纤维：50-60份
聚乙烯醇：15-25份
水：100份；
所述聚乙烯醇的分子量为5-8万。
通过采用上述技术方案，由上述原料制得的耐碱丝纤维具有较好的耐碱性能，能够有效提高泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
优选的，所述耐碱丝纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）将丝纤维裁裁剪成长度在5-10mm的小段备用；
（2）将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的丝纤维浸泡在聚乙烯醇溶液1-2h，接着将丝纤维捞起并转移至真空度为-0.05~-0.08kPa、温度为30-50℃的条件中真空处理2-4h，得到耐碱丝纤维。
通过采用上述技术方案，按上述方法制得的耐碱丝纤维具有较好的耐碱性能，能够有效提高泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
优选的，步骤（2）：将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的丝纤维浸泡在聚乙烯醇溶液1-2h，接着将丝纤维捞起并转移至真空度为-0.05~-0.08kPa、温度为30-50℃的条件中真空处理2-4h后，在丝纤维的表面喷洒一层麦芽糖醇溶液，然后自然晾干，得到耐碱丝纤维。
通过采用上述技术方案，耐碱丝纤维增加了麦芽糖醇溶液的处理步骤后，进一步提高了泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
第二方面，本申请提供一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土的制备方法，采用如下的技术方案：
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将磺酰肼类发泡剂与稳泡剂加入水中，配制成发泡溶液；
S2、往水泥加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；
S3、往胶凝物质中加入细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。
通过采用上述技术方案，按照上述方法制得的泡沫轻质土具有均匀分布的细微闭孔结构，不仅能够降低泡沫轻质土的准干密度，还可以提高泡沫轻质土的抗压强度。
优选的，步骤S3中还添加有10-20份耐碱丝纤维。
通过采用上述技术方案，加入耐碱丝纤维有利于提高泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中的磺酰肼类发泡剂与稳泡剂中的非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺具有协同作用，三者共同作用能够降低泡沫轻质土的准干密度，同时提高泡沫轻质土的抗压强度。
2、耐碱丝纤维的加入对泡沫轻质土的准干密度影响不大，但有利于提高泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
3、按照上述方法制得的泡沫轻质土具有均匀分布的细微闭孔结构，不仅能够降低泡沫轻质土的准干密度，还可以提高泡沫轻质土的抗压强度。
具体实施方式
以下结合实施例和对比例对本申请作进一步详细说明。
本申请中的原料为市售，其中：
非离子聚丙烯酰胺购自广州市天进化工有限公司，货号0021；
聚乙烯醇购自广州市银霖化工有限公司，型号为105；
天蚕丝购自吴江市倪氏绢纺厂；
蓖麻蚕丝购自吴江市倪氏绢纺厂。
实施例
实施例1
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其制备方法包括以下步骤：
S1、将0.05kg磺酰肼类发泡剂与0.01kg稳泡剂加入220kg水中，配制成发泡溶液；本实施例中，磺酰肼类发泡剂采用对甲苯磺酰肼，稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.2:1；
S2、往170kg水泥中加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；
S3、往胶凝物质中加入620kg细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。
实施例2
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其制备方法包括以下步骤：
S1、将0.075kg磺酰肼类发泡剂与0.025kg稳泡剂加入225kg水中，配制成发泡溶液；本实施例中，磺酰肼类发泡剂采用2,4-甲苯二磺酰肼，稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.2:1；
S2、往185kg水泥中加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；
S3、往胶凝物质中加入630kg细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。
实施例3
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其制备方法包括以下步骤：
S1、将0.1kg磺酰肼类发泡剂与0.04kg稳泡剂加入230kg水中，配制成发泡溶液；本实施例中，磺酰肼类发泡剂采用对（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼，稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.5:1；
S2、往200kg水泥中加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；
S3、往胶凝物质中加入640kg细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。
实施例4
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S1步骤中，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.30：1。
实施例5
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S1步骤中，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.36：1。
实施例6
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S1步骤中，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.42：1。
实施例7
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例5的区别在于：
S3步骤中还添加有10kg耐碱丝纤维，本实施例中，耐碱丝纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）将天蚕丝裁剪成长度在5-10mm的小段备用；
（2）将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的天蚕丝浸泡在聚乙烯醇溶液1h，接着将天蚕丝捞起并转移至真空度为-0.05kPa、温度为50℃的条件中真空处理2h，得到耐碱丝纤维；本实施例中聚乙烯醇的分子量为5万。
实施例8
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例5的区别在于：
S3步骤中还添加有20kg耐碱丝纤维，本实施例中，耐碱丝纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）将蓖麻蚕丝裁剪成长度在5-10mm的小段备用；
（2）将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的蓖麻蚕丝浸泡在聚乙烯醇溶液2h，接着将蓖麻蚕丝捞起并转移至真空度为-0.08kPa、温度为30℃的条件中真空处理4h，得到耐碱丝纤维；本实施例中聚乙烯醇的分子量为8万。
实施例9
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例7的区别在于：
步骤（2）中，完成真空处理后，在天蚕丝的表面喷洒一层麦芽糖醇溶液，然后自然晾干，得到耐碱丝纤维。
实施例10
