一种粉土—水泥轻质砌块及其制备方法、应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于道路交通工程材料技术领域，设及一种粉±-水泥轻质搁块及其制备 方法、应用。
【背景技术】
[0002] 改革开放W来，我国的公路建设取得了飞速发展，到2003年底，全国公路通车总里 程己达180.98万公里，其中高速公路已近3万公里，二级W上公路24万公里。从运营的高等 级公路特别是高速公路来看，桥头跳车是主要的病害之一。所谓的"桥头跳车"，是指桥梁、 涵桐等构造物本身及台背由于行车荷载和自重的作用而沉降，通常构造物沉降与台背沉降 不一致即产生不均匀沉降，致使台背与构造物连接处的路面出现台阶，从而导致高速行驶 的车辆通过台背回填处产生颠鑛跳跃的现象。桥头跳车是目前公路建设中常见的通病之 一，严重影响了行车舒适性，降低了车辆的行驶速度和道路的通行能力，是道路交通安全的 重要隐患之一，损害了公路的社会效益和经济效益。同时，对桥头路面大量的养护和维修不 仅花费了大量的人力、物力，而且也产生了不良的社会影响。因此，桥头跳车病害己成为公 路建设质量改善和提高的阻碍，也是摆在工程技术人员面前的一大难题。如何有效地控制 桥头跳车、保证公路车辆的交通安全和舒适行驶，对于提高公路的社会效益、降低已建公路 的养护维修费用、改善待建公路的质量都具有十分重要的意义。目前主要从其形成原因采 取预防为主的措施，利用各种轻质填料减轻新填路基的自重，减少新增路基附加应力，减少 沉降，从而降低桥梁与路面之间的沉降差。目前常用的路基回填材料有泡沫塑料颗粒轻质 ±和气泡混合轻质±。但是泡沫塑料颗粒轻质±的浮力抵抗能力差，水位的变动对路基的 稳定性影响大;不能耐高溫;受油污和紫外线的影响大;施工单价较为昂贵；目前对EI^在长 期荷载作用下的性能缺乏深入的了解。而气泡混合轻质±是在现场施工，需要大量模板和 一定的养护时间，延长了工期。
[0003] 粉±是最差的筑路材料之一。因含有较多的粉±粒，干时虽稍有粘结性，但易被压 碎、扬尘大、浸水时很快被湿透，易形成流体状态。现有研究中多通过复渗(如水泥、石灰、消 石灰、粉煤灰等)的方式对粉±进行稳定化处理，但上述方法皆不可避免地存在粉±固化体 干缩较大、易开裂的问题，导致粉±固化体在外界环境条件改变时，易因体积伸缩变化导致 开裂或沉降。
【发明内容】
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[0004] 为解决上述技术的不足，本发明在现有加气混凝±搁块技术的基础上，研究水泥- 粉煤灰-粉±轻质搁块。研究中发现，通过水泥、粉煤灰和发气剂的组合可W有效提高粉± 固化体的压缩模量，克服传统的水泥、石灰、粉煤灰等±壤固化材料存在的压缩模量低，易 开裂的不足，获得粉±搁块自身的压缩量可W忽略不计，消除了路堤本身的沉降；同时，由 于本发明添加了发气剂，获得的粉±-水泥搁块的干体积密度在400~1100kg/m3之间，有 效地减少对路基的附加应力，降低不均匀沉降。
[0005] 具体地，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种粉±-水泥轻质搁块，由W下重量份的原料和水组成:水泥13~56份，粉煤灰 17~19份，粉±15~69份，发气剂0.7~3.6份，稳泡剂1.2份，激发剂为发气剂的6%。
[0007] 本发明中水的加入量根据本领域的公知常识和现场情况进行选择即可。
[0008] 目前，粉±的稳固主要有石灰类、石灰水泥类、石灰水泥纤维类、二灰类等，利用了 水泥的水化凝硬反应、火山灰质材料的火山灰反应、离子交换及絮凝团聚作用等实现固化 处理。但由于粉±自身特殊的工程性质，W及无法准确判断相应的反应和相互的作用的强 弱，常常无法获得预期的性能和稳定性，因此，本发明在大量实验和理论论证的基础上对各 组分的配比进行系统地优化，提供了一种轻质、压缩性小、便于施工、满足强度要求且生产 成本低的搁块及其制造方法。
[0009] 水泥与±拌和后，水泥矿物与±中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶 液中分解出Ca(0H)2并形成其它水化物，它们有的自行继续硬化形成水泥石骨架，有的则与 ±相互作用，依靠比较强的化学键结合，构成结晶网状结构，增加了±的强度和水稳性。
[0010] 其中，当水泥的含量低于13重量份时，搁块强度和模量较低、致密度和体积稳定性 不良。如果水泥的含量高于56重量份，则会导致成本升高。本发明已确认了下述结果:如果 水泥的含量在13重量份W上且56重量份W下的范围时，搁块密度、体积稳定性W及压缩性 能够满足工程需求。
