CN113149706B - 一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用 - Google Patents

一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用，所述高性能发泡混凝土，包括以下组分：水泥、建筑垃圾再生骨料、粉煤灰、发泡剂、达瓦树胶、膨润土、减水剂和水，所述应用为上述发泡混凝土在护岸挡墙中的应用。本发明的高性能泡沫混凝土通过添加达瓦树胶、膨润土增加了发泡剂产生泡沫的稳定性，使泡沫在于水泥、骨料等混合过程中，不易破裂，同时，通过建筑垃圾再生骨料和粉煤灰作为双骨料，通过两种骨料的间断级配，提高了混凝土的抗压强度。本发明的高性能发泡混凝土应用于护岸挡墙，具有质量轻、对地基的压力要低，同时，相比其他柔性材料，其强度和耐久性大大提高，增强了墙体被支护土体之间的整体性。

Description

一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用
技术领域
本发明涉及一种河道治理中的护岸挡墙，具体涉及一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用。
背景技术
护岸工程是一种为了防止江河堤岸因水流冲刷而引起水土流失，所采取的工程防护措施。目前，抛石护岸、土工织物砂枕护岸、铰链沉排护岸、重力式挡墙驳岸、现浇或预制混凝土空心挡墙驳岸、板式或模袋混凝土护岸等传统防护技术在大量水利工程中得到了应用。
CN20360315U公开了一种壁板式生态挡墙护岸结构，在原边坡临水侧底部打设钢筋混凝土预制板桩，预制板桩顶部铺设柔性垫层并浇筑钢筋混凝土底板预制板桩桩顶贯穿垫层嵌入钢筋混凝土底板内；钢筋混凝土底板顶面预埋竖向连接钢筋，其上浇筑钢筋混凝土挡墙；挡墙上部均匀设置排水通道，所述挡墙为壁板式，底端与钢筋混凝土底板的竖向连接钢筋相连，并在背水侧底部预埋横向连接钢筋；原边坡采用喷锚支护，在原边坡与挡墙间自下而上依次设有片石混凝土层和种植回填土层，并在挡墙内壁、片石混凝土层及原边坡三者与种植回填土层的接触面铺设隔根膜。本实用新型的有益效果是：可优化临河航道环境，减少水土流失，并且稳定性好、施工简便。
CN203684272U公开了一种柔性挡土墙，包括拉接件、支撑立柱和作业面，还包括柔性挡土墙组件，所述的柔性挡土墙组件包括挡土墙主体，挡土墙主体为不定长的柔性长条，沿柔性挡土墙组件长度方向在挡土墙主体上下两侧分别间隔设有穿透挡土墙主体厚度方向的切痕，切痕上下两侧的挡土墙主体错位形成立柱安装口；所述的支撑立柱插入同一竖直方向的支撑立柱安装口内，拉接件一端连接在支撑立柱上，另一端固定连接在作业面表面上。本实用新型施工工艺简单、耐久性和坚固性极佳、便于绿化，并且使得围挡墙的施工工艺大大简化。
河道岸坡的崩塌和失稳属于流固耦合作用下水土结合面的稳定性问题，其形成条件和过程受到人为荷载、水流冲刷、地表侵蚀、冻融等多因素的影响。目前，重力式挡墙一般使用浆砌块石或混凝土块砌筑，耗材多，自重大，对地基承载力要求较高。一般的加筋挡墙则属于柔性结构物，挡墙本身强度较差，受填料及施工方式影响较大，后期容易发生变形和损坏。
发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种高性能发泡混凝土及其在护岸挡墙中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高性能发泡混凝土，包括以下组分：水泥、建筑垃圾再生骨料、粉煤灰、发泡剂、膨润土、减水剂和水。
优选地，所述高性能发泡混凝土，包括以下质量份组分：水泥30-50份、建筑垃圾再生骨料15-30份、粉煤灰10-20份、发泡剂0.5-0.8份、达瓦树胶0.01-0.05份、膨润土0.005-0.05份、减水剂1-1.5份和水15-25份。
优选地，所述建筑垃圾再生骨料的粒径为0.5-0.9mm和0.1-0.28mm。
进一步优选地，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 10-20％；
0.1-0.28mm 余量。
优选地，所述粉煤灰的粒径为100-300微米。
优选地，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
优选地，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
优选地，所述发泡剂为植物蛋白型发泡剂。
进一步优选地，所述发泡剂、达瓦树胶和膨润土的质量比为60:3:2。
本发明还提供了上述高性能发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的水和减水剂，制成水溶液；
S2、将配方量的发泡剂、达瓦树胶、膨润土和余量水，制成发泡溶液；
S3、向配方量的建筑垃圾再生骨和粉煤灰中加入步骤S1制备的水溶液，搅拌均匀，得到混合物A；
