CN112390661A - 轻质固化废弃土及废弃土回填料的轻量化处理固化方法 - Google Patents

轻质固化废弃土及废弃土回填料的轻量化处理固化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轻质固化废弃土及废弃土回填料的轻量化处理固化方法，方法包括：废弃土砂化处理；制备水泥土浆料；制备发泡剂；调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土。本发明所述的废弃土回填料的轻量化处理固化方法能够有效增加废弃土的资源化利用效率，具有轻量性、高强性、经济环保性等特点。相较传统的软土地基换填施工方法，具有力学性能好、施工噪音低、施工方便快捷、施工工期短等特点，并可以有效降低路基的重量，起到控制沉降的目的，具有广阔的应用前景。

Description

轻质固化废弃土及废弃土回填料的轻量化处理固化方法
技术领域
本发明涉及废弃土再利用技术领域，特别涉及一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法。
背景技术
施工公路、城市道路的过程中会不断产生大量废弃土，大量废弃土的堆积会造成大量土地资源被侵占的同时，还会造成环境污染。
现有技术中将建筑废弃混凝土制备成再生微粉，掺入到泡沫混凝土中进行再利用，由于再生微粉的胶凝作用会导致泡沫混凝土流动性较差，随着再生微粉掺入量的增加，制得的泡沫混凝土的抗压强度下降明显。
现有技术中存在将废弃发泡水泥轻骨料掺入泡沫混凝土中，进行再利用的应用方法。但由于废弃发泡水泥轻骨料的比强度远低于纯发泡水泥浆的比强度，因此，制成的轻骨料泡沫混凝土的比强度随着废弃发泡水泥轻骨料的掺入呈下降趋势。
现有技术中还没有将废弃土进行再利用并运用到路堤填筑中的应用方法。
发明内容
本发明目的在于提出一种绿色的废弃土资源化利用方法，将废弃土加工形成轻质固化废弃土，轻质固化废弃土可直接浇筑填方，利用轻质固化废弃土的轻质性减轻路基自重，降低地基应力，从而降低软土路段工后沉降和不均匀沉降，能够解决目前的深厚软基沉降问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种轻质固化废弃土，包括如下重量份的组分：废弃土20-100份、水泥100-170份、粉煤灰20-30份、发泡剂4-10份、引气剂1-3份、减水剂6-10份和水80-130份。
进一步地，所述发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇2-5份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、三乙醇胺0.5-0.8份、水70-200份。
十二烷基苯磺酸钠属于直链烷烃的阴离子表面活性剂，其溶于水后会解离形成阴离子基团，具有亲水基和憎水基的结构，可以有效降低液体表面张力，有高效稳定的起泡、发泡性能；聚乙烯醇是一种水溶性高的乳化剂，具有乳化发泡、稳泡的作用；三乙醇胺具有较好的乳化性和增稠性，可以起到增加泡沫强度和稳定性的效果。
优选地，轻质固化废弃土中还包括10-85份的轻骨料。
优选地，所述轻骨料为陶粒、颗粒凝胶、泡沫颗粒和EPS颗粒的一种或其组合。
进一步优选地，陶粒的粒径范围为20-25mm，密度为300-450kg/m3。
轻质陶粒为轻骨料，密度小，内部多孔且有较高强度；废弃土、水泥、粉煤灰等与水搅拌混合后形成的水泥土浆料，将轻骨料粘黏固定，起到粘结成型并提高基础强度的作用；引气剂在与水泥土浆料一起搅拌混合的过程中，使得水泥土浆料中产生许多均匀且稳定的小气泡，提高了水泥土浆料的流动性和均匀性；减水剂配合引气剂，进一步增加水泥土浆料中颗粒之间的分散均匀性；发泡剂在发泡机的机械作用下产生均匀细密的泡沫，将泡沫与水泥土浆料拌合均匀，制备固化废弃土。
一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，包括以下步骤：
(1)废弃土砂化处理：在废弃土中添加水泥，充分拌和均匀后装入敞口的塑料袋中，静置三天，每天翻拌一次，并进行人工破碎；闷料三天后，再进行翻拌破碎，得到砂化后的废弃土；
(2)制备水泥土浆料；常温下向搅拌机内加入步骤(1)中得到的砂化后的废弃土中加入粉煤灰和水，在加入过程中不断搅拌混合至形成颜色均一的料浆；然后再加入水、引气剂和减水剂继续搅拌，混合均匀直至能稳定出料；
(3)制备发泡剂；将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺和水加入压力发泡机，启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡速度均匀且气泡形状、体积均一稳定，即制得发泡剂泡沫；
