[发明专利]水中空洞填充轻质材料及制作方法

说明书

技术领域

本发明水中空洞填充轻质材料及制作方法属于建筑材料领域。特别是涉及一种填充隧道空洞中使用的轻质材料及制作方法。

背景技术

我国目前共有铁路、公路隧道一万多座(不包括地铁隧道)，总长度超过六千公里，是世界上隧道和地下工程最多、最复杂、发展最快的国家。但大部分隧道采用的是拱形结构，衬砌体背后使用水泥砂浆进行注浆处理，由于浆体材料容重大、泌水性大，注浆无法饱满，衬砌体背后特别是在拱的顶部普遍存在着空洞，导致衬砌体整体受力失衡，加上空洞的积水，围岩的变形、风化及脱落等，导致衬砌体局部变形、开裂、渗漏水甚至塌陷等病害的发生，这是目前国内外正在运营中的隧道几乎普遍存在的通病，每年都要为此付出高昂的维修养护费用。为解决这些隧道病害，不少专家开发出了各种注浆工法，如水泥类，效果不佳，如化学注浆类，价格过于昂贵。因此，研究容重小，泌水性小，在水中施工不发生材料的离析、消泡等现象，可定点注浆，即材料自身没有流动性，在注入压力的作用下表现为流体的性质，价格相对便宜的新型填料对消除空洞填充、特别是隧道养护具有十分重要的意义，它将提高隧道的使用寿命，减少维修养护费用，产生显著的社会经济效益。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种容重小，泌水性小，在水中施工不发生材料的离析、消泡等现象，材料自身没有流动性，在注入压力的作用下表现为流体的性质，价格低的水中空洞填充轻质材料及制作方法。

本发明是在气泡轻质土中均匀地添加一种高效的可塑剂后，轻质土中的自由水与可塑剂发生化学反应生成结晶水，流动性良好的轻质土瞬时失去流动性，变成可塑状的胶状体，如“果冻”状，轻质土中各气泡中的空气被胶状体“密实地”包裹着。此时的混合料处于固态与液态的中间领域、其自身没有流动性、在注入泵的压力作用下呈现液体的性质，即使在流动的水中也不会出现材料的离析及消泡现象，同时确保空洞浆体饱满。可作为隧道注浆的替代材料。

本发明的目的是通过以下措施来达到的，它是由包含有水泥，细砂，粉煤灰，水泥添加剂，气泡及可塑剂组成，各组成部分的重量百分比为：

水泥：15.0～65.0％；

细砂：20.0～70.0％；

粉煤灰：0～15.0％；

水泥添加剂：0～2.0％；

可塑剂：1～18％；

发泡剂：0～0.3％。

水泥系指标号为325#或425#的普通硅酸盐水泥，也可采用其他同标号的水泥。

细砂及粉煤灰的直径不宜大小4mm。

水泥添加剂系指市场上通用的各种水泥添加剂，包括减水剂、速凝剂等，根据工程需要进行适量的添加。

可塑剂是将轻质土中的自由水变成结晶水，使流动性良好的轻质土变成可塑状的胶状体，如铝酸盐，水玻璃，粘土矿物质，吸水性高分子聚合物等。

发泡剂系指市场上出售的用于泡沫混凝土、气泡轻质土的发泡剂。

在混合料中加入气泡，气泡采用预先发泡的方式制备，气泡的孔径大小在30～500μm，孔隙均匀分布，气泡的容重在0.2～0.8kN/m³，加入的气泡在混合料中应均匀分布，根据成品的力学指标要求决定气泡的用量，占成品体积的0～70％。

本发明的制作方法是将水泥，细砂，粉煤灰，水泥添加剂，气泡及可塑剂按要求的比例确定各组成材料，其重量百分比为：

水泥：15.0～65.0％；

细砂：20.0～70.0％；

粉煤灰：0～15.0％；

水泥添加剂：0～2.0％；

可塑剂：1～18％；

发泡剂：0～0.3％。

在常温下将各成份混合、加入适量的水进行搅拌，在混合料被均匀搅拌后，将预先发泡的气泡加入混合料再次搅拌，气泡的孔径大小在30～500μm，孔隙均匀分布，气泡的容重在0.2～0.8kN/m³，加入的气泡在混合料中均匀分布，搅拌时间10秒～3分钟，通过一个特制的高压喷雾设备使可塑剂与气泡轻质土在出浆口再次混合生成胶状材料。

本发明容重小，泌水性小，填充消除空洞、特别是隧道养护具有十分重要的意义，价格相对便宜，将提高隧道的使用寿命，减少维修养护费用，可作为水中空洞填充材料。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下。

实施例1：