專利名稱：氣泡混合輕量土及生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種氣泡混合輕量土及生產(chǎn)方法，氣泡混合輕量土既可用作道路修建及高速公路拓寬填土、易滑坡地道路修建填土、橋臺與擋土墻背后填土、地下工程和管線工程的回填料的氣泡混合輕量土及其生產(chǎn)方法。屬于土建材料技術(shù)領(lǐng)域。
公路路堤填土一直是困擾工程界的難題，如圖2所示，主要原因是一方面地基土軟弱，壓縮性大；另一方面由于路堤填土高，土的密度大。二者都容易導(dǎo)致路堤過大的工后沉降。前者可通過地基加固來解決，但工程費(fèi)用大，工期長；后者目前還沒有很好的解決方法。
在建筑物近傍新建或擴(kuò)建公路時(shí)，有時(shí)可能遇到普通填土無法解決的問題，如圖3所示。為了減小對周圍建筑物帶來不均勻沉降的不良影響，有必要進(jìn)行地基加固處理，造成較大資金浪費(fèi)。同時(shí)由于施工場地狹小，不利于施工展開，施工周期延長，影響了附近建筑物內(nèi)居民的生活。
高速公路的“橋頭跳車”問題是世界性工程難題，如圖4所示。由于橋臺的基礎(chǔ)是樁基，工后沉降很小，而與之相連的公路的路堤一般是填筑在軟弱地基上。在路堤填土荷重的作用下，軟弱地基的變形很大，且因其流變性質(zhì)，工后沉降也較大。在橋頭處可能形成危害行車安全的沉降差。傳統(tǒng)處理法是采用換填法、超載預(yù)壓法、灰土樁等地基處理方法，來加固地基以減小軟基沉降和工后沉降的。然而對作為隱蔽工程的施工重量的控制和檢驗(yàn)缺乏有效的手段和措施。高速公路上的路基有時(shí)候由于路堤的填土較高，或者地基土較為軟弱時(shí)，都很容易導(dǎo)致路堤產(chǎn)生較大的工后沉降。因此目前還難以找到有效的解決辦法。
由于埋管、地下空洞等不能進(jìn)行碾壓施工的工程，普通填土的施工難以滿足工程要求，如圖5所示。由于普通填土的密度大，且由于施工時(shí)無法做到很的碾壓密實(shí)，后期沉降較大，不便交通行使安全與管道受力安全。
本發(fā)明的技術(shù)方案氣泡混合輕量土中原料組分所占的重量百分比粘土或淤泥或砂土 60～95.5％固化劑 4～30％氣泡 0.5～4％水 0～10％其制作工藝按照上述配方，依次在粘土或淤泥或砂土中添加固化劑、水和氣泡，混合均勻制成。
氣泡混合輕量土的生產(chǎn)方法，它的工藝步驟依次為(1)將原料土、水和固化材料投入到混合處理器內(nèi)混合攪拌，制成原料土漿。(2)將起泡劑、穩(wěn)泡劑和助劑按一定比例混合均勻，配制成發(fā)泡溶液，然后通過發(fā)泡裝置發(fā)泡獲得氣泡；(3)再將氣泡投入到混合處理器中與原料土漿進(jìn)行混合攪拌，制成氣泡混合輕量土漿；(4)使用時(shí)，用泵將氣泡混合輕量土漿壓送到施工作業(yè)面，進(jìn)行澆筑施工。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于氣泡混合輕量土密度小，密度在0.5～1.2之間任意控制，用作路堤填土高時(shí)的填土材料，可以減小對地基和結(jié)構(gòu)物所施加的荷載及附加應(yīng)力，有利于路堤的穩(wěn)定和沉降的控制；氣泡混合輕量土的強(qiáng)度高，其強(qiáng)度在較大的范圍內(nèi)可調(diào)，其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可以根據(jù)固化劑添量變化控制在100～1000kPa內(nèi)，有效地降低公路路堤填土工后沉降問題；同時(shí)還具有流動(dòng)性好，可以使用泥漿泵進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，施工方便，可在狹小空間內(nèi)充填施工，減少了對周圍環(huán)境的影響和管道上作用土壓力。使用氣泡輕量混合土完全可以解決了圖2、圖3、圖4和圖5所示的各類工程疑難問題，即可以解決公路路堤填土工后沉降問題，又可解決擋土墻后的土壓力過大問題，保證坡面邊坡抗滑穩(wěn)定性，可作為管道溝的回填土?xí)r強(qiáng)度可大大增強(qiáng)。氣泡混合輕量土具有廣闊的可持續(xù)發(fā)展空間還在于它的原料土可以是工程廢土，其原料來源廣且非常易得，既保護(hù)環(huán)境又得到很好的利用，達(dá)到了變廢為寶的目的。同時(shí)還具有制作成本低，生產(chǎn)方法也簡單，可以廣泛應(yīng)用，大幅度降低工程造價(jià)，縮短工程周期，維修費(fèi)用也大幅度下降。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度18～20℃與濕度100％的標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，28天的濕密度1.02g/cm3，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度308kPa。適用于工程附近有粘土取土場，淤泥和砂土少或取土成本相對較高，以利于制作氣泡混合輕量土。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度18～20℃與濕度100％的標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，28天的濕密度1.0g/cm3，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度258kPa。適用于工程附近有淤泥取土場，粘土和砂土少或取土成本相對較高，以利于制作氣泡混合輕量土。
