CN112979257B - 利用沙漠砂的基坑边坡预制护板及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用沙漠砂的基坑边坡预制护板及其制备方法和应用，原料由沙漠砂900‑1000份、水泥280‑400份、石膏60‑80份、改性陶粒250‑460份、生土600‑700份、纤维2‑10份、颜料3‑5份、水180‑200份组成。此方法制成的护板可重复使用，充分利用了无成本的沙漠砂，同时大大减少了常规支护保护施工产生不可回收的废弃品，节省工程投入，减少施工污染等，满足了施工过程绿色环保、节能、扬尘处理等施工标准。

Description

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水泥基建筑材料技术领域，更进一步的，是涉及一种利用沙漠砂的基坑边坡预制护板及其制备方法和应用。

背景技术

随着节能减排和污染防治力度的不断加大，采用新能源替代传统的化石能源成为绿色能源的发展方向，其中风电则是绿色新能源的重要品种。风电能源的采集离不开风力发电设备的建设与安装，而风电设备安装过程中涉及多种基坑开挖等土建工程，例如风电场风机基础开挖施工、升压站基础开挖施工、箱式变压器基础开挖施工。

各种基坑、边坡等的土建工程开挖施工中，由于开挖施工造成土质扰动、疏松而形成风化、粉尘等，特别是其边缘口塌陷、风化、雨水冲塌的事件时有发生，不利于开展安全文明施工现场。因此为了保证安全生产，做好环境保护与水土保持，同时节省施工资源消耗，必须通过对基坑坑壁及边坡边缘的防护，避免由于坑壁坍塌而造成的二次清理工作或影响混凝土施工质量、建立良好文明的施工现场等。现有基坑坑壁及边坡支护、防护一般为混凝土钢筋浇筑、砌砖、混凝土喷护等。分有锚拉式、悬臂式、排桩式、土钉墙法等，其施工过程繁琐、施工量较大，而且均为一次性投入，不可二次利用，工程投入大等。上述这些施工方法，施工过程中产生的废弃料、扬尘、土壤风化沙化等，对环境影响较大，施工过后基坑周边视觉不明显，容易造成施工人员坠落等安全事故，且整体施工现场不美观，无法达到施工现场文明化、标准化工地要求。例如：挂网混凝土素喷浆施工过程中，需要固定悬挂钢筋网片、混凝土拌制、混凝土喷浆施工、混凝土养护、施工修补等施工工序。钢筋网片悬挂过程中施工人员安全无法保证；混凝土拌制过程产生大量废弃料、水质污染；喷浆过程中喷浆机器产生的扬尘、水气、噪音等无法收集处理；喷浆完成后基坑坑顶不平整容易造成积水，使基坑存在坍塌危险；施工完毕回填后使用材料不可二次利用，造成资源浪费。施工造成土壤风化沙化，对环境的污染严重等。专利文献CN103833298A公开一种护坡材料及其制备方法，由胶凝材料、集料、改性骨料和水组成；胶凝材料是由水泥、粒径为1-3mm的市政固体废弃物、激发剂和工业废渣制备而成，集料是由粒径为1-3mm的市政固体废弃物制备而成，改性骨料是由粒径为4-10mm的市政固体废弃物、表面增强剂和水制备而成，CN103086672A公开了一种湿喷混凝土，它包括的原料有：硅酸盐水泥、米石、人工砂、纳米材料，硅粉、钢纤维等，CN107285713A公开了一种边坡防护用混凝土，主要由以下原料制成：硫酸铝水泥、碳纳米管、粉煤灰、细骨料、水杨酸、高岭土、木钙、火山石粉、硅酮粉、聚苯乙烯磺酸钠、丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素和消石灰。

目前国内外土木工程施工过程中，对安全生产、扬尘处理、节能建筑、绿色建筑、环境保护与水土保持等均成为施工的重点控制的对象，现有技术的基坑边坡防护工程利用大量天然原材料，并且风电基础设施很多位于内陆地区，天然砂石等资源稀缺，现有技术中的护坡技术往往存在运输成本高、建筑材料成为耗材，无法回收利用的缺点。

基于上述问题，本发明就地取材，制备一种利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，造价低，更环保，为各类基础施工过程中的安全生产、环境保护与水土保持提供了保证。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用沙漠砂的基坑边坡预制护板及其制备方法和应用，通过该防护方法可以使基坑、边坡周边土壤紧固；可以使基坑、边坡周边环境醒目，防止施工人员出现坠落事故的发生；解决坍塌造成基底二次清运工作；解决施工过程中产生的扬尘，解决由于施工扰动形成的土壤风化、土壤沙化等弊端；在施工过程中坑壁顶部不易产生积水，并实现安全生产、环境保护与水土保持得以保证；基坑坑壁及边坡支护、防护及预制品制备方法，其混凝土预制品可重复使用，大大减少不可回收的废弃品，节省工程投入，减少施工污染等，满足了施工过程绿色、节能、扬尘处理等施工标准。

