專利名稱：水中空洞填充輕質(zhì)材料及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明水中空洞填充輕質(zhì)材料及制作方法屬于建筑材料領(lǐng)域。特別是涉及 一種填充隧道空洞中使用的輕質(zhì)材料及制作方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)目前共有鐵路、公路隧道一萬(wàn)多座(不包括地鐵隧道)，總長(zhǎng)度超過(guò)六 千公里，是世界上隧道和地下工程最多、最復(fù)雜、發(fā)展最快的國(guó)家。但大部分隧 道采用的是拱形結(jié)構(gòu)，襯砌體背后使用水泥砂漿進(jìn)行注漿處理，由于槳體材料容 重大、泌水性大，注漿無(wú)法飽滿，襯砌體背后特別是在拱的頂部普遍存在著空洞， 導(dǎo)致襯砌體整體受力失衡，加上空洞的積水，圍巖的變形、風(fēng)化及脫落等，導(dǎo)致 襯砌體局部變形、開(kāi)裂、滲漏水甚至塌陷等病害的發(fā)生，這是目前國(guó)內(nèi)外正在運(yùn) 營(yíng)中的隧道幾乎普遍存在的通病，每年都要為此付出高昂的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。為解 決這些隧道病害，不少專家開(kāi)發(fā)出了各種注漿工法，如水泥類，效果不佳，如化 學(xué)注漿類，價(jià)格過(guò)于昂貴。因此，研究容重小，泌水性小，在水中施工不發(fā)生材 料的離析、消泡等現(xiàn)象，可定點(diǎn)注漿，即材料自身沒(méi)有流動(dòng)性，在注入壓力的作 用下表現(xiàn)為流體的性質(zhì)，價(jià)格相對(duì)便宜的新型填料對(duì)消除空洞填充、特別是隧道 養(yǎng)護(hù)具有十分重要的意義，它將提高隧道的使用壽命，減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，產(chǎn)生 顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種容重小，泌水性小， 在水中施工不發(fā)生材料的離析、消泡等現(xiàn)象，材料自身沒(méi)有流動(dòng)性，在注入壓力 的作用下表現(xiàn)為流體的性質(zhì)，價(jià)格低的水中空洞填充輕質(zhì)材料及制作方法。
本發(fā)明是在氣泡輕質(zhì)土中均勻地添加一種高效的可塑劑后，輕質(zhì)土中的自 由水與可塑劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成結(jié)晶水，流動(dòng)性良好的輕質(zhì)土瞬時(shí)失去流動(dòng)性， 變成可塑狀的膠狀體，如"果凍"狀，輕質(zhì)土中各氣泡中的空氣被膠狀體"密 實(shí)地"包裹著。此時(shí)的混合料處于固態(tài)與液態(tài)的中間領(lǐng)域、其自身沒(méi)有流動(dòng)性、 在注入泵的壓力作用下呈現(xiàn)液體的性質(zhì)，即使在流動(dòng)的水中也不會(huì)出現(xiàn)材料的離 析及消泡現(xiàn)象，同時(shí)確?？斩礉{體飽滿?？勺鳛樗淼雷{的替代材料。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到的，它是由包含有水泥，細(xì)砂，粉煤灰， 水泥添加劑，氣泡及可塑劑組成，各組成部分的重量百分比為 水泥15. 0 65. 0%; 細(xì)砂20. 0 70. 0%; 粉煤灰0 15.0%; 水泥添加劑0 2.0%; 可塑劑1 18%; 發(fā)泡劑0 0.3%。
水泥系指標(biāo)號(hào)為325#或425#的普通硅酸鹽水泥，也可采用其他同標(biāo)號(hào)的水泥。
細(xì)砂及粉煤灰的直徑不宜大小4mm。
水泥添加劑系指市場(chǎng)上通用的各種水泥添加劑，包括減水劑、速凝劑等，根 據(jù)工程需要進(jìn)行適量的添加。
可塑劑是將輕質(zhì)土中的自由水變成結(jié)晶水，使流動(dòng)性良好的輕質(zhì)土變成可 塑狀的膠狀體，如鋁酸鹽，水玻璃，粘土礦物質(zhì)，吸水性高分子聚合物等。 發(fā)泡劑系指市場(chǎng)上出售的用于泡沫混凝土、氣泡輕質(zhì)土的發(fā)泡劑。 在混合料中加入氣泡，氣泡采用預(yù)先發(fā)泡的方式制備，氣泡的孔徑大小在
30 500戶，孔隙均勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/m3，加入的氣泡在混合
料中應(yīng)均勻分布，根據(jù)成品的力學(xué)指標(biāo)要求決定氣泡的用量，占成品體積的0 70%。
本發(fā)明的制作方法是將水泥，細(xì)砂，粉煤灰，水泥添加劑，氣泡及可塑劑按 要求的比例確定各組成材料，其重量百分比為 水泥15. 0 65.0%; 細(xì)砂20. 0 70. 0%; 粉煤灰0 15.0%; 水泥添加劑0 2.0%: 可塑劑1 18%; 發(fā)泡劑0 0.3%。
在常溫下將各成份混合、加入適量的水進(jìn)行攪拌，在混合料被均勻攪拌后，
將預(yù)先發(fā)泡的氣泡加入混合料再次攪拌，氣泡的孔徑大小在30 500戸，孔隙均 勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/m3，加入的氣泡在混合料中均勻分布，攪拌時(shí)間10秒 3分鐘，通過(guò)一個(gè)特制的高壓噴霧設(shè)備使可塑劑與氣泡輕質(zhì)土在出漿 口再次混合生成膠狀材料。
