CN1448370A - 气泡混合轻量土及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种土木、水利工程使用的轻质填土材料及其生产方法。本发明采用原料土(粘土、淤泥、砂土等)、固化材料(水泥类或高分子类等)、气泡、水混合均匀，制成的轻质土材料。这种材料解决了路堤填土的过大沉降和不均匀沉降、挡土墙稳定性差、管道沟压实不密和山坡的边坡垮塌、空洞充填等问题。本发明即气泡混合轻量土具有密度小、强度高、固化前流动性好、生产方法简单等优点，同时能够利用工程废土，有利于环境保护。气泡混合轻量土施工所需场地小，工期短，成本低，从而可以大大节约了与填土工程相关的其它工程费用。

Description

气泡混合轻量土及生产方法

技术领域

本发明涉及的是一种气泡混合轻量土及生产方法，气泡混合轻量土既可用作道路修建及高速公路拓宽填土、易滑坡地道路修建填土、桥台与挡土墙背后填土、地下工程和管线工程的回填料的气泡混合轻量土及其生产方法。属于土建材料技术领域。

背景技术

我国在城市建设、水利工程、海洋工程中，每年都会产生大量的工程废弃土。这些工程废弃土无法直接作为填方材料加以利用，多被投弃于城市郊区的低洼地、鱼塘、耕地或海洋抛泥区内，造成相当程度的环境污染，严重影响城市的可持续发展。另一方面，在我国城市建设、水利工程、海洋工程中，需要大量的土方材料，因为土是工程中最常用也是最为廉价的材料。特别是公路的路堤填土、挡墙后的填土、管道沟的回填和空洞的充填等都需要大量土料，而且对土的密度和强度等提出了更高的要求。

公路路堤填土一直是困扰工程界的难题，如图2所示，主要原因是一方面地基土软弱，压缩性大；另一方面由于路堤填土高，土的密度大。二者都容易导致路堤过大的工后沉降。前者可通过地基加固来解决，但工程费用大，工期长；后者目前还没有很好的解决方法。

在建筑物近傍新建或扩建公路时，有时可能遇到普通填土无法解决的问题，如图3所示。为了减小对周围建筑物带来不均匀沉降的不良影响，有必要进行地基加固处理，造成较大资金浪费。同时由于施工场地狭小，不利于施工展开，施工周期延长，影响了附近建筑物内居民的生活。

高速公路的“桥头跳车”问题是世界性工程难题，如图4所示。由于桥台的基础是桩基，工后沉降很小，而与之相连的公路的路堤一般是填筑在软弱地基上。在路堤填土荷重的作用下，软弱地基的变形很大，且因其流变性质，工后沉降也较大。在桥头处可能形成危害行车安全的沉降差。传统处理法是采用换填法、超载预压法、灰土桩等地基处理方法，来加固地基以减小软基沉降和工后沉降的。然而对作为隐蔽工程的施工重量的控制和检验缺乏有效的手段和措施。高速公路上的路基有时候由于路堤的填土较高，或者地基土较为软弱时，都很容易导致路堤产生较大的工后沉降。因此目前还难以找到有效的解决办法。

由于埋管、地下空洞等不能进行碾压施工的工程，普通填土的施工难以满足工程要求，如图5所示。由于普通填土的密度大，且由于施工时无法做到很的碾压密实，后期沉降较大，不便交通行使安全与管道受力安全。

发明内容

本发明的目的就在于为解决工程上的一些问题，发明了气泡混合轻量土及生产方法。

本发明的技术方案：

气泡混合轻量土中原料组分所占的重量百分比：

粘土或淤泥或砂土                             60～95.5％

固化剂                                          4～30％

气泡                                           0.5～4％

水                                              0～10％

其制作工艺：按照上述配方，依次在粘土或淤泥或砂土中添加固化剂、水和气泡，混合均匀制成。

气泡混合轻量土的生产方法，它的工艺步骤依次为：(1)将原料土、水和固化材料投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。(2)将起泡剂、稳泡剂和助剂按一定比例混合均匀，配制成发泡溶液，然后通过发泡装置发泡获得气泡；(3)再将气泡投入到混合处理器中与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆；(4)使用时，用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工。本发明的优点和效果在于气泡混合轻量土密度小，密度在0.5～1.2之间任意控制，用作路堤填土高时的填土材料，可以减小对地基和结构物所施加的荷载及附加应力，有利于路堤的稳定和沉降的控制；气泡混合轻量土的强度高，其强度在较大的范围内可调，其无侧限抗压强度可以根据固化剂添量变化控制在100～1000kPa内，有效地降低公路路堤填土工后沉降问题；同时还具有流动性好，可以使用泥浆泵进行远距离输送，施工方便，可在狭小空间内充填施工，减少了对周围环境的影响和管道上作用土压力。使用气泡轻量混合土完全可以解决了图2、图3、图4和图5所示的各类工程疑难问题，即可以解决公路路堤填土工后沉降问题，又可解决挡土墙后的土压力过大问题，保证坡面边坡抗滑稳定性，可作为管道沟的回填土时强度可大大增强。气泡混合轻量土具有广阔的可持续发展空间还在于它的原料土可以是工程废土，其原料来源广且非常易得，既保护环境又得到很好的利用，达到了变废为宝的目的。同时还具有制作成本低，生产方法也简单，可以广泛应用，大幅度降低工程造价，缩短工程周期，维修费用也大幅度下降。