(4)调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土。
当进行现场浇筑时，在需浇筑空间搭设竖直模板，将固化废弃土填筑入指定区域。
优选地，步骤(4)中水泥土浆料泵出速度与发泡机泵出速度比为(0.43～1.5)：1。
具体出料速度比可根据水泥土浆料的孔隙率、固化废弃土的实际重度与强度要求进行调整，最终产生可流动的轻质固化废弃土。
发泡机中泡沫泵送速度的确定依据包括轻质固化废弃土中气泡是否均匀、轻质固化废弃土的强度是否能满足要求、轻质固化废弃土的重量等。
优选地，步骤(2)中制备水泥土浆料时添加10-85份的轻骨料，形成含有轻骨料的轻质固化废弃土。轻骨料与粉煤灰和水一起投入搅拌机搅拌中。
优选地，轻骨料为陶粒、颗粒凝胶、泡沫颗粒和EPS颗粒的一种或其组合。
优选地，步骤(2)中搅拌混合时，搅拌桨转速为120-200rpm，持续搅拌6-10min。
本发明的优点和效果在于：
本发明所述的废弃土回填料的轻量化处理固化方法能够有效增加废弃土的资源化利用效率，具有轻量性、高强性、经济环保性等特点。相较传统的软土地基换填施工方法，具有力学性能好、施工噪音低、施工方便快捷、施工工期短等特点，并可以有效降低路基的重量，起到控制沉降的目的，具有广阔的应用前景。
本发明的轻质固化废弃土具有轻质性、强度大的特点，并且可根据施工需要，设计出不同废弃土、轻骨料掺量和不同强度的配合比，供施工选用。
附图说明
图1是实施例4中不同废弃土制得试块的质量与强度试验结果。
图2是实施例5中掺入陶粒含量与轻质固化土质量与强度试验结果。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
本实施例的轻质固化废弃土按重量份计，包括：废弃土20份、水泥100份、粉煤灰20份、发泡剂4份、引气剂1份、减水剂6份、水80份。
发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇2份、十二烷基苯磺酸钠5份、三乙醇胺0.5份；配置发泡剂溶液时还需掺水70份。
本实施例的轻质固化废弃土中各组分的质量为：
废弃土5kg、水泥25kg、粉煤灰5kg、发泡剂1kg、引气剂0.25kg、减水剂1.5kg、水20kg。
本实施例的1kg发泡剂中各组分的质量为：聚乙烯醇0.2kg、十二烷基苯磺酸钠0.5kg、三乙醇胺0.05kg、水7kg。
一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，具体步骤包括：
(1)废弃土砂化处理：在5kg废弃土中添加25kg的水泥，充分拌和均匀后装入敞口的塑料袋中，静置三天，每天翻拌一次，并进行人工破碎；闷料三天后，再进行翻拌破碎，得到砂化后的废弃土；砂化后的废弃土含水率降低，粘性降低，呈散粒状。
(2)制备水泥土浆料；常温下向搅拌机内加入步骤(1)中得到的砂化后的废弃土中加入5kg的粉煤灰、13kg的水，在加入过程中不断搅拌混合，搅拌桨转速为120-200rpm，持续搅拌6-10min，至形成颜色均一的料浆；然后加入7kg的水、0.25kg的引气剂、1.5kg的减水剂继续搅拌，混合均匀直至能稳定出料；
(3)制备发泡剂；将0.2kg的聚乙烯醇、0.5kg的十二烷基苯磺酸钠、0.05kg的三乙醇胺和7kg的水加入压力发泡机，启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡速度均匀且气泡形状、体积均一稳定，即制得发泡剂泡沫；
(4)调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料泵出速度与发泡机泵出速度比为1.5：1，水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土；
(5)将步骤(4)中得到的轻质固化废弃土浇筑成多个试块一；将制好的试块一放在养护室内养护28天后脱模；通过观察发现试块一外观良好，对试块一进行质量测定与强度试验。
实施例2
本实施例的轻质固化废弃土按重量份计，包括：废弃土100份、水泥170份、粉煤灰30份、发泡剂10份、引气剂3份、减水剂10份、水130份；
本实施例的发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇5份、十二烷基苯磺酸钠10份、三乙醇胺0.8份；配置发泡剂溶液时还需掺水200份。
本实施例的轻质固化废弃土中各组分的质量为：
废弃土5kg、水泥8.5kg、粉煤灰1.5kg、发泡剂0.5kg、引气剂0.15kg、减水剂0.5kg和水6.5kg。
本实施例的0.5kg发泡剂中各组分的质量为：聚乙烯醇0.25kg、十二烷基苯磺酸钠0.5kg、三乙醇胺0.04kg和水10kg。