本發(fā)明容重小，泌水性小，填充消除空洞、特別是隧道養(yǎng)護(hù)具有十分重要 的意義，價(jià)格相對(duì)便宜，將提高隧道的使用壽命，減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，可作為水 中空洞填充材料。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施方式
如下。
實(shí)施例1 :
將水泥27.1%,粉煤灰5.4%，細(xì)砂65.1%,水泥添加劑0.3%,可塑 劑鋁酸鹽2.2%，按重量百分比在常溫下將各成份混合、加入水?dāng)嚢?，在混?料被均勻攪拌后，將預(yù)先發(fā)泡的占成品體積的10%的氣泡加入混合料再次攪拌， 氣泡的孔徑大小在30 500/^7，孔隙均勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/nf，
加入的氣泡在混合料中均勻分布，攪拌時(shí)間控制在10秒 3分鐘內(nèi)，通過(guò)一個(gè)高 壓噴射設(shè)備使可塑劑與氣泡輕質(zhì)土在出槳口再次混合生成膠狀材料。 實(shí)施例2:
將水泥32.3%，粉煤灰6.5%，細(xì)砂58.2%，水泥添加劑0.3%，可塑
劑水玻璃2.6%，按重量百分比在常溫下將各成份混合、加入水?dāng)嚢瑁诨旌?br> 料被均勻攪拌后，將預(yù)先發(fā)泡的占成品體積的10%的氣泡加入混合料再次攪拌， 氣泡的孔徑大小在30 500，，孔隙均勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/ni3，
加入的氣泡在混合料中均勻分布，攪拌時(shí)間控制在10秒 3分鐘內(nèi)，通過(guò)一個(gè)高 壓噴射設(shè)備使可塑劑與氣泡輕質(zhì)土在出漿口再次混合生成膠狀材料。 實(shí)施例3:
將水泥37.5%，粉煤灰7.5%,細(xì)砂51.5%，水泥添加劑0.4%，型號(hào) 為czp-ksj001的粘土礦物質(zhì)可塑劑3.0%，按重量百分比在常溫下將各成份混 合、加入水?dāng)嚢瑁诨旌狭媳痪鶆驍嚢韬?，將預(yù)先發(fā)泡的占成品體積的10%的氣
泡加入混合料再次攪拌，氣泡的孔徑大小在30 500/zm，孔隙均勻分布，氣泡的
容重在0.2 0. 8kN/m3，加入的氣泡在混合料中均勻分布，攪拌時(shí)間控制在10秒 3分鐘內(nèi)，通過(guò)一個(gè)高壓噴射設(shè)備使可塑劑與氣泡輕質(zhì)土在出漿口再次混合生成 膠狀材料。
權(quán)利要求
1、一種水中空洞填充輕質(zhì)材料，其特征是包含有水泥，細(xì)砂，粉煤灰，水泥添加劑，氣泡及可塑劑組成，各組成部分的重量百分比為水泥15.0～65.0％；細(xì)砂20.0～70.0％；粉煤灰0～15.0％；水泥添加劑0～2.0％；可塑劑1～18％；發(fā)泡劑0～0.3％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水中空洞填充輕質(zhì)材料，其特征是混合料中的氣泡采用預(yù)先發(fā)泡的方式制備，氣泡的孔徑大小在30 500/^7，孔隙均勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/m3，占成品體積的0 70% 。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的水中空洞填充輕質(zhì)材料，其特征是可塑劑是鋁酸 鹽或水玻璃或粘土礦物質(zhì)或吸水性高分子聚合物。
4、 一種水中空洞填充輕質(zhì)材料的制作方法，其特征是將水泥，細(xì)砂，粉煤 灰，水泥添加劑，可塑劑及氣泡按重量百分比確定各組成材料水泥15. 0 65. 0%;細(xì)砂20.0 70.0%;粉煤灰0 15.0%; 水泥添加劑0 2.0%; 可塑劑1 18%; 發(fā)泡劑0 0.3%，在常溫下將各成份混合、加入適量的水進(jìn)行攪拌，在混合料被均勻攪拌后，將預(yù)先發(fā)泡的氣泡加入混合料再次攪拌，氣泡的孔徑大小在30 500/zw，孔隙均勻分布，氣泡的容重在O. 2 0. 8kN/m 加入的氣泡在混合料中均勻分布，攪拌 時(shí)間10秒 3分鐘，通過(guò)高壓噴霧設(shè)備使可塑劑與氣泡輕質(zhì)土在出漿口再次混合 生成膠狀材料。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水中空洞填充輕質(zhì)材料的制作方法，其特征是可 塑劑是鋁酸鹽或水玻璃或粘土礦物質(zhì)或吸水性高分子聚合物。
全文摘要
本發(fā)明水中空洞填充輕質(zhì)材料及制作方法屬于建筑材料領(lǐng)域。它是由包含有水泥，細(xì)砂，粉煤灰，水泥添加劑，氣泡及可塑劑組成，各組成部分的重量百分比為水泥15.0～65.0％；細(xì)砂20.0～70.0％；粉煤灰0～15.0％；水泥添加劑0～2.0％；可塑劑1～18％；發(fā)泡劑0～0.3％。在混合料中加入氣泡，氣泡采用預(yù)先發(fā)泡的方式制備，氣泡的孔徑大小在30～500μm，氣泡的容重在0.2～0.8kN/m³，占成品體積的0～70％。本發(fā)明容重小，泌水性小，填充消除空洞、特別是隧道養(yǎng)護(hù)具有十分重要的意義，價(jià)格相對(duì)便宜，將提高隧道的使用壽命，減少維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，可作為水中空洞填充材料。
文檔編號(hào)E21D15/00GK101100946SQ200710028429
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月5日
發(fā)明者陳忠平 申請(qǐng)人:陳忠平