S4、向步骤S1得到的混合物A中步骤S2得到的发泡溶液，搅拌，即得所述高性能发泡混凝土。
优选地，步骤S4中所述搅拌时间为50-90s。
本发明还提供了上述高性能发泡混凝土在护岸挡墙中的应用。
优选地，所述应用为将上述高性能发泡混凝土现场浇筑到土工格室内。
优选地，所述应用为将上述高性能发泡混凝土预制成混凝土块。
本发明的有益效果为：
本发明的高性能泡沫混凝土通过添加达瓦树胶、膨润土增加了发泡剂产生泡沫的稳定性，使泡沫在于水泥、骨料等混合过程中，不易破裂，同时，通过建筑垃圾再生骨料和粉煤灰作为双骨料，通过两种骨料的间断级配，提高了混凝土的抗压强度。
本发明的高性能发泡混凝土应用于护岸挡强，具有质量轻、对地基的压力要低，同时，相比其他柔性材料，其强度和耐久性大大提高，增强了墙体被支护土体之间的整体性。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
本发明对所采用原料的来源不作限定，如无特殊说明，本发明所采用的原料均为本技术领域普通市售品。所述建筑垃圾再生骨料由废弃混凝土、废弃边坡砖、废弃人行道路砖制成；所述发泡剂，购自茌平泽泰建筑材料有限公司，型号ZTFP50。
实施例1
一种高性能发泡混凝土，包括以下质量份的组分：水泥30份、建筑垃圾再生骨料30份、粉煤灰20份、发泡剂0.5份、达瓦树胶0.01份、膨润土0.005份、减水剂1份和水15份；
其中，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 20％；
0.1-0.28mm 余量；
所述粉煤灰的粒径为100微米；
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
上述高性能发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的水和减水剂，制成水溶液；
S2、将配方量的发泡剂、达瓦树胶和膨润土，制成发泡溶液；
S3、向配方量的建筑垃圾再生骨和粉煤灰中加入步骤S1制备的水溶液，搅拌均匀，得到混合物A；
S4、向步骤S1得到的混合物A中步骤S2得到的发泡溶液，搅拌90s，即得所述高性能发泡混凝土。
实施例2
一种高性能发泡混凝土，包括以下质量份的组分：水泥50份、建筑垃圾再生骨料15份、粉煤灰10份、发泡剂0.8份、达瓦树胶0.05份、膨润土0.05份、减水剂1.5份和水25份；
其中，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 10％；
0.1-0.28mm 余量；
所述粉煤灰的粒径为300微米；
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
上述高性能发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的水和减水剂，制成水溶液；
S2、将配方量的发泡剂、达瓦树胶和膨润土，制成发泡溶液；
S3、向配方量的建筑垃圾再生骨和粉煤灰中加入步骤S1制备的水溶液，搅拌均匀，得到混合物A；
S4、向步骤S1得到的混合物A中步骤S2得到的发泡溶液，搅拌50s，即得所述高性能发泡混凝土。
实施例3
一种高性能发泡混凝土，包括以下质量份的组分：水泥45份、建筑垃圾再生骨料16份、粉煤灰18份、发泡剂0.7份、达瓦树胶0.04份、膨润土0.045份、减水剂1.4份和水22.5份；
其中，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 15％；
0.1-0.28mm 余量；
所述粉煤灰的粒径为200微米；
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
上述高性能发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的水和减水剂，制成水溶液；
S2、将配方量的发泡剂、达瓦树胶和膨润土，制成发泡溶液；
S3、向配方量的建筑垃圾再生骨和粉煤灰中加入步骤S1制备的水溶液，搅拌均匀，得到混合物A；
S4、向步骤S1得到的混合物A中步骤S2得到的发泡溶液，搅拌70s，即得所述高性能发泡混凝土。
实施例4
一种高性能发泡混凝土，包括以下质量份的组分：水泥35份、建筑垃圾再生骨料28份、粉煤灰15份、发泡剂0.55份、达瓦树胶0.02份、膨润土0.01份、减水剂1.1份和水17.5份；
其中，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 15％；
0.1-0.28mm 余量；
所述粉煤灰的粒径为200微米；
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
制备方法同实施例3。
实施例5