實(shí)施例3砂土、水、氣泡、水泥放入混合處理器中一起混合均勻，制成氣泡混合輕量土。取10o公斤混合材料，其各組分所占重量比砂土70％32.5#水泥 20％氣泡 1％水 9％將上述砂土、水和水泥投入到混合處理器內(nèi)混合攪拌，制成原料土漿。氣泡由發(fā)泡溶液通過發(fā)泡裝置發(fā)泡獲得。將氣泡投入到混合處理器中與原料土漿進(jìn)行混合攪拌，制成氣泡混合輕量土漿。用泵將氣泡混合輕量土漿壓送到施工作業(yè)面，進(jìn)行澆筑施工，形成輕質(zhì)填土。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度18～20℃與濕度100％的標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)，28天的濕密度0.76g/cm3，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度118kPa。適用于工程附近有砂土取土場，粘土和淤泥少或取土成本相對較高，以利于制作氣泡混合輕量土。
氣泡混合輕量土的生產(chǎn)工藝步驟(1)將土、水和水泥投入到混合處理器內(nèi)混合攪拌，制成原料土漿。
(2)制氣泡取1公斤混合材料，其各組分所占重量比十二烷基硫酸鹽 5％烷基醇酰胺 2.5％氯化鈣 1％水 91.5％混合配制成發(fā)泡溶液，通過發(fā)泡裝置(

圖1)發(fā)泡制成氣泡。發(fā)出的氣泡消泡50％所需的時(shí)間為72min。
(3)再將氣泡投入到混合處理器與原料土漿進(jìn)行混合攪拌，制成氣泡混合輕量土漿。
(4)用泵將氣泡混合輕量土漿壓送到施工作業(yè)面，進(jìn)行澆筑施工，氣泡混合輕量土施工完成。
權(quán)利要求
1.氣泡混合輕量土，其特征是各組成成分所占的重量百分比粘土或淤泥或砂土 60～95.5％固化劑 4～30％氣泡 0.5～4％水 0～10％其制作工藝按照上述配方，依次在粘土或淤泥或砂土中添加固化劑、水和氣泡，混合均勻制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡混合輕量土，其特征在于各組成成分所占的重量百分比粘土 78％32.5#水泥 12％氣泡 1％水9％
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡混合輕量土，其特征在于各組成成分所占的重量百分比淤泥 84％32.5#水泥 15％氣泡 1％
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡混合輕量土，其特征在于各組成成分所占的重量百分比砂土 70％32.5#水泥 20％氣泡 1％水9％
5.氣泡混合輕量土的生產(chǎn)方法，其特征是它的工藝步驟依次為(1)將原料土、水和固化材料投入到混合處理器內(nèi)混合攪拌，制成原料土漿。(2)將起泡劑、穩(wěn)泡劑和助劑按一定比例混合均勻，配制成發(fā)泡溶液，然后通過發(fā)泡裝置發(fā)泡獲得氣泡；(3)再將氣泡投入到混合處理器中與原料土漿進(jìn)行混合攪拌，制成氣泡混合輕量土漿；(4)施工作業(yè)時(shí)，用泵將氣泡混合輕量土漿壓送到施工作業(yè)面，進(jìn)行澆筑施工。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種土木、水利工程使用的輕質(zhì)填土材料及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明采用原料土(粘土、淤泥、砂土等)、固化材料(水泥類或高分子類等)、氣泡、水混合均勻，制成的輕質(zhì)土材料。這種材料解決了路堤填土的過大沉降和不均勻沉降、擋土墻穩(wěn)定性差、管道溝壓實(shí)不密和山坡的邊坡垮塌、空洞充填等問題。本發(fā)明即氣泡混合輕量土具有密度小、強(qiáng)度高、固化前流動(dòng)性好、生產(chǎn)方法簡單等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)能夠利用工程廢土，有利于環(huán)境保護(hù)。氣泡混合輕量土施工所需場地小，工期短，成本低，從而可以大大節(jié)約了與填土工程相關(guān)的其它工程費(fèi)用。
文檔編號C04B28/00GK1448370SQ0311337
公開日2003年10月15日 申請日期2003年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月7日
發(fā)明者朱偉, 張志允, 張春雷, 張明晶 申請人:河海大學(xué)