本发明涉及一种磷酸镁胶凝材料在道路中的施工方法。
背景技术：
我国西部地区，地貌以山地为主，在山区修建高速公路，受到地形、地貌、水文地质条件的限制，不可避免的需要对原有路基进行高填方扩建施工；同时为了满足国家整体的规划要求，及更好的利用好开挖的土方资源，在进行高速公路改扩建时会越来越多的采用高填方路基的形式。在山区高等级公路中，填方和挖方路基占到80％，其中超过20m的高填方路堤不在少数。而随着国家政策的推动，交通建设发展迅速，在今后的高速公路改扩建中高路堤的结构形式无论是在数量上还是高度上，都将进一步提高，高路堤也将成为路基结构的主要形式。
在高填方路基区域，由于土体竖直压力较大，对其底部基槽承载力要求较高，而且往往由于工期较紧，无法给与其充足的自然沉降时间，致使新修道路容易在使用过程中出现不均匀沉降现象。而轻质泡沫混凝土重量比同体积的混凝土轻，约占30％～50％，可以大大减少相应压力及后期沉降，故采用轻质泡沫混凝土进行公路的高填方应用，可以大规模节省后期的维护成本和保证交通安全。
我国每年拆除建筑垃圾约为1亿吨，其中34％是废弃混凝土，则由此产生的废弃混凝土就有3400万吨，除此之外还有新建房屋产生4000万吨的建筑垃圾所产生的废弃混凝土，所以如何利用废弃混凝土就成了一个研究热点。过去，大多数关于废弃混凝土的研究都集中在利用废弃混凝土骨料制备再生骨料的研究上，利用废弃混凝土中的粉料的研究则很少有报道。
磷酸镁胶凝材料最早是在1939年被prosen发现并用于铸造行业中，又称之为化学结合磷酸盐胶凝材料。通常由重烧mgo、磷酸盐以及缓凝剂按一定比例反应制成。由于其具有强度生成早、强度高、黏结性好、耐久性好、体积稳定性好、环境温度适宜性强、ph值低、与纤维的相容性好、与生物相容性好等优点，被中外学者广泛研究并应用。但目前，磷酸镁胶凝材料的制备成本较高，其力学性能仍有待进一步改善。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种磷酸镁胶凝材料在道路中的施工方法。
本发明所采取的技术方案是：
一种磷酸镁胶凝材料在道路中的施工方法，包括以下步骤：
1)施工场地准备：平整、清理施工场地，用模板分隔场地成若干块施工区域；
2)制备磷酸镁水泥料浆：在搅拌机中，将磷酸二氢钾、重烧氧化镁、废弃混凝土粉料、聚磷酸钠、粉煤灰和矿粉混合成干料，再与水混合，得到磷酸镁水泥料浆；
3)制备泡沫：在发泡机中，将混凝土发泡剂和水混合配制发泡剂溶液，催生发泡剂溶液发泡，得到泡沫；
4)制备泡沫磷酸镁混凝土：将磷酸镁水泥料浆和泡沫混合，得到泡沫磷酸镁混凝土；
5)泡沫磷酸镁混凝土浇注：将泡沫磷酸镁混凝土用管道泵送至施工区域，通过泡沫磷酸镁混凝土的自流进行浇注；
6)泡沫磷酸镁混凝土养护：待泡沫磷酸镁混凝土终凝后，进行洒水养护。
步骤1)中，模板的高度<1m，每块施工区域的面积<400m2。
步骤2)中，磷酸二氢钾、重烧氧化镁、废弃混凝土粉料、聚磷酸钠、粉煤灰和矿粉的质量比为(14～16)：(23～25)：(28～32)：1：(28～32)：(18～22)；磷酸镁水泥料浆的水含量为35～45wt％。
步骤2)中，废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过180～230目筛网得到的粉料。
步骤2)中，粉煤灰为ⅱ级f类粉煤灰，矿粉为高炉矿渣粉。
步骤3)中，混凝土发泡剂与水的质量比1：(18～20)；催生发泡是通过空气压缩机催生发泡，空气压缩机的工作压力为0.7～0.9mpa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的18～22倍。
