專利名稱：一種輕質(zhì)土工合成材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬道路工程材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以工業(yè)廢渣及廢棄泡沫塑料為主要原料的新型輕質(zhì)土工合成材料及其制備方法。
提高軟土路基的穩(wěn)定性，可采用兩種方法，一種是采取施工處理路基的方法，另一種是采用輕質(zhì)路基材料。目前工程上常用的是前一種方法，它可分為兩類一類是沉降處理，包括加速固結(jié)沉降和減小總沉降量兩方面；另一類是穩(wěn)定處理，采用換填土、反壓護道、擠實砂樁、石灰(或水泥)樁等措施增加抗滑阻力。但上述方法因工期、造價、環(huán)境、資源和技術(shù)方面的限制，要從根本上提高濕軟粘土的穩(wěn)定性是比較困難的。目前也有采用粉煤灰作為輕質(zhì)材料替代粘土作路基的作法；國外也有用大塊硬質(zhì)泡沫塑料用作地基材料的報道，但是，由于這些材料沒有水硬性或水硬性很小，很難真正提高地基的穩(wěn)定性。
本發(fā)明是利用粉煤灰的活性效應，以廢棄泡沫塑料制成輕質(zhì)填料，摻入活性添加劑，制成具有一定強度的輕質(zhì)膠凝材料制品并將之用作公路路基材料，亦稱其為輕質(zhì)土工合成材料。
本發(fā)明提出的新型輕質(zhì)土工合成材料，以粉煤灰和泡沫塑料為主要成分，輔之以活性成分并加水攪拌制成，具體配方如下膠凝材料組成
水泥0-100％以上按重量百分比計，兩者之和為100％；活化劑及水消石灰 0-100％氯化鈣 0-10％硫酸鈉 0-10％水化硅酸鈉 0-20％二水石膏0-50％減水劑 0-5％水 20-60％以上活化劑各組份及水按膠凝材料總量為基數(shù)的重量百分比計，其中消石灰、氯化鈣、硫酸鈉和二水石膏的摻量分別以Ca(OH)2、CaCl2、Na2SO4和CaSO4的含量計，水化硅酸鈉按固體含量計。
填料土 0-100％聚苯乙烯泡沫塑料粒子(EPS)0-5.0L/kg粘土摻量按膠凝材料總量為基數(shù)的重量百分比計；EPS用量按每千克膠凝材料中加入的體積計。
上述輕質(zhì)土工合成材料，其中EPS的摻量更為合適的比例為1.6-5.0L/kg。計量方式同前。
上述輕質(zhì)土工合成材料，各組份較為合適的配方比例如下膠凝材料組成粉煤灰 40-70％水泥 60-30％以上按重量百分比計，兩者之和為100％；活化劑及水消石灰 5-40％氯化鈣 1-3％硫酸鈉 1-8％水化硅酸鈉 1-15％二水石膏 5-40％
減水劑0-5％水25-50％填料土 0-50％聚苯乙烯泡沫塑料粒子(EPS)1.6-5.0L/kg各組分的計量方式同前。
對各組分材料品質(zhì)的要求如下粉煤灰各種等級的低鈣粉煤灰、高鈣粉煤灰。
水泥普硅水泥或礦渣水泥，標號32.5或42.5較好。
消石灰生石灰必須充分消解后使用，大于2.5mm未消解顆粒的含量應小于40％；CaO+MgO含量必須大于40％；消石灰的含水量宜控制在20-30％。
氯化鈣、水化硅酸鈉(水玻璃)、硫酸鈉(元明粉或芒硝)工業(yè)級及以上等級；水玻璃的模數(shù)范圍為0-4.0。
石膏普通二水石膏。
減水劑普通減水劑或高效減水劑。
對廢棄聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)粒子的要求由聚苯乙烯泡沫塑料直接破碎得到，粒徑范圍0.5-10mm。
上述輕質(zhì)木工合成材料制備步驟如下按上述重量配比分別稱取膠凝材料、活化劑、水及土，量取所需EPS粒子體積；膠凝材料、活化劑倒入攪拌機中，加水攪拌均勻；加入EPS粒子，再攪拌均勻即可。
本發(fā)明材料主要由工業(yè)廢渣、廢棄泡沫塑料或輕質(zhì)無機填料組成，由于該材料具有水硬性，因而不易被壓縮且在水中具有較高的穩(wěn)定性，由于本身質(zhì)量較輕，當該材料用作路基材料時，不會因自重而產(chǎn)生變形，同時也可以大大提高路基抵抗各種行車載荷作用下的變形能力。另外，由于采取澆筑成型的方法，不需壓實，不會因壓實不勻而引起路基沉降不均，在施工工藝方面有利于保證路基的穩(wěn)定性。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、采用該種新型輕質(zhì)材料作路基后，可減少路面不均勻沉降、橋頭跳車等病害，可提高道路質(zhì)量并延長道路的使用壽命、減少道路的維護費用。
2、本發(fā)明采用工業(yè)廢渣為主要原料，可節(jié)省大量的土地資源。
3、該種路基材料采用澆筑成型方式，不需壓實，可縮短工期。
