一种应用于隧道进出口回填的轻质泡沫土及其生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种建筑材料及其生产方法，具体涉及一种应用于隧道进出口回填的 轻质泡沫土及其生产方法。
【背景技术】
[0002] 隧道施工时，隧道的进出口位置由于自然地貌形态是不规则的，开挖时存在较大 的偏压，很容易发生坍塌。为此，常规工法通常需要对进出口位置进行非隧道工程的边坡开 挖和防护，这样不仅加大了开挖难度，更重要的是破坏了自然地貌形态，干扰了自然地质地 理环境的平衡。
[0003] CN102010223B提供了一种早强柔性气泡轻质混凝填土组合物，包括如下重量 份的组分：硅酸盐水泥50~80份，硫铝水泥10~40份，硫酸铬钾0. 3~0. 5份，聚丙烯酰胺 0. 1~0. 3份，可再分散乳胶粉0. 5~1. 5份，复合改性重质碳酸钙5~10份，粉煤灰5~10份，复 合早强稳定乳液1〇~30份，水48~55份。该发明的早强柔性气泡轻质混凝填土组合物，主要 用于隧道、高速公路、地铁、山体滑坡重大工程的抢险工程使用的填土，可大大缩短抢险工 程施工期和增强填土的抗震强度。
[0004] CN101514091B公开了一种气泡轻质混凝土双组分砂浆，包括如下重量份的组 分：普通水泥85~95份，硫酸铬钾0. 3~0. 5份，甲酸钙0. 1~0. 3份，胶冻乳液30~60份，水 2~25份。该发明的气泡轻质混凝土双组分砂浆是多用性砂浆，可以用于隧道、高速公路、地 铁、重大工程的填土和道路修补，使用方便，浇筑过程中可以缩短工期，经济实惠，是真正的 环保型新材料。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种应用于隧道进出 口回填的轻质泡沫土，能够减少不均匀沉降，减小维护费用。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种应用于隧道进出口回 填的轻质泡沫土，由如下重量份的组成原料制成：120~300份水泥，5~60份硅灰粉，5~85 份硅藻土，10~105份粉煤灰，60~250份水，1~5份减水剂，1~3份早强剂，1~3份速凝剂， 0. 0015~0. 005份铝粉，0. 05~0. 20份葡萄糖酸钠，5~25份植物纤维，5~12份发泡剂，2~10份 微沫剂。
[0007] 所述水泥优选为P052. 5、P052. 5R硅酸盐水泥或快凝硅酸盐水泥。
[0008] 所述减水剂优选为萘系减水剂。
[0009] 所述早强剂可采用本领域现有的早强剂，如氯化钙、氯化钠等氯盐类早强剂，或硫 酸钠、硫代硫酸钠等硫酸盐类早强剂；优选的，所述早强剂为氯化钙或硫酸钠。
[0010] 所述发泡剂优选为复合发泡剂，其成分包括动物蛋白和植物蛋白，以及松香皂、双 氧水和铝粉中的一种或多种。
[0011] 所述微沫剂优选为将发泡剂与水进行1 :1800稀释，并通过柱塞栗进行微量发泡 制得。
[0012] 本发明还提供了一种上述应用于隧道进出口回填的轻质泡沫土的生产方法，包括 以下步骤： 1) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，通过变频器控制水栗的抽水量、搅拌机的搅拌 速度和输送机的输送速度，通过管道向搅拌机内加所述配比的水，同时，按所述配比向搅拌 机内加人水泥、硅灰粉、硅藻土、粉煤灰、减水剂、早强剂、速凝剂、铝粉、葡萄糖酸钠和植物 纤维，通过搅拌机进行搅拌，利用变频器控制搅拌速度，确保无水泥团即可进行浇筑施工， 其中，水栗、搅拌机和输送机的输入频率均控制在0~70HZ范围内； 2) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，通过柱塞栗和空压机将微沫剂制成泡沫； 3) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，启动抽浆程序，变频器控制抽浆的速度，以控制 最终成品的容重； 4) 在自动化发泡水泥设备主机控制下，按所述配比分别将步骤1)制备的浆料和步骤 2)制备的泡沫输送到混合器内均匀混合制得轻质泡沫土混合浆料。
[0013] 本发明轻质泡沫土利用高标号或特种水泥作为固结材料，使轻质泡沫土在同等密 度下提高强度，进而满足承载力，同样，在满足同等强度下，可以大大降低产品的密度。添加 减水剂，减水剂分子中的憎水基团定向吸附于水泥质点表面，亲水基团指向水溶液，在水泥 颗粒表面形成单分子或多分子吸附膜，在电斥力作用下，使原来水泥加水后由于水泥颗粒 间分子凝聚力等多种因素而形成的絮凝结构打开，把被束缚在絮凝结构中的游离水释放出 来，这就是由减水剂分子吸附产生的分散作用。水泥加水后，水泥颗粒被水湿润，湿润愈好， 在具有同样工作性能的情况下所需的拌和水量也就愈少，且水泥水化速度亦加快。添加早 强剂，能增加水泥矿物的溶解度，加速水泥矿物的水化速度，从而提高轻质泡沫土的强度。 添加速凝剂，可以提高产品的凝结速度，减少沉降。通过采用HT复合发泡剂使泡沫更加稳 定，泡孔均匀坚韧，防止泡沫消泡带来的收缩沉降。
