CN110550894A - 一种地下填充用轻质节能混凝土及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地下填充用轻质节能混凝土及其制备方法和应用，原料包括胶凝材料、掺合料、发泡剂、激发剂和水，还包括固体添加料，通过将胶凝材料和掺合料混合，加入水，搅拌混合均匀，加入发泡剂发泡形成的泡沫，搅拌混合均匀得到，本发明的地下填充用轻质节能混凝土对现有的地下混凝土原料进行了改进，有效解决水化热问题，同时可大量添加使用固体废弃物原料，有效提高了固体废弃物的利用率，降低了生产成本，而且可有效实现大型设备泵送和长距离管道输送，施工速度快，该材料可广泛用于路基填充、桥台背填充、轨道交通路基填充、高速铁路路基填充、地下管线填充、地下空洞填充、抢险填充等所有顶部结构层以下的填充。

Description

一种地下填充用轻质节能混凝土及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及混凝土及其制备方法和应用，具体涉及一种地下填充用轻质节能混凝土及其制备方法和应用，属于建筑材料领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加速发展，土地资源越来越紧张，交通隧道、地铁车站、地下商场等地下结构的大量修建，使人类活动逐渐由地上转移到地下，充分开发和利用地下空间，是城市建设发展的必然趋势。
城市核心地区深基坑工程填充混凝土施工受场地条件、水文地质条件、周边环境条件等诸多因素的制约，特别是与城市核心地区地下空间开发建设与城市既有公共设施、自然社会环境等冲突日益严重。
传统生产工艺的原材料主要为水泥，因此生产成本较高，而且由于错峰生产导致原材料供应不及时影响工期，而且由于水泥水化热反应剧烈，容易产生裂纹，影响后期质量，因此急需寻找施工更为快捷、生产成本更低且对环境影响更小的技术措施。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种地下填充用轻质节能混凝土及其制备方法和应用，对现有的地下混凝土原料进行了改进，有效解决水化热问题，同时可大量添加使用固体废弃物原料，有效提高了固体废弃物的利用率，降低了生产成本，而且可有效实现大型设备泵送和长距离管道输送，施工速度快。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种地下填充用轻质节能混凝土，包括以下重量份数的原料：胶凝材料0～150份、掺合料40～350份、发泡剂0～10份、激发剂5～20份和水50～300份。
本发明的地下填充用轻质节能混凝土可有效解决水化热问题，而且可有效实现大型设备泵送和长距离管道输送，施工速度快，同时可在此配方的基础之上增加或替换原料后得到不同应用的轻质节能材料，可大量添加使用固体废弃物原料，有效提高了固体废弃物的利用率，降低了生产成本，所生产的地下填充用轻质节能混凝土可用于路基填充、桥台背填充、轨道交通路基填充、高速铁路路基填充、地下管线填充、地下空洞填充、抢险填充等所有顶部结构层以下的填充。
进一步，上述的地下填充用轻质节能混凝土还包括重量份数为5～20份的固体添加料，具体为粒径小于5mm的沙粒、陶粒、聚苯颗粒中的任一种或几种的混合。
进一步，胶凝材料为水泥、水泥熟料等无机胶凝材料中的任一种或几种的混合；
掺合料为粒度小于74μm的粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、石粉、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉中的任一种或几种的混合；
发泡剂为动物性发泡剂、复合型发泡剂、铝粉、双氧水中的任一种。
上述发泡剂为动物性发泡剂、高分子复合型发泡剂、铝粉、双氧水等中的任一种，优选为AES(脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠)、k12(十二烷基硫酸钠)等表面活性剂类以及动物毛发，茶皂素等蛋白类，复合6501(椰子油脂肪酸二乙醇酰胺)、纤维素、防腐剂或增强剂等外加材料。激发剂为：聚羧酸盐类激发剂、醇胺类激发剂、萘磺酸类激发剂、Na2SO4、氢氧化钠、水玻璃、碱性废浆液中的任一种或几种的混合。
本发明还提供了上述地下填充用轻质节能混凝土的制备方法，包括如下步骤：
(1)按上述地下填充用轻质节能混凝土的重量份数称取原料；
(2)将掺合料烘干、压滤或晾晒至含水量小于20％，备用；或，掺合料为浆体，其中细度小于75μm的固体比例占浆体总固体含量比例的80％以上；
(3)将胶凝材料和干燥后的掺合料混合，以转速50-300r/min搅拌混合2-10min，得到混合料；
(4)向混合料中加入水，以转速50-300r/min搅拌混合2-10min，得到浆料；
(5)将发泡剂发泡形成泡沫，将泡沫加入至浆料中，搅拌混合均匀，即得地下填充用轻质节能混凝土；
还包括加入激发剂的操作：将激发剂以雾化、粉状的形式加入至掺合料中，或与水混合加入至混合料中，或与泡沫一同加入至浆料中。
本发明上述地下填充用轻质节能混凝土的制备方法生产便易，条件温和，无论材料是采用物理发泡还是化学发泡的方式，通过现浇泵送或者工厂预制都适用，且无污染物产生，施工速度快，可以满足大批量的市场需求。
本发明还提供了上述地下填充用轻质节能混凝土在建筑物顶部结构层以下的填充中的应用，包括但不限于路基填充、桥台背填充、轨道交通路基填充、高速铁路路基填充、地下管线填充、地下空洞填充、抢险填充等。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
地下填充用轻质节能混凝土，制备方法如下：
(1)按粒度小于74μm的钼尾矿(掺合料)100kg、水泥(胶凝材料)120kg、动物性发泡剂1kg、水玻璃和Na2SO4以1:3的质量比混合的混合物(激发剂)5kg和水165kg称取原料；
(2)将掺合料烘干至含水量5％，备用；
(3)将胶凝材料和烘干后的掺合料混合，以转速60r/min搅拌混合5min，得到混合料；
(4)向混合料中加入水和激发剂，以转速60r/min搅拌混合6min，得到浆料；
(5)将松香树脂类发泡剂发泡形成泡沫，将泡沫加入至浆料中，搅拌混合均匀，即得地下填充用轻质节能混凝土。
实施例2
地下填充用轻质节能混凝土，制备方法如下：
(1)按粒度小于74μm的铝灰(掺合料)240kg、石膏(掺合料)40kg、水泥熟料(胶凝材料)120kg、复合型发泡剂2kg、碱性废浆液(激发剂)10kg和水240kg称取原料；
(2)将掺合料烘干至含水量5％，备用；
(3)将胶凝材料和烘干后的掺合料混合，以转速50r/min搅拌混合2min，得到混合料；
(4)向混合料中加入水和激发剂，以转速50r/min搅拌混合2min，得到浆料；
(5)将蛋白活性物型发泡剂发泡形成泡沫，将泡沫加入至浆料中，搅拌混合均匀，即得地下填充用轻质节能混凝土。
实施例3
地下填充用轻质节能混凝土，制备方法如下：
(1)按粒度小于74μm的赤泥(掺合料)350kg、钢渣(掺合料)150kg、粒径小于5mm的聚苯颗粒(固体添加料)50kg、动物性发泡剂2kg、醇胺类激发剂(激发剂)20kg和水275kg称取原料；
(2)将掺合料烘干至含水量15％，备用；
(3)将固体添加料、烘干后的掺合料和激发剂混合，以转速70r/min搅拌混合10min，得到混合料；
(4)向混合料中加入水，以转速70r/min搅拌混合10min，得到浆料；
(5)将蛋白活性物型发泡剂发泡形成泡沫，将泡沫加入至浆料中，搅拌混合均匀，即得地下填充用轻质节能混凝土。
性能检测
实施例1-3中所制备的地下填充用轻质节能混凝土参照国标相关标准进行密度和抗压强度的检测，检测结果如表1。
表1实施例1-3中所制备的地下填充用轻质节能混凝土检测结果

