一種應(yīng)用于地鐵車站頂板回填的輕質(zhì)泡沫土及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種建筑材料，具體涉及一種應(yīng)用于地鐵車站頂板回填的輕質(zhì)泡沫土 及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軌道交通建設(shè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的填充材料常規(guī)為土、沙、石或混凝土，因其自重較大，所 需要的承載結(jié)構(gòu)承載力也較大，尤其是在車站頂板防水層驗(yàn)收合格后，需要進(jìn)行回填，一般 回填高度在50cm內(nèi)使用人工回填和人工壓實(shí)。由于地鐵頂板工程的復(fù)雜性和歷史性，同時(shí) 隨著高層建筑和地下空間的發(fā)展，建筑密布、管線復(fù)雜、場地狹窄等都對地鐵車站頂板回填 問題提出了更高的技術(shù)和施工要求。傳統(tǒng)回填工藝容易造成回填土質(zhì)不良、回填不密實(shí)、邊 坡塌方、塌方成彈簧土等問題，嚴(yán)重影響地鐵行駛安全和使用壽命。若遇無法增加承載結(jié)構(gòu) 承載力或增加不便的情況，則需考慮輕質(zhì)填充方案。
[0003] CN 201010264056. X提供了一種泡沫混凝土及制備方法，屬于建筑材料及施工技 術(shù)領(lǐng)域。它包括組份為：水泥、礦石粉、粉煤灰和水，還包括防水劑、纖維、輔料和發(fā)泡劑； 按重量份數(shù)將水泥50-200,礦石粉10-100,粉煤灰10-150,水60-250,防水劑0-3,纖維 0. 3-1，輔料0. 1-3放入容器內(nèi)，用攪拌器攪拌均勻后，倒入發(fā)泡劑6-20混合攪拌，迅速 攤鋪至施工面，待自然流平，靜置后2-30分鐘內(nèi)發(fā)泡完畢，24小時(shí)后達(dá)到強(qiáng)度，經(jīng)養(yǎng)護(hù) 后形成成形的泡沫混凝土。本發(fā)明強(qiáng)度高，質(zhì)量輕，導(dǎo)熱系數(shù)低，配方簡單，施工方便； 利用工礦廢料，降低成本，能部分代替聚苯乙烯泡沫板、擠塑板和保溫體系漿料顆粒保溫 板。適用于現(xiàn)場樓面、樓頂?shù)呐菽炷帘叵到y(tǒng)施工和工廠內(nèi)用模具生產(chǎn)泡沫混凝土塊 和保溫板材。
[0004] CN 201110263474. 1公開了一種超輕聚合物泡沫混凝土和該泡沫混凝土的制備方 法。和傳統(tǒng)的泡沫混凝土一樣，發(fā)泡劑和混凝土中的輔料對泡沫混凝土的品質(zhì)至關(guān)重要。本 發(fā)明同樣是采用發(fā)泡劑與水泥漿混合澆鑄制得發(fā)泡混凝土，所述發(fā)泡劑配方主要成分為雙 氧水。因水泥水化放熱，混合物中的雙氧水產(chǎn)生了大量氣體、輔以穩(wěn)泡劑硬脂酸鈉，得到超 輕質(zhì)的泡沫混凝土。原料中還包含輔料聚乙烯醇，可以明顯改善本發(fā)明所涉及的混凝土的 容重。同時(shí)，調(diào)整原料中碳酸鋰的用量，可以因使用環(huán)境不同而控制混凝土的凝結(jié)硬化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，基于對車站頂板的保護(hù)，提 供一種應(yīng)用于地鐵車站頂板回填的輕質(zhì)泡沫土，并提供其生產(chǎn)方法，不僅能夠滿足地鐵箱 體結(jié)構(gòu)頂板壓彎裂縫寬度及頂板抗壓強(qiáng)度要求，而且流動性好，自密實(shí)性能優(yōu)良。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種應(yīng)用于地鐵車站頂板回 填的輕質(zhì)泡沫土，由如下重量份的組成原料制成：180~380份水泥，10~15份煤矸石，20~40 份?；郀t礦渣，15~20份粉煤灰，15~20份硅灰，50~300份水，5~8份減水劑，2~40份復(fù)合 纖維，8~12份發(fā)泡劑，1~5份微沫劑。