步骤4)中，泡沫占泡沫磷酸镁混凝土总体积的60～70％。
步骤4)中，泡沫磷酸镁混凝土的湿密度控制在500kg/m3～600kg/m3。
步骤5)中，管道的出口与泡沫磷酸镁混凝土的浇注面平齐。
步骤6)中，养护的时间不少于10天。
本发明的有益效果是：
本发明大量消耗了废弃混凝土建筑垃圾，并进行了资源化利用，得到的泡沫磷酸镁混凝土可以替代水泥，满足公路高填方的施工要求，可以减少工程中对水泥的消耗，有利于节能减排。
具体实施方式
一种磷酸镁胶凝材料在道路中的施工方法，包括以下步骤：
1)施工场地准备：平整、清理施工场地，用模板分隔场地成若干块施工区域；
2)制备磷酸镁水泥料浆：在搅拌机中，将磷酸二氢钾、重烧氧化镁、废弃混凝土粉料、聚磷酸钠、粉煤灰和矿粉混合成干料，再与水混合，得到磷酸镁水泥料浆；
3)制备泡沫：在发泡机中，将混凝土发泡剂和水混合配制发泡剂溶液，催生发泡剂溶液发泡，得到泡沫；
4)制备泡沫磷酸镁混凝土：将磷酸镁水泥料浆和泡沫混合，得到泡沫磷酸镁混凝土；
5)泡沫磷酸镁混凝土浇注：将泡沫磷酸镁混凝土用管道泵送至施工区域，通过泡沫磷酸镁混凝土的自流进行浇注；
6)泡沫磷酸镁混凝土养护：待泡沫磷酸镁混凝土终凝后，进行洒水养护。
优选的，步骤1)中，模板的高度<1m，每块施工区域的面积<400m2。
优选的，步骤2)中，磷酸二氢钾、重烧氧化镁、废弃混凝土粉料、聚磷酸钠、粉煤灰和矿粉的质量比为(14～16)：(23～25)：(28～32)：1：(28～32)：(18～22)；磷酸镁水泥料浆的水含量为35～45wt％；进一步优选的，步骤2)中，磷酸二氢钾、重烧氧化镁、废弃混凝土粉料、聚磷酸钠、粉煤灰和矿粉的质量比为15：24：30：1：30：20；磷酸镁水泥料浆的水含量为40wt％。
优选的，步骤2)中，废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过180～230目筛网得到的粉料；进一步优选的，步骤2)中，废弃混凝土粉料为建筑用混凝土废弃物经破碎后，再过200目筛网得到的粉料。
优选的，步骤2)中，粉煤灰为ⅱ级f类粉煤灰，矿粉为高炉矿渣粉。
优选的，步骤3)中，混凝土发泡剂与水的质量比1：(18～20)；催生发泡是通过空气压缩机催生发泡，空气压缩机的工作压力为0.7～0.9mpa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的18～22倍；进一步优选的，步骤3)中，混凝土发泡剂与水的质量比1：19；空气压缩机的工作压力为0.8mpa；发泡倍率为发泡剂溶液体积的20倍。
进一步的，步骤3)中，混凝土发泡剂为泡沫轻质土制备使用的常规发泡剂，如松香酸皂类发泡剂、金属铝粉发泡剂、植物蛋白发泡剂、动物蛋白发泡剂、树脂皂类发泡剂、水解血胶发泡剂、石油磺酸铝发泡剂等。
优选的，步骤4)中，泡沫占泡沫磷酸镁混凝土总体积的60～70％。
优选的，步骤4)中，泡沫磷酸镁混凝土的湿密度控制在500kg/m3～600kg/m3。
优选的，步骤5)中，管道的出口与泡沫磷酸镁混凝土的浇注面平齐。
优选的，步骤6)中，养护的时间不少于10天；进一步优选的，步骤6)中，养护的时间为10～14天。
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。
实施例：
1、施工场地准备