一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，具体步骤包括：
(1)废弃土砂化处理：在5kg废弃土中添加8.5kg的水泥，充分拌和均匀后装入敞口的塑料袋中，静置三天，每天翻拌一次，并进行人工破碎；闷料三天后，再进行翻拌破碎，得到砂化后的废弃土；砂化后的废弃土含水率降低，粘性降低，呈散粒状。
(2)制备水泥土浆料；常温下向搅拌机内加入步骤(1)中得到的砂化后的废弃土中加入1.5kg的粉煤灰、4kg的水，在加入过程中不断搅拌混合，搅拌桨转速为120-200rpm，持续搅拌6-10min；然后加入2.5kg的水、0.15kg的引气剂、0.5kg的减水剂继续搅拌，混合均匀直至能稳定出料；
(3)制备发泡剂；将0.25kg的聚乙烯醇、0.5kg的十二烷基苯磺酸钠、0.04kg的三乙醇胺和10kg的水加入压力发泡机，启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡速度均匀且气泡形状、体积均一稳定，即制得发泡剂泡沫；
(4)调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料泵出速度与发泡机泵出速度比为0.43：1，水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土；
(5)将步骤(4)中得到的轻质固化废弃土浇筑成多个试块二；将制好的试块二放在养护室内养护28天后脱模；通过观察发现试块二外观良好，对试块二进行质量测定与强度试验。
实施例3
本实施例的轻质固化废弃土按重量份计，包括：废弃土50份、水泥120份、粉煤灰25份、发泡剂7.5份、引气剂2份、减水剂8份、水100份。
本实施例的发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇3份、十二烷基苯磺酸钠7份、三乙醇胺0.6份；配置发泡剂溶液时还需掺水120份。
本实施例的轻质固化废弃土中各组分的质量为：废弃土5kg、水泥12kg、粉煤灰2.5kg、发泡剂0.75kg、引气剂0.2kg、减水剂0.8kg、水10kg。
本实施例的0.75kg发泡剂中各组分的质量为：聚乙烯醇0.3kg、十二烷基苯磺酸钠0.7kg、三乙醇胺0.06kg和水12kg。
一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，具体步骤包括：
(1)废弃土砂化处理：在5kg废弃土中添加12kg的水泥，充分拌和均匀后装入敞口的塑料袋中，静置三天，每天翻拌一次，并进行人工破碎；闷料三天后，再进行翻拌破碎，得到砂化后的废弃土；砂化后的废弃土含水率降低，粘性降低，呈散粒状。
(2)制备水泥土浆料；常温下向搅拌机内加入步骤(1)中得到的砂化后的废弃土中加入2.5kg的粉煤灰、7kg的水，在加入过程中不断搅拌混合，搅拌桨转速为120-200rpm，持续搅拌6-10min；然后加入3kg的水、0.2kg的引气剂、0.8kg的减水剂继续搅拌，混合均匀直至能稳定出料；
(3)制备发泡剂；将0.3kg的聚乙烯醇、0.7kg的十二烷基苯磺酸钠、0.06kg的三乙醇胺和12kg的水加入压力发泡机，启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡速度均匀且气泡形状、体积均一稳定，即制得发泡剂泡沫；
(4)调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料泵出速度与发泡机泵出速度比为1：1，水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土；
(5)将步骤(4)中得到的轻质固化废弃土浇筑成多个试块三；将制好的试块三放在养护室内养护28天后脱模；通过观察发现试块三外观良好，对试块三进行质量测定与强度试验。
经质量测定与强度试验，上述实施例所得试块的平均质量与强度测试结果见表1。
表1各实施例所得试块的平均质量与强度结果
Figure BDA0002795241240000061
从实施例中可以看出对不同掺入量得到的试块，试块的质量越轻、强度越低，质量越高、强度越高，说明水泥与气泡的配比会影响轻质固化废弃土的质量和强度。若需要进一步降低轻质固化废弃土的质量，则需要相应的提高单位体积轻质固化废弃土中的气泡含量。说明将废弃土体资源化利用作为轻质材料使用时，需要根据不同的水泥掺入量确定相合适的发泡剂配比，以满足试样成型要求。
实施例4