[0007] 所述復(fù)合纖維包括無機(jī)奧米纖維、植物纖維、合金型纖維中的一種或多種。
[0008] 所述水泥優(yōu)選為P042. 5或P052. 5普通硅酸鹽水泥。
[0009] 所述煤矸石優(yōu)選為氧化鋁含量較高的矸石。
[0010] 所述減水劑優(yōu)選為氨基磺酸鹽聚合物。
[0011] 所述發(fā)泡劑可采用雙氧水發(fā)泡劑、動物發(fā)泡劑或復(fù)合發(fā)泡劑，優(yōu)選采用復(fù)合發(fā)泡 劑。
[0012] 所述微沫劑優(yōu)選為將發(fā)泡劑與水進(jìn)行I :1800稀釋，并通過柱塞栗進(jìn)行微量發(fā)泡 制得。
[0013] 上述應(yīng)用于地鐵車站頂板回填的輕質(zhì)泡沫土的生產(chǎn)方法，包括以下步驟： 1) 利用自動化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，通過變頻器控制水栗的抽水量、攪拌機(jī)的攪拌 速度和輸送機(jī)的輸送速度，通過管道向攪拌機(jī)內(nèi)加所述配比的水，同時(shí)，按所述配比向攪拌 機(jī)內(nèi)加入水泥，煤矸石，?；郀t礦渣，粉煤灰，硅灰，水，減水劑，復(fù)合纖維，通過攪拌機(jī)進(jìn) 行攪拌，利用變頻器控制攪拌速度，確保無水泥團(tuán)即可進(jìn)行澆筑施工，其中，水栗、攪拌機(jī)和 輸送機(jī)的輸入頻率均控制在50~70HZ范圍內(nèi)； 2) 利用自動化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，通過柱塞栗和空壓機(jī)將微沫劑制成泡沫； 3) 利用自動化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，啟動抽漿程序，變頻器控制抽漿的速度，以控制 最終成品的容重； 4) 在自動化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制下，按所述配比分別將步驟1)制備的漿料和步驟 2)制備的泡沫輸送到混合器內(nèi)均勻混合制得混合漿料； 5) 將制備的混合漿料澆注入成型模具即可。
[0014] 本發(fā)明應(yīng)用于地鐵車站頂板回填的輕質(zhì)泡沫土的施工方法是，在完成設(shè)備進(jìn)場、 安裝及頂板清理工作后，可在現(xiàn)場通過上述生產(chǎn)方法制備輕質(zhì)泡沫土，并根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)輕 質(zhì)等載換填方案，采用輕質(zhì)泡沫混凝土等載替換法對箱體結(jié)構(gòu)頂板上部進(jìn)行取土替換，并 對工作面進(jìn)行即時(shí)澆筑，滿足結(jié)構(gòu)頂板相關(guān)要求和規(guī)劃路面高程對填土高度的要求。
[0015] 本發(fā)明的輕質(zhì)泡沫土流動性好，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的垂直或水平輸送，特別適合于作 為地鐵頂板工程的回填用土。本發(fā)明中的水泥優(yōu)選為P042. 5或P052. 5普通娃酸鹽水泥， 使輕質(zhì)泡沫土在同等密度下提高強(qiáng)度，進(jìn)而滿足承載力，同樣，在滿足同等強(qiáng)度下，可以大 大降低產(chǎn)品的密度。