本发明利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂900-1000份、水泥280-400份、石膏60-80份、改性陶粒250-460份、生土600-700份、纤维2-10份、颜料3-5份、水180-200份组成。

优选的，所述水泥为石灰火山灰质水泥，由生石灰25-30％、高钙粉煤灰70-75％组成，本发明优先采用石灰火山灰质水泥，并利用化工电力等行业产生的高钙粉煤灰作为火山灰质混合材作为原料，通过将高钙粉煤灰同石灰按配比混合粉磨，制备成为水硬性胶凝材料。本发明石灰优选采用生石灰，相较于采用熟石灰，生石灰与更适合与高钙粉煤灰发生水化反应，并且生石灰在反应过程中可以放出大量的热，可加速水泥的硬化，促进水化硅酸钙和水化铝酸钙的生成，提高凝结效率和水泥力学性能。由于采用大量沙漠砂和生土，本发明不添加减水剂，不但避免浆料出现泛黄浆等适应性问题，还能降低成本。

优选的，所述石膏为脱硫石膏，石膏在本发明中的作用有两个，第一个作用发生在水泥水化反应初期，即浆料凝结之前，其可以促进石灰火山灰质水泥的水化反应，生成水化硫铝酸钙，提高水泥硬化效率和强度；第二个作用发生在浆料凝结之后，本发明为降低工程造价，原料选取过程中就地取材，采用沙漠砂和生土作为骨料和填料，沙漠砂的来源是花岗岩和砂岩在环境中长期风化的残留矿物，其细度很细，有害物质含量高，碱含量和盐含量高于国家标准，综合性能指标并不满足我国建筑用砂的相关标准，生土为基坑开挖时的产物，其与普通水泥适应性差，制备的水泥基材料容易开裂，本发明为解决预制护板的体积稳定性，特采用高钙粉煤灰和石膏作为原料，水泥浆料硬化后，固化体内由于采用高钙粉煤灰其仍存在较高的Ca(OH)2含量，其在石膏存在的情况下继续发生水化反应，生成钙矾石从而抑制预制护板的收缩开裂。本发明采用高钙粉煤灰的效果优于采用普通优质粉煤灰的效果，不但抑制了预制护板的开裂，更进一步的降低了施工成本，实现了劣质粉煤灰的再生利用。

优选的，所述改性陶粒制备方法为：将多孔陶粒放入甜菜碱溶液，达到饱水后取出即得。陶粒作为轻质骨料，可降低预制护板的容重，方便人工搬运施工和回收再利用，且陶粒制备过程中消耗大量工业废弃物，实现了废弃物的变废为宝，本发明研究表明，甜菜碱可降低石灰火山灰质水泥对生土材料和沙漠砂的敏感度，避免预制护板的粉化砂化，并可降低预制护板硬化体的收缩，降低开裂风险，本发明采用饱和甜菜碱溶液的多孔陶粒，避免陶粒在浆料制备过程中的吸水反应，且饱水陶粒在水泥水化初期和后期持续补充水分和甜菜碱组分，避免预制护板的失水开裂。

优选的，所述纤维为废弃植物纤维，其作用为在预制护板中提供加筋效应，提高产品抗开裂能力。

优选的，所述预制护板呈“门”型，其与基坑边缘相适应，一端咬合于地面，另一端则覆盖于坡面，形成对基坑边坡的保护，避免基坑土方松动，本发明在预制护板制备过程中添加颜料，可根据需要将其具备鲜艳的警示颜色，无需后续刷漆操作。