Claims (10)

1.一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的原料：胶凝材料0～150份、固体添加料0～50份、掺合料40～300份、发泡剂0～10份、激发剂5～20份和水50～220份。
2.根据权利要求1所述的一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，还包括固体添加料5～20份，所述固体添加料为粒径小于5mm的沙粒、陶粒、聚苯颗粒中的任一种或几种的混合。
3.根据权利要求1所述的一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，胶凝材料为水泥、水泥熟料等无机胶凝材料中的任一种或几种的混合。
4.根据权利要求1所述的一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，掺合料为粒度小于74μm的粉煤灰、尾矿、赤泥、矿渣、钢渣微粉、钢渣尾泥、石膏、硅藻土、铝灰、垃圾焚烧飞灰、石粉、水淬渣或水淬渣粉、硅灰、石粉中的任一种或几种的混合。
5.根据权利要求1所述的一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，所述发泡剂为动物性发泡剂、复合型发泡剂、铝粉、双氧水中的任一种。
6.根据权利要求1所述的一种地下填充用轻质节能混凝土，其特征在于，激发剂为：聚羧酸盐类激发剂、醇胺类激发剂、萘磺酸类激发剂、Na2SO4、氢氧化钠、水玻璃、碱性废浆液中的任一种或几种的混合。
7.一种地下填充用轻质节能混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按权利要求1～6任一项所述地下填充用轻质节能混凝土的重量份数称取原料；
(2)将掺合料烘干、压滤或晾晒至含水量小于20％，备用；或，掺合料为浆体，其中细度小于75μm的固体比例占浆体总固体含量比例的80％以上；
(3)将胶凝材料和干燥后的掺合料混合，搅拌均匀，得到混合料；
(4)向混合料中加入水，搅拌混合均匀，得到浆料；
(5)将发泡剂发泡形成泡沫，将泡沫加入至浆料中，搅拌混合均匀，即得所述地下填充用轻质节能混凝土；
所述地下填充用轻质节能混凝土的制备方法还包括加入激发剂的操作：将激发剂以雾化、粉状的形式加入至掺合料中，或与水混合加入至混合料中，或与泡沫一同加入至浆料中。
8.根据权利要求7所述的一种地下填充用轻质节能混凝土的制备方法，其特征在于，还包括加入固体添加料的操作：将固体添加料、胶凝材料和干燥后的掺合料混合，搅拌均匀得到混合料。
9.根据权利要求7或8所述的一种地下填充用轻质节能混凝土的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合的操作为：以转速50-300r/min搅拌混合2-10min；
步骤(4)中所述搅拌混合的操作为：以转速50-300r/min搅拌混合2-10min。
10.一种权利要求1～6任一项所述地下填充用轻质节能混凝土用于路基填充、桥台背填充、轨道交通路基填充、高速铁路路基填充、地下管线填充、地下空洞填充或抢险填充。
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