一种高性能发泡混凝土，包括以下质量份的组分：水泥40份、建筑垃圾再生骨料20份、粉煤灰17份、发泡剂0.6份、达瓦树胶0.03份、膨润土0.02份、减水剂1.3份和水20份；
其中，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 15％；
0.1-0.28mm 余量；
所述粉煤灰的粒径为200微米；
所述的水泥为普通硅酸盐水泥。
制备方法同实施例3。
对比例1
本对比例与实施例5的不同之处在于，所述发泡混凝土中发泡剂为0.9份、达瓦树胶为0.005份，膨润土为0.008份。
对比例2
本对比例与实施例5的不同之处在于，所述发泡混凝土中发泡剂为0.4份、达瓦树胶为0.08份，膨润土为0.07份。
对比例3
本对比例与实施例5的不同之处在于，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-1.0mm 15％；
0.1-0.4mm 余量。
对比例4
本对比例与实施例5的不同之处在于，所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 50％；
0.1-0.28mm 余量。
为了进一验证本发明的技术效果，本发明对制备的高性能发泡混凝土进行了性能测试。
取实施例1-5和对比例1-4制备的高性能发泡混凝土制成尺寸为100mm×100mm×100mm的标准立方体试块。装模成型24h后，脱模，在温度为20℃，湿度为95-100％的条件下，标养至28天。按照JG/T 266-2011《泡沫混凝土》中的绝干密度和抗压强度试验方法进行检测。结果如表1所示。
表1高性能发泡混凝土的干密度和抗压强度(平均值)
Figure BDA0003032859490000081
注：“-”表示未测量。
由表1可知，本发明高性能发泡混凝土制备的立方体试块的干密度在164-213kg/m3之间，且抗压强度较高为0.48-0.72MPa，本发明通过添加达瓦树胶、膨润土和发泡剂共同作用，一方面增加了发泡剂产生泡沫的稳定性，使泡沫在于水泥、骨料等混合过程中，不易破裂，制备的高性能发泡混凝土的气孔较大；另一方面，可以提高发泡混凝土中孔间壁的密实度，进一步提高抗压强度。
同时，根据实施例5可知，当发泡剂、达瓦树胶和膨润土的质量比为60:3:2时，制备的发泡混凝土的性能更佳。
另外，本发明以建筑垃圾再生骨料和粉煤灰作为双骨料，根据对比例3和4可知，当改变两种骨料的间断级配，对制备的发泡混凝土的抗压强度影响较大。
本发明还提供了上述高性能发泡混凝土在护岸挡墙中的应用。
具体地，所述应用为本发明的高性能发泡混凝土现场浇筑到土工格室内或将高性能发泡混凝土预制成混凝土块。
综上所述，本发明的高性能泡沫混凝土通过添加达瓦树胶、膨润土增加了发泡剂产生泡沫的稳定性，使泡沫在于水泥、骨料等混合过程中，不易破裂，同时，通过建筑垃圾再生骨料和粉煤灰作为双骨料，通过两种骨料的间断级配，提高了混凝土的抗压强度。
本发明的高性能发泡混凝土应用于护岸挡强，具有质量轻、对地基的压力要低，同时，相比其他柔性材料，其强度和耐久性大大提高，增强了墙体被支护土体之间的整体性。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种发泡混凝土，其特征在于，由以下质量份组分组成：水泥30-50份、建筑垃圾再生骨料15-30份、粉煤灰10-20份、发泡剂0.5-0.8份、达瓦树胶0.01-0.05份、膨润土0.005-0.05份、减水剂1-1.5份和水15-25份；且发泡剂、达瓦树胶和膨润土的质量比为60:3:2；
所述建筑垃圾再生骨料的粒径为0.5-0.9mm和0.1-0.28mm；
所述建筑垃圾再生骨料的级配为：
粒径范围 用量
0.5-0.9mm 10-20％；
0.1-0.28mm 余量；
所述发泡剂为植物蛋白型发泡剂。
2.根据权利要求1所述的发泡混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的粒径为100-300微米。
3.根据权利要求1所述的发泡混凝土，其特征在于，所述的水泥为普通硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的发泡混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的发泡混凝土的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的水和减水剂，制成水溶液；
S2、将配方量的发泡剂、达瓦树胶和膨润土，制成发泡溶液；
S3、向配方量的建筑垃圾再生骨和粉煤灰中加入步骤S1制备的水溶液，搅拌均匀，得到混合物A；
S4、向步骤S1得到的混合物A中步骤S2得到的发泡溶液，搅拌均匀，即得所述混凝土。
6.根据权利要求1-4任一项所述的发泡混凝土在护岸挡墙中的应用。
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