[发明专利]一种粉土—水泥轻质砌块及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明属于道路交通工程材料技术领域，涉及一种粉土—水泥轻质砌块及其制备方法、应用。

背景技术

改革开放以来，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，二级以上公路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、涵洞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簸跳跃的现象。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土和气泡混合轻质土。但是泡沫塑料颗粒轻质土的浮力抵抗能力差,水位的变动对路基的稳定性影响大；不能耐高温；受油污和紫外线的影响大；施工单价较为昂贵；目前对EPS在长期荷载作用下的性能缺乏深入的了解。而气泡混合轻质土是在现场施工，需要大量模板和一定的养护时间，延长了工期。

粉土是最差的筑路材料之一。因含有较多的粉土粒，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掺(如水泥、石灰、消石灰、粉煤灰等)的方式对粉土进行稳定化处理，但上述方法皆不可避免地存在粉土固化体干缩较大、易开裂的问题，导致粉土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：

为解决上述技术的不足，本发明在现有加气混凝土砌块技术的基础上，研究水泥-粉煤灰-粉土轻质砌块。研究中发现，通过水泥、粉煤灰和发气剂的组合可以有效提高粉土固化体的压缩模量，克服传统的水泥、石灰、粉煤灰等土壤固化材料存在的压缩模量低，易开裂的不足，获得粉土砌块自身的压缩量可以忽略不计，消除了路堤本身的沉降；同时，由于本发明添加了发气剂，获得的粉土—水泥砌块的干体积密度在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。

具体地，本发明采用如下技术方案：

一种粉土—水泥轻质砌块，由以下重量份的原料和水组成：水泥13～56份，粉煤灰17～19份，粉土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％。

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。

目前，粉土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。但由于粉土自身特殊的工程性质，以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砌块及其制造方法。

水泥与土拌和后，水泥矿物与土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(OH)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，有的则与土相互作用，依靠比较强的化学键结合，构成结晶网状结构，增加了土的强度和水稳性。

其中，当水泥的含量低于13重量份时，砌块强度和模量较低、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重量份以上且56重量份以下的范围时，砌块密度、体积稳定性以及压缩性能够满足工程需求。