场地准备包括：场地平整，清扫场地垃圾及浮尘，清理场地中的浮土，以免影响浇注过后泡沫混凝土与基层的结合力，保持待处理场地干净、平整、坚固和干燥；天气干燥时对场地进行洒水预处理，润湿场地，至少洒两遍，以增加浇注层与基层的结合力，但基层表面不得有明显的积水，以防止基层因吸水过大而造成泡沫混凝土中的泡沫破裂；将施工场地用模板分隔成面积小于400m2的区域，并用模板支架固定模板，防止施工过程中泡沫混凝土的侧压力致使模板倒塌；模板高度根据每次施工需要调整，每次施工高度不超过1m。
2、制备磷酸镁水泥料浆
按质量份，将150份磷酸二氢钾、240份重烧氧化镁、300份磨细成200目的废弃混凝土粉料、10份聚磷酸钠、300份粉煤灰和200份矿粉加入搅拌机中搅拌10～20分钟，搅拌转速控制在20～40r/min，以防止粉体搅拌时扬尘；在初步混合均匀的搅拌桶内加入800份的水，然后开启搅拌机继续搅拌20min，混合成浓度为60％(水含量40％)的磷酸镁水泥料浆。
取市售的42.5级普通硅酸盐水泥与水混合成浓度为60％的对比例水泥料浆，与本实施例的水泥料浆进行对比测试；测试方法为：①分别将浆体灌注在70.7*70.7*70.7mm标准三联试模中，每组样品浇注两组，分别用以测量7天和28天的强度；②将试块放入温度为20℃，相对湿度为90％的标准养护箱中，养护24h后脱模将试块重新放入养护箱中养护至相应龄期，用全自动压力试验机以100n/s的速度测其7天和28天强度，每龄期测试3个试块，取其平均值作为该龄期充填体的单轴抗压强度；强度性能测试结果显示，实施例其7天和28天的单轴抗压强度分别为42.3mpa和46.1mpa，而对比例分别对应为31.3mpa和42.2mpa，可见本实施例胶凝材料的单轴抗压强度明显比对比例的高。
3、制备泡沫
将发泡机的发泡剂进料管接到混凝土发泡剂中，同时接好发泡机的进水管，设定好稀释倍率为20，即发泡剂和水的质量比为1：19，配成发泡剂溶液。然后联接好空气压缩机，设定好空气压缩机的压强为0.8mpa，开始发泡，最终的发泡倍率为20倍，即按体积发泡剂溶液：泡沫＝1：20，泡沫直径为0.5～3mm。
4、制备泡沫磷酸镁混凝土
将步骤2中制备好的磷酸镁水泥料浆通过泵送管道匀速输送进发泡机的水泥料浆进料口，同时将制备好的泡沫输送进发泡机的搅拌仓进行搅拌，待两者混合均匀后，取混合好的泡沫磷酸镁混凝土测量湿密度，控制湿密度在500kg/m3～600kg/m3之间，此时泡沫量占总泡沫磷酸镁混凝土体积的60％～70％。经检测，制备得到的泡沫磷酸镁混凝土其流动度为340～350，可以实现自流输送。
5、泡沫磷酸镁混凝土浇注
将混合好的泡沫磷酸镁混凝土通过管道泵送到步骤1准备好的工作区，管道口与泡沫磷酸镁混凝土的液面平齐，尽量减少泡沫磷酸镁混凝土与空气的接触，防止消泡。待一个预定的工作区浇注高度达到设计高度后，可以提高管道口对泡沫混凝土进行整体扫平，然后停止供料，转移管道去下一个工作区，已浇注的工作区不用进行人工刮平。
6、泡沫磷酸镁混凝土养护
泡沫磷酸镁混凝土终凝后即开始洒水养护，防止泡沫磷酸镁混凝土表面失水干缩开裂。夏季时，每天洒水至少3次；冬季时，养护温度应控制在0～35℃。养护期限不得少于10天，可以适当延长到14天。经过养护后，其强度可达到1mpa以上，满足现场的施工要求。
本发明大量采用固体废弃物制备得到泡沫磷酸镁混凝土，利用了矿粉、粉煤灰的活性，减少了对水泥的需求，也有利于对环境的保护，有利于可持续发展；通过本发明的施工方法，利用湿密度为500kg/m3～600kg/m3之间的泡沫磷酸镁混凝土，可以实现自流平，同时其强度还能达到工程的要求，不用像目前的施工方法，还需要人工去刮平，节省大量的人工，同时提高浇注的效率，缩短施工的工期。