优选的，所述预制护板设有条状贯穿排水孔，用于快速排除雨水等，避免坑外水流入基坑而发生边坡失稳与坍塌。

本发明还涉及利用沙漠砂的基坑边坡预制护板的制备方法，具体的，包括如下制备步骤：

1)制备改性陶粒，按重量份准备各原料；

2)将各原料放入搅拌设备混合均匀得混合料；

3)将混合料置于模具中，振动成型；

4)脱模，养护，制得预制护板。

本发明还涉及利用沙漠砂的基坑边坡预制护板在边坡防护中的应用具体的，包括如下步骤：

1)对施工对象进行前期规划布置，待专家论证后进行基坑开挖，对工作面进行检验；

2)削坡：以坑壁及边坡边缘地面直线向下40～100厘米削坡处理，削坡处理的坡度以2～8‰为准；

3)根据工程规模制作预制护板，进行人工或机械吊装敷设；

4)预制护板敷设完毕后，安装防护栏，检查验收。

本防护方法的实施为各种需要进行基础开挖施工的安全生产、环境保护与水土保持提供了有效的保证，采用支护防护预制品，方便安装、方便拆卸，可满足使用过后二次重复利用，实现了对绿色建筑施工、节能建筑施工、施工现场扬尘处理等施工标准。本发明制备的预制护板就地取材，降低了工程成本，且本发明的预制护板在施工结束后可以就地回填，由于采用石灰火山灰质水泥，其在废弃后受环境中水分和CO₂的逐渐侵蚀，可使生产的水化产物的钙硅比不断下降，最终形成细小分散的碳酸钙与硅胶类似物，避免采用硅酸盐水泥等对土壤环境的侵害，是一种绿色环保无害的水泥制品。

附图说明

图1为基坑开挖时预制护板防护的示意图；

图2为预制护板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例以及附图1和附图2，进一步阐述本发明。

实施例中水泥采用石灰火山灰质水泥，由生石灰30％、高钙粉煤灰70％组成，石膏采用脱硫石膏，改性陶粒制备方法为：将3-5mm粒径多孔陶粒放入甜菜碱溶液，达到饱水后取出即得，纤维采用废弃秸秆纤维，颜料采用绿色颜料。

实施例1

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂950份、水泥300份、石膏60份、改性陶粒400份、生土650份、纤维5份、颜料4份、水180份组成，制品28d抗压强度12.2MPa，28d抗折强度2.6MPa，制品无开裂。

实施例2

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂900份、水泥340份、石膏70份、改性陶粒350份、生土600份、纤维9份、颜料5份、水190份组成，制品28d抗压强度15.6MPa，28d抗折强度3.1MPa，制品无开裂。

实施例3

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂900份、水泥380份、石膏80份、改性陶粒410份、生土660份、纤维6份、颜料3份、水200份组成，制品28d抗压强度16.3MPa，28d抗折强度2.9MPa，制品无开裂。

对比例1

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂920份、普通硅酸盐水泥380份、3-5mm普通陶粒470份、生土660份、纤维6份、颜料3份、水200份组成，制备过程中发生结块，搅拌时间需要延长，制品28d抗压强度5.9MPa，28d抗折强度0.4MPa，制品出现掉粉，存在肉眼可见裂纹。

对比例2

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂1250份、水泥450份、生土850份、纤维6份、颜料3份、水200份组成，制品28d抗压强度4.9MPa，28d抗折强度0.3MPa，制品存在肉眼可见裂纹。

对比例3

利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，由沙漠砂900份、消石灰120份、Ⅱ级粉煤灰260份、石膏80份、改性陶粒410份、生土660份、纤维6份、颜料3份、水200份组成，制品28d抗压强度8.7MPa，28d抗折强度0.8MPa，制品存在微裂纹。

Claims (8)

1.一种利用沙漠砂的基坑边坡预制护板，其特征在于，由沙漠砂900-1000份、水泥280-400份、石膏60-80份、改性陶粒250-460份、生土600-700份、纤维2-10份、颜料3-5份、水180-200份组成；

所述水泥为石灰火山灰质水泥，由生石灰25-30％、高钙粉煤灰70-75％组成；

所述改性陶粒的制备方法为：将多孔陶粒放入甜菜碱溶液，达到饱水后取出即得。

2.根据权利要求1所述的预制护板，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏。

3.根据权利要求1所述的预制护板，其特征在于，所述纤维为废弃植物纤维。

4.根据权利要求1所述的预制护板，其特征在于，所述预制护板呈“门”型。

5.根据权利要求1所述的预制护板，其特征在于，所述预制护板设有条状贯穿排水孔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的利用沙漠砂的基坑边坡预制护板的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

1)制备改性陶粒，按重量份准备各原料；

2)将各原料放入搅拌设备混合均匀得混合料；

3)将混合料置于模具中，振动成型；

4)脱模，养护，制得预制护板。

7.根据权利要求1-5任一项所述的利用沙漠砂的基坑边坡预制护板在边坡防护中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：

1)对施工对象进行前期规划布置，待专家论证后进行基坑开挖，对工作面进行检验；

2)削坡：以坑壁及边坡边缘地面直线向下40～100厘米削坡处理，削坡处理的坡度以2～8‰为准；

3)根据工程规模制作预制护板，进行人工或机械吊装敷设；

4)预制护板敷设完毕后，安装防护栏，检查验收。

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