本实施例在实施例1的基础上，分别选取萧山地区与绍兴地区的废弃土，分别制成掺入不同种类废弃土制得两种轻质固化废弃土试块，除了废弃土不同，其他配比及方法均相同，均采用实施例1的方法和配比，以萧山地区与绍兴地区的废弃土各制得9个试块。对制得的试块进行质量测定与强度试验，试验结果见图1。
经过测试发现粉砂性更大的萧山地区废弃土形成的试块出现的裂缝更小，且抗压强度更大。因此在进行固化废弃土掺土改良时，在保证废弃土与水泥、粉煤灰能充分混合情况下，尽量使用粉砂性较大的废弃土，使得固化废弃土能具有较好的效果。
实施例5
本实施例为证明添加陶土粒可进一步减小固化废弃土的质量，在实施例1的基础上，分别添加重量份为10份、40份、75份、85份的陶粒掺量，形成4组含有不同陶粒掺量的轻质固化废弃土试块，4组试块的陶粒添加量分别为25g、50g、100g、150g，即第一组试块中陶粒添加量为25g，第二组试块中陶粒添加量为50g。添加的陶粒为轻质陶粒，粒径范围为20-25mm、密度为300-450kg/m3，按与实施例1相同的方法将含有陶粒的轻质固化废弃土浇筑成试块，每组掺量制作6个试块，共计24个试块。
对所有试块进行质量测定与强度试验，本实施例所得试块的平均质量与强度测试结果见图2。
由图2可以看出，陶粒相对气泡其可以承受压力，使得试样的强度有一定的提高。但是陶粒的掺入量并不是越多越高，需要根据相应的试验确定合适的掺入量。亦可直接将陶粒添加入水泥土浆液中，代替气泡。
综上所述，本发明对路基施工挖出的废弃土作为固化废弃土的原料，能有效实现废弃土再利用，减少对环境的污染。此外，在加入废弃土的水泥土浆料中加入泡沫，会使得含有大量封闭的细小孔隙，从而具有自身轻质、良好的保温隔热性能及高流动性等特征，利用经过轻量化处理的轻质固化废弃土实现路基填筑相较于传统的软土路基换填施工方法，可达缩短施工工期的目的。
本发明的轻质固化废弃土具有轻质性、强度大的特点，并且可根据施工需要，设计出不同废弃土、轻骨料掺量和不同强度的配合比，供施工选用。

Claims (10)

1.一种轻质固化废弃土，其特征在于，包括如下重量份的组分：废弃土20-100份、水泥100-170份、粉煤灰20-30份、发泡剂4-10份、引气剂1-3份、减水剂6-10份和水80-130份。
2.根据权利要求1所述的一种轻质固化废弃土，其特征在于，所述发泡剂包含以下重量份的组分：聚乙烯醇2-5份、十二烷基苯磺酸钠5-10份、三乙醇胺0.5-0.8份、水70-200份。
3.根据权利要求2所述的一种轻质固化废弃土，其特征在于，轻质固化废弃土中还包括10-85份的轻骨料。
4.根据权利要求3所述的一种轻质固化废弃土，其特征在于，所述轻骨料为陶粒、颗粒凝胶、泡沫颗粒和EPS颗粒的一种或其组合。
5.根据权利要求4所述的一种轻质固化废弃土，其特征在于，陶粒的粒径范围为20-25mm，密度为300-450kg/m3。
6.一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废弃土砂化处理：在废弃土中添加水泥，充分拌和均匀后装入敞口的塑料袋中，静置三天，每天翻拌一次，并进行人工破碎；闷料三天后，再进行翻拌破碎，得到砂化后的废弃土；
(2)制备水泥土浆料；常温下向搅拌机内加入步骤(1)中得到的砂化后的废弃土中加入粉煤灰和水，在加入过程中不断搅拌混合至形成颜色均一的料浆；然后再加入水、引气剂和减水剂继续搅拌，混合均匀直至能稳定出料；
(3)制备发泡剂；将聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、三乙醇胺和水加入压力发泡机，启动压力发泡机发泡，待泡沫出泡速度均匀且气泡形状、体积均一稳定，即制得发泡剂泡沫；
(4)调节水泥土浆料的出料速度与发泡剂的出泡速度，使水泥土浆料与发泡剂混合形成可流动的轻质固化废弃土。
7.根据权利要求6所述的一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，其特征在于，步骤(4)中水泥土浆料泵出速度与发泡机泵出速度比为(0.43～1.5)：1。
8.根据权利要求6所述的一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，其特征在于，步骤(2)中制备水泥土浆料时添加10-85份的轻骨料，形成含有轻骨料的轻质固化废弃土。
9.根据权利要求8所述的一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，其特征在于，轻骨料为陶粒、颗粒凝胶、泡沫颗粒和EPS颗粒的一种或其组合。
10.根据权利要求6所述的一种废弃土回填料的轻量化处理固化方法，其特征在于，步骤(2)中搅拌混合时，搅拌桨转速为120-200rpm，持续搅拌6-10min。
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