[0014] 本发明轻质泡沫土对隧道进出口进行回填，由于本发明轻质泡沫土的高强度、快 凝结、沉降量小、施工速度快等特点，在地铁隧道进出口位置预先设置一定形状的轻质泡沫 土填筑体，可避免常规工法的缺陷，从而高效缓解隧道进出口开挖的偏围压，避免隧道口坍 塌，尽可能维持自然地质地理环境平衡，环保优势明显，并可作为隧道进出口的附属构造景 观。
[0015] 本发明轻质泡沫土为发明人经过多年研究和探索制备的新型轻质泡沫土材料，有 效提升地铁结构的安全性，控制沉降与不均匀沉降，缩短施工工期，减少工后维修费用；而 且本发明生产填筑材料的方法，工艺简单，操作简便，通过专用设备-自动化发泡水泥设备 主机，有效地实现了自动发泡、自动计量、自动配比的全自动一体化生产，通过自动化控制， 高效率、低成本地完成了双发泡泡沫混凝土的生产施工，有效地解决了发泡水泥现场施工 容重不准，自动化程度低的技术难题，使施工更加方便，操作更加简单，产品质量更加标准。
【具体实施方式】
[0016] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0017] 本发明所提供的应用于隧道进出口回填的轻质泡沫土，由如下重量份的组成原料 制成：120~300份水泥，5~60份硅灰粉，5~85份硅藻土，10~105份粉煤灰，60~250份水，1~5 份减水剂，1~3份早强剂，1~3份速凝剂，0. 0015~0. 005份铝粉，0. 05~0. 20份葡萄糖酸钠， 5~25份植物纤维，5~12份发泡剂，2~10份微沫剂。
[0018] 本发明中水泥优选为P052. 5、P052. 5R硅酸盐水泥或快凝硅酸盐水泥。
[0019] 本发明中所述减水剂优选为萘系减水剂。
[0020] 本发明中所述早强剂可采用本领域现有的早强剂，如氯化钙、氯化钠等氯盐类早 强剂，或硫酸钠、硫代硫酸钠等硫酸盐类早强剂；优选的，所述早强剂为氯化钙或硫酸钠。
[0021] 本发明中所述速凝剂可采用本领域现有的速凝剂。
[0022] 本发明中所述发泡剂优选为复合发泡剂，更优选为HT复合发泡剂，其是本申请人 多年的研究成果，目前在市场上已经公开出售，其成分包括动物蛋白和植物蛋白，以及松香 皂、双氧水和铝粉中的一种或多种。
[0023] 本发明中所述微沫剂是将发泡剂与水进行1 :1800稀释，并通过柱塞栗进行微量 发泡制得。
[0024] 本发明所用的水泥、硅灰粉、硅藻土、粉煤灰、减水剂、早强剂、速凝剂、铝粉、葡萄 糖酸钠、植物纤维、发泡剂各种原材料均为本领域的常规材料，均可通过市售或现有技术制 备获得。
[0025] 本发明还提供了一种上述应用于隧道进出口回填的轻质泡沫土的生产方法，包括 以下步骤： 1) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，通过变频器控制水栗的抽水量、搅拌机的搅拌 速度和输送机的输送速度，通过管道向搅拌机内加所述配比的水，同时，按所述配比向搅拌 机内加入水泥、硅灰粉、硅藻土、粉煤灰、减水剂、早强剂、铝粉、葡萄糖酸钠和植物纤维，通 过搅拌机进行搅拌，利用变频器控制搅拌速度，确保无水泥团即可进行浇筑施工，其中，水 栗、搅拌机和输送机的输入频率均控制在〇~70HZ范围内； 2) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，通过柱塞栗和空压机将微沫剂制成泡沫； 要求泡沫尽量干燥、均匀、有韧性，通过变频器控制泡沫液的多少，柱塞栗将泡沫液抽 到管道内，同时，空压机给管道提供气体，气体的大小通过球阀控制，泡沫液遇到气体的作 用，并通过钢丝球过滤器产生泡沫； 3) 利用自动化发泡水泥设备主机控制，启动抽浆程序，变频器控制抽浆的速度 (0~70HZ)，以控制最终成品的容重； 抽浆变频器主要的作用就是控制抽浆量的大小，如果出来的成品容重不够，就可以提 高变频器的参数值也就是赫兹数，可以在单位时间内，增大水泥浆体的量，相反，如果容重 大了，就可以降低变频器的参数值； 4) 在自动化发泡水泥设备主机控制下，按所述配比分别将步骤1)制备的浆料和步骤 2)制备的泡沫输送到混合器内均匀混合制得轻质泡沫土混合浆料。
[0026] 本发明所述混合器，是一种简易的混合设备，内设狼牙棒，泡