附图说明附图1是发泡装置的结构示意图。图1中的1是发泡剂溶液容器、2是定量输液泵、3是单向阀门、4是流量计、5是气泡容器、6是发泡枪、7是流量计、8是单向阀门、9是调压阀、10是空压机或压力罐。图2—气泡混合轻量土用于软基上的路堤填土图3—气泡混合轻量土用于城市中道路的扩幅填土图4—气泡混合轻量土用于桥台与路堤连接段填土图5—气泡混合轻量土用于管道填埋与空洞充填

具体实施方式对照图1，其结构是定量输液泵的输入口接发泡剂溶液容器的输出口，定量输液泵的输出口依次连接单向阀门、流量计，与发泡枪的一个输入口相接；空压机或压力罐的输出口依次连接调压阀、单向阀门、流量计，与发泡枪的另一个入口相接。通过空压机或压力罐输送稳定气流，作为气泡形成的气源和气泡形成的推动力；使用定量输液泵控制输液流量，将发泡剂溶液从贮藏容器中输至发泡枪尾部，与压缩空气进行短时间内混合，然后通过发泡枪前部的网层，最后就形成大量均质细小的气泡。

实施例1：

粘土、水、气泡、水泥放入混合处理器中一起混合均匀，制成气泡混合轻量土。取100公斤混合材料，其各组分所占重量比

粘土                                       78％

32.5^#水泥                                 12％

气泡                                        1％

水                                          9％

将上述粘土、水和水泥投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。气泡由发泡溶液通过发泡装置发泡获得。将气泡投入到混合处理器中与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆。用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工，形成轻质填土。

在标准大气压、温度18～20℃与湿度100％的标准条件下养护，28天的湿密度1.02g/cm³，无侧限抗压强度308kPa。适用于工程附近有粘土取土场，淤泥和砂土少或取土成本相对较高，以利于制作气泡混合轻量土。

实施例2：

淤泥、水、气泡、水泥放入混合处理器中一起混合均匀，制成气泡混合轻量土。取100公斤混合材料，其各组分所占重量比

淤泥                                      84％

32.5^#水泥                                15％

气泡                                       1％

将上述淤泥和水泥投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。气泡由发泡溶液通过发泡装置发泡获得。将气泡投入到混合处理器中与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆。用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工，形成轻质填土。

在标准大气压、温度18～20℃与湿度100％的标准条件下养护，28天的湿密度1.0g/cm³，无侧限抗压强度258kPa。适用于工程附近有淤泥取土场，粘土和砂土少或取土成本相对较高，以利于制作气泡混合轻量土。

实施例3：

砂土、水、气泡、水泥放入混合处理器中一起混合均匀，制成气泡混合轻量土。取10o公斤混合材料，其各组分所占重量比

砂土                                        70％

32.5^#水泥                                  20％

气泡                                         1％

水                                           9％

将上述砂土、水和水泥投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。气泡由发泡溶液通过发泡装置发泡获得。将气泡投入到混合处理器中与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆。用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工，形成轻质填土。

在标准大气压、温度18～20℃与湿度100％的标准条件下养护，28天的湿密度0.76g/cm³，无侧限抗压强度118kPa。适用于工程附近有砂土取土场，粘土和淤泥少或取土成本相对较高，以利于制作气泡混合轻量土。

气泡混合轻量土的生产工艺步骤：

(1)将土、水和水泥投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。

(2)制气泡取1公斤混合材料，其各组分所占重量比

十二烷基硫酸盐                         5％

烷基醇酰胺                           2.5％

氯化钙                                 1％

水                                  91.5％

混合配制成发泡溶液，通过发泡装置(图1)发泡制成气泡。发出的气泡消泡50％所需的时间为72min。

(3)再将气泡投入到混合处理器与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆。

(4)用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工，气泡混合轻量土施工完成。

Claims (5)

1.气泡混合轻量土，其特征是各组成成分所占的重量百分比：

粘土或淤泥或砂土                         60～95.5％

固化剂                                     4～30％

气泡                                      0.5～4％

水                                         0～10％

其制作工艺：按照上述配方，依次在粘土或淤泥或砂土中添加固化剂、水和气泡，混合均匀制成。

2.根据权利要求1所述的气泡混合轻量土，其特征在于各组成成分所占的重量百分比：

粘土                                         78％

32.5^#水泥                                   12％

气泡                                          1％

水                                            9％

3.根据权利要求1所述的气泡混合轻量土，其特征在于各组成成分所占的重量百分比：

淤泥                                         84％

32.5^#水泥                                   15％

气泡                                          1％

4.根据权利要求1所述的气泡混合轻量土，其特征在于各组成成分所占的重量百分比：

砂土                                         70％

32.5^#水泥                                   20％

气泡                                          1％

水                                            9％

5.气泡混合轻量土的生产方法，其特征是它的工艺步骤依次为：(1)将原料土、水和固化材料投入到混合处理器内混合搅拌，制成原料土浆。(2)将起泡剂、稳泡剂和助剂按一定比例混合均匀，配制成发泡溶液，然后通过发泡装置发泡获得气泡；(3)再将气泡投入到混合处理器中与原料土浆进行混合搅拌，制成气泡混合轻量土浆；(4)施工作业时，用泵将气泡混合轻量土浆压送到施工作业面，进行浇筑施工。

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