[0011] 粉煤灰中玻璃态的活性氧化娃、氧化侣与水泥浆体中的Ca(0H)2作用生成碱度较 小的二次水化娃酸巧、水化侣酸巧。粉煤灰颗粒和水泥水化产物之间逐步形成牢固联系，从 而导致混凝±强度、不透水性和耐磨性的增长。当粉煤灰的含量低于17重量份时，搁块的经 济性较差，并且容易产生干燥性裂缝。粉煤灰的含量高于19重量份时，导致搁块凝结时间变 长，强度增长缓慢，不利于搁块的生产。因此，本申请中将粉煤灰的加入量限定在19重量份 W下，因此不会产生上述问题。
[0012] 发气剂、稳泡剂和激发剂的复合作用，可W有效调控搁块的凝结时间和干体积密 度，减少对路基的附加应力，降低不均匀沉降，激发粉±中具有潜在胶凝特性矿物的水化活 性。
[0013] 发气剂的含量低于0.7份重量份时，搁块密度较大，难W实现轻质化。如果发气剂 的含量高于3.6重量份时，会导致浆料的孔隙率过高、强度大幅下降，无法满足压缩性和机 械性能的要求。当发气剂含量在0.7重量份W上且3.6重量份W下的范围时，搁块各组分间 相适应性良好，性能稳定。
[0014] 优选的，由W下重量份的原料和水组成:水泥35~56份，粉煤灰17~19份，粉±15 ~45份，发气剂2.2~3.6份，稳泡剂1.2份，激发剂为发气剂重量的6%。
[0015] 优选的，由W下重量份的原料和水组成:水泥13~35份，粉煤灰17~19份，粉±45 ~69份，发气剂0.7~2.2份，稳泡剂1.2份，激发剂为发气剂重量的6%。
[0016] 优选的，所述发气剂为过氧化氨，本发明也可采用其他发气剂如侣粉或碳化巧。
[0017] 优选的，所述稳泡剂为硬脂酸巧。
[0018] 优选的，所述激发剂为六水氯化铁。
[0019] 本发明还提供了任一上述的搁块的制备方法，将水泥、粉煤灰、稳泡剂、激发剂、水 和饱和粉±计量后加入揽拌机，揽拌均匀后将发气剂计量后加入揽拌机，经过短暂揽拌后， 然后诱模、静养，即得。
[0020] 优选的，上述方法包括如下步骤：
[0021] 1)称取粉±，加水使其到达饱和含水率，揽拌均匀、静置6-化；
[0022] 2)称取水泥、粉煤灰和稳泡剂、慢揽30-35S;
[0023] 3)加入激发剂，慢揽30-35S;
[0024] 4)称取步骤1)所得饱和粉±;加入上述步骤3)得到的混合物料中；
[0025] 5)称取发气剂加入快揽15s~20s，迅速诱模，养护2地后拆模，即得。
[0026] 优选的，所述步骤5)中，养护条件为溫度20±2°C、相对湿度95%;或溫度40~80 °C、相对湿度95 %;或蒸压；
[0027] 优选的，所述步骤5)中，采用其他的发泡形式替代:所述其他发泡形式为：
[0028] 1)机械混合发泡法:先将饱和粉±、水泥、粉煤灰和水均匀混合，拌制成原料±浆。 再将原料±浆和发泡剂溶液倒入高速揽拌机中，通过叶片的高速揽拌作用，气泡大量产生， 由此制得泡沫粉±-水泥浆体。
[0029] 2)预发泡法:先将饱和粉±、水泥、粉煤灰和水均匀混合，拌制成原料±浆，发泡剂 溶液通过发泡装置发泡。再将原料±浆和气泡均匀揽拌，制得泡沫粉±-水泥浆体。
[0030] 任一上述的搁块皆可用于路基回填、施工或治理"桥头跳车"。
[0031] 本发明的有益效果：
[0032] 本发明轻质粉±-水泥轻质搁块具有如下具体工程特性：
[0033] 1.轻质:泡沫塑料颗粒轻质±的养护湿密度为1000~1220kg/m3,气泡混合轻质± 的干体积密度为300~1600kg/m3,粉±-水泥轻质搁块的干体积密度在400~llOOkg/m3之 间。其可减少对路基的附加应力，降低不均匀沉降；同时还可W减少边坡占地，节省大量农 田±地。
[0034] 2.压缩性小:本搁块的压缩模量约为730MPa，在实际应用时，其自身的压缩量可W 忽略不计，从而消除路堤本身的沉降。
[0035] 3.容重和强度稳定且可调节:调整加气搁块的组成成份比例，即调整配合比，搁块 的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。
[0036] 4.良好的施工性:可工厂预制批量生产，施工便捷高效，降低施工费用，同时可根 据工程现场需要任意切割，可W保证产品的尺寸精度，而且又具有一定的表面粗糖度，大大 提高了搁块与粉刷层的粘结力。
[0037] 5.良好的环保特性和经济性:利用了大量的粉±，粉±取料资源广阔，价格低廉， 可在保证性能的前提下降低造价;且利用粉煤灰等工业废渣做原材料，促进资源的再生利 用，有利于环保。
【具体实施方式】：
[0038] 下面结合具体实例对本发明作进一步说明。
[0039] 1.实验材料
[0040] 水泥：山东省济南市山水集团生产的42.5号普通娃酸盐水泥，28d强度为42.5MPa;
[0041] 粉煤灰:二级粉煤灰；
[0042] 粉±:普通粉±(风干后，用孔径5mm筛子筛分）；
[0043] 发气剂:济南朝旭仪器设备有限公司，工业用30%双氧水；
[0044] 稳泡剂:硬脂酸巧；
[0045] 激发剂:济南顺蠢化工有限公司生产的六水氯化铁；
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