[0016] 減水劑優(yōu)選為氨基磺酸鹽聚合物，這是一種高效減水劑，生產(chǎn)以對氨基苯磺酸鈉、 苯酚為原料經(jīng)加成、縮聚反應(yīng)最終生成具有一定聚合度的大分聚合物，其減水率可高達(dá)30% 到50%，可以解決萘系高效減水劑與水泥相容性問題，該聚合物可以混合木質(zhì)素磺酸鹽，既 降低了泌水率，又提高了減水率，使輕質(zhì)泡沫土在坍落度損失、抗壓強(qiáng)度等方面達(dá)到了更高 標(biāo)準(zhǔn)的高強(qiáng)混凝土要求。在制備過程中添加減水劑，減水劑分子中的憎水基團(tuán)定向吸附于 水泥質(zhì)點(diǎn)表面，親水基團(tuán)指向水溶液，在水泥顆粒表面形成單分子或多分子吸附膜，在電斥 力作用下，使原來水泥加水后由于水泥顆粒間分子凝聚力等多種因素而形成的絮凝結(jié)構(gòu)打 開，把被束縛在絮凝結(jié)構(gòu)中的游離水釋放出來，這就是由減水劑分子吸附產(chǎn)生的分散作用。 水泥加水后，水泥顆粒被水濕潤，濕潤愈好，在具有同樣工作性能的情況下所需的拌和水量 也就愈少，且水泥水化速度亦加快。
[0017] 本發(fā)明在固化材料水泥中添加了粉煤灰作為輔助膠凝材料，以期增強(qiáng)輕質(zhì)泡沫土 的密實(shí)性，提高其強(qiáng)度和抗腐蝕性能，同時(shí)在水泥中摻加了?；郀t礦渣，達(dá)到進(jìn)一步增強(qiáng) 輕質(zhì)泡沫土強(qiáng)度的效果，減水劑的加入可以改善和易性，同時(shí)在水泥被水浸濕后，可以減 少拌合水量，加快水泥的水化速度；無機(jī)奧米纖維和植物纖維可在輕質(zhì)泡沫土中形成均勻 三維亂向分布的增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)體系，可以分散和緩解干縮及溫度變化引起的泡沫土基體內(nèi)部應(yīng) 力，抑制內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，達(dá)到增韌抗裂的目的。現(xiàn)有研究表明，發(fā)泡劑的質(zhì)量對 輕質(zhì)泡沫土的性能影響顯著，高質(zhì)量的泡沫劑可在輕質(zhì)泡沫土中形成孔徑微小的獨(dú)立封閉 的泡沫孔，減少水泥基體中有害大孔和串通孔、不規(guī)則缺陷孔的數(shù)量，提高產(chǎn)品的強(qiáng)度、熱 工性能等；基于預(yù)混料性能的研究，本發(fā)明的發(fā)泡劑選用復(fù)合發(fā)泡劑，效果更優(yōu)，孔徑更加 均勻獨(dú)立，繼而提高輕質(zhì)泡沫土的強(qiáng)度。
[0018] 煤矸石和硅灰主要是為了改善水泥的性能，調(diào)整強(qiáng)度等級，這兩種均屬于非活性 材料，可以降低水化熱減少堿骨料反應(yīng)的發(fā)生擴(kuò)大應(yīng)用范圍，煤矸石是采煤過程和洗煤過 程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑 灰色巖石。包括巷道掘進(jìn)過程中的掘進(jìn)矸石、采掘過程中從頂板、底板及夾層里采出的矸石 以及洗煤過程中挑出的洗矸石，方案中優(yōu)選氧化鋁含量較高的矸石；硅灰是鐵合金在冶煉 硅鐵和工業(yè)硅時(shí)，礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強(qiáng)的Si02和Si氣體，氣體排放后與空氣 迅速氧化冷凝沉淀而成，是大工業(yè)冶煉中的副產(chǎn)物，硅灰中細(xì)度小于1 μ m的占80%以上，平 均粒徑在0. 1~0. 3 μm，比表面積為：20~28m2/g。其細(xì)度和比表面積約為水泥的80~ 100倍，粉煤灰的50~70倍，除了主要成分Si02外，還含有數(shù)量不等的Fe203、CaO、MgO、 A1203和微量稀有