4、該材料可處置大量的工業(yè)廢渣和生活廢棄物，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
具體實施例方式
實施例1、各組分配比如下粉煤灰(高鈣II級灰) 900g水泥(標號32.5) 100g消石灰 300g氯化鈣 30g硫酸鈉 20g二水石膏 80g水 330gEPS粒子1.6L按前述步驟制備，即得所需材料。
性能容重(kg/m3)88028天抗壓強度(MPa) 1.5強度軟化系數(shù)0.95吸水率(％)(48hr)15％實施例2、各組分配比如下粉煤灰(統(tǒng)干灰) 800g水泥(標號32.5) 200g二水石膏50g消石灰 300g水化硅酸鈉(模數(shù)＝2.0) 50g高效減水劑 10g水 380gEPS粒子 2.5L按前述步驟制備，即得所需材料。
性能容重(kg/m3)75028天抗壓強度(MPa) 0.75強度軟化系數(shù)0.80
吸水率(％) 22％實施例3、各組分配比如下粉煤灰(高鈣II級灰) 900g水泥(標號32.5) 100g二水石膏50g消石灰 200g氯化鈣 20g水化硅酸鈉 50g普通減水劑 5g水 450g粘土200gEPS粒子 4.5L按前述步驟制備，即得所需材料。
性能容重(kg/m3)80028天抗壓強度(MPa) 0.9強度軟化系數(shù)0.78吸水率(％) 20％
權(quán)利要求
1.一種輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于以粉煤灰和泡沫塑料為主要成分，輔之以活性成分并加水攪拌制成，具體配方如下膠凝材料組成粉煤灰 0-100％水泥 0-100％以上按重量百分比計，兩者之和為100％；活化劑及水消石灰 0-100％氯化鈣 0-10％硫酸鈉 0-10％水化硅酸鈉 0-20％二水石膏 0-50％減水劑 0-5％水 20-60％以上活化劑各組份及水按膠凝材料總量為基數(shù)的重量百分比計，其中消石灰、氯化鈣、硫酸鈉和二水石膏的摻量分別以Ca(OH)2、CaCl2、Na2SO4和CaSO4的含量計，水化硅酸鈉按固體含量計；填料土 0-100％聚苯乙烯泡沫塑料粒子(EPS)0-5.0L/kg粘土摻量按膠凝材料總量為基數(shù)的重量百分比計；EPS用量按每千克膠凝材料中加入的體積計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于EPS的摻量比例為1.6-5.0L/kg。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于各組分的配比如下膠凝材料組成粉煤灰40-70％水泥 60-30％以上按重量百分比計，兩者之和為100％；活化劑及水消石灰 5-40％氯化鈣 1-3％硫酸鈉 1-8％水化硅酸鈉 1-15％二水石膏 5-40％減水劑 0-5％水 25-50％填料土 0-50％聚苯乙烯泡沫塑料粒子(EPS)1.6-5.0L/kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于粉煤灰采用低鈣粉煤灰或高鈣粉煤灰。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于水泥采用普硅水泥或礦渣水泥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于生石灰經(jīng)消解后，大于2.5mm未消解顆粒的含量小于40％，CaO+MgO含量大于40％，消石灰的含水量為20-30％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕質(zhì)土工合成材料，其特征在于聚苯乙烯泡沫塑料粒子由廢棄聚苯乙烯泡沫塑料直接破碎得到，粒徑為0.5-10mm。
8.一種如權(quán)利要求1所述的土工合成材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下各組份按重量配比分別稱取膠凝材料、活化劑、水及土，量取所需EPS粒子體積；膠凝材料、活化劑倒入攪拌機中，加水攪拌均勻；加入EPS粒子，再攪拌均勻即可。
全文摘要
本發(fā)明為一種新型輕質(zhì)土工合成材料及其制備方法，它以工業(yè)廢渣及廢棄泡沫塑料為主要原料，加入活化劑和水攪拌制成。該材料強度高、水硬性好、抗變形能力強，是一種比較理想的路基材料，可廣泛用于沿江、沿海軟土地基地區(qū)的道路建設。
文檔編號C04B28/02GK1458106SQ03129000
公開日2003年11月26日 申請日期2003年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者楊錢榮 申請人:同濟大學