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例7的区别在于：
步骤（2）中，聚乙烯醇的分子量为2万。
对比例
对比例1
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S3步骤中的对甲苯磺酰肼采用等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠代替。
对比例2
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S3步骤中的稳泡剂全部采用非离子聚丙烯酰胺。
对比例3
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S3步骤中的稳泡剂全部采用十二烷基二甲基氧化胺。
对比例4
一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，与实施例2的区别在于：
S3步骤中的对甲苯磺酰肼采用等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠代替，稳泡剂采用等量的阳离子聚丙烯酰胺代替。
检测方法/试验方法
准干密度：参照CECS 249-2008 《现浇泡沫轻质土技术规程》中的8.4.3节进行检测，取平均值记录在下表1中；
抗压强度：试件参照CECS 249-2008 《现浇泡沫轻质土技术规程》中的8.4.2条进行制备，抗压强度的测定参照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行，取平均值记录在下表1中；
抗冻性能：试件参照CECS 249-2008 《现浇泡沫轻质土技术规程》中的8.5条进行制备，抗冻性能的测定参照GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行。
表1 泡沫轻质土性能数据检测
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
准干密度(g/cm<sup>3</sup>) 1.42 1.40 1.39 1.22 1.13
抗压强度（MPa） 1.23 1.25 1.21 1.53 1.89
质量损失率（%） 4.56 4.39 4.44 4.41 4.38
项目 实施例6 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10
准干密度(g/cm<sup>3</sup>) 1.26 1.16 1.14 1.16 1.15
抗压强度（MPa） 1.56 2.74 2.69 3.14 1.93
质量损失率（%） 4.40 3.15 3.21 2.03 4.24
项目 对比例1 对比例2 对比例3 对比例4
准干密度(g/cm<sup>3</sup>) 1.65 1.63 1.66 1.69
抗压强度（MPa） 0.98 0.96 0.95 0.91
质量损失率（%） 4.44 4.39 4.42 4.46
结合实施例2和对比例1-4并结合表1可以看出，与实施例2相比，对比例1中的对甲苯磺酰肼采用等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠代替，对比例2稳泡剂全部采用非离子聚丙烯酰胺，对比例3中的稳泡剂全部采用十二烷基二甲基氧化胺，对比例4中的对甲苯磺酰肼采用等量的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠代替，稳泡剂采用等量的阳离子聚丙烯酰胺代替，从表1中的数据可以发现，对比例1-4中的泡沫轻质土的准干密度仍在1.6g/cm3以上，且对比例1-4中泡沫轻质土的抗压强度均低于实施例2中的抗压强度，由此可见，本申请中的磺酰肼类发泡剂与稳泡剂中的非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺具有协同作用，三者共同作用能够降低泡沫轻质土的准干密度，同时提高泡沫轻质土的抗压强度。
结合实施例2与实施例4-6并结合表1可以看出，实施例2与实施例4-6的区别在于非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比不同，其中，当非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为(1.30-1.42)：1时，泡沫轻质土的准干密度较小，且抗压强度有所提高。
结合实施例5与实施例7-8并结合表1可以看出，实施例2与实施例7-8的区别在于实施例7-8中的泡沫轻质土还添加有耐碱丝纤维，其中，耐碱丝纤维的加入对泡沫轻质土的准干密度影响不大，但是提高了泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能。
结合实施例7与实施例9并结合表1可以看出，实施例7与实施例9的区别在于，实施例9中耐碱丝纤维增加了麦芽糖醇溶液的处理步骤，使得泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能进一步提高。
结合实施例7与实施例10并结合表1可以看出，实施例7与实施例10的不同之处在于聚乙二醇所选用的分子量不同，当聚乙二醇的分子量低于5万时，泡沫轻质土的抗压强度以及抗冻性能变化不大。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：
水泥：170-200份
细砂：620-640份
磺酰肼类发泡剂：0.05-0.1份
稳泡剂：0.01-0.04份
水：220-230份
所述稳泡剂包括非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺，非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为（1.30-1.42）：1。
2.根据权利要求1所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，所述非离子聚丙烯酰胺以及十二烷基二甲基氧化胺的重量比为1.36：1。
3.根据权利要求1所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，所述磺酰肼类发泡剂为对甲苯磺酰肼、2,4-甲苯二磺酰肼、对（N-甲氧基甲酰氨基）苯磺酰肼中的任意一种或几种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，所述泡沫轻质土还包括耐碱丝纤维，所述耐碱丝纤维的重量份为10-20份。
5.根据权利要求4所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，所述耐碱丝纤维由包括以下重量份的原料制成：
丝纤维：50-60份
聚乙烯醇：15-25份
水：100份；
所述聚乙烯醇的分子量为5-8万。
6.根据权利要求5所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，所述耐碱丝纤维的制备方法包括以下步骤：
（1）将丝纤维裁剪成长度在5-10mm的小段备用；
（2）将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的丝纤维浸泡在聚乙烯醇溶液1-2h，接着将丝纤维捞起并转移至真空度为-0.05~-0.08kPa、温度为30-50℃的条件中真空处理2-4h，得到耐碱丝纤维。
7.根据权利要求6所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，步骤（2）：将聚乙烯醇溶于水中，配制成聚乙烯醇溶液，然后将5-10mm的丝纤维浸泡在聚乙烯醇溶液1-2h，接着将丝纤维捞起并转移至真空度为-0.05~-0.08kPa、温度为30-50℃的条件中真空处理2-4h后，在丝纤维的表面喷洒一层麦芽糖醇溶液，然后自然晾干，得到耐碱丝纤维。
8.一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土的制备方法，基于权利要求1-7任一所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将磺酰肼类发泡剂与稳泡剂加入水中，配制成发泡溶液；
S2、往水泥加入发泡溶液，搅拌均匀，得到胶凝物质；
S3、往胶凝物质中加入细砂，搅拌均匀后得到泡沫轻质土。
9.根据权利要求8所述的一种新型节能环保路基路床用泡沫轻质土的制备方法，其特征在于，步骤S3中还添加有10-20份耐碱丝纤维。
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