一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料及其應用制造技術

本發明專利技術屬于巖溶隧道回填材料技術領域，公開了一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料及其應用。該隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料是應用在巖溶地層隧道襯砌空洞結構中，用于解決因隧道開挖后存在空洞或溶洞區，進行縫隙回填，繼而保證隧道的正常運行而不會坍塌。該種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料的制備工序簡單，操作簡便。經過試驗，使用本隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料進行回填后，保護了隧道襯砌結構中巖溶層結構未產生破壞，使用效果良好，適宜推廣使用。使用。

【技術實現步驟摘要】
一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料及其應用


[0001]本專利技術屬于巖溶隧道回填材料
，具體涉及一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料及其應用。

技術介紹

[0002]在隧道襯砌領域內需要解決以巖溶問題嚴重影響隧道施工，巖溶是由地表水和地下水對可溶性巖層進行以化學溶蝕作為為主，以機械作用為輔的地質作用所產生的現象。當施工隧道的底壁位于可溶性巖層時，由于可溶性巖層不穩定，可溶性巖層易開裂下沉，以此導致位于可溶性巖層的隧道底壁發生坍塌。

技術實現思路

[0003]為了解決現有技術存在的上述問題，本專利技術目的在于提供一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料及其應用。
[0004]本專利技術所采用的技術方案為：一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：
[0005]水泥300
?
450份，粉煤灰150
?
250份，石子100
?
200份，粘土100
?
200份，聚丙烯泡沫顆粒50
?
100份和溶劑300
?
400份。
[0006]本專利技術采用的水泥與粉煤灰通過特定比例的調配，顯著降低水泥基漿液的析水率，促進初期水化并改善其整體的流變性質，從而提高漿液的穩定性以及結石率，保證能夠提升混凝土的密實度，提高減水效果，同時粉煤灰具有火山灰效應，提升混凝土結構的耐久性，此外，粉煤灰為工業廢棄料，以其代替少量水泥還可以廢物利用，節約成本。聚丙烯泡沫顆粒起到了混凝土中的骨料作用，相較于常規骨料，可以使混凝土材料同時具備輕質、低熱傳導率、與隧道圍巖協同變形等優勢性能。加入石子和粘土是為了進一步提高結構的黏度和機械強度。根據實際需要混合加入發泡劑和速凝劑可以使水泥結石后期不收縮，并且明顯改善水泥漿液和易性，縮短初凝時間，加速施工進度，提高工程質量。
[0007]作為優選地，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：
[0008]水泥320
?
400份，粉煤灰180
?
230份，石子130
?
180份，粘土130
?
180份，聚丙烯泡沫顆粒65
?
90份和溶劑330
?
380份。
[0009]作為優選地，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：
[0010]水泥380份，粉煤灰200份，石子150份，粘土150份，聚丙烯泡沫顆粒75份和溶劑360份。
[0011]粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物組成為：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。隨著電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加，成為我國當前排量較大的工業廢渣之一。大量的粉煤灰不加處理，就會產生揚塵，污染大氣；若排入水系會造成河流淤塞，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。但粉煤灰可資源化利用，如作為混凝土
的摻合料等。粉煤灰的活性主要來自活性SiO2(玻璃體SiO2)和活性Al2O3(玻璃體Al2O3)在一定堿性條件下的水化作用。因此，粉煤灰中活性SiO2、活性Al2O3和f
?
CaO(游離氧化鈣)都是活性的有利成分，硫在粉煤灰中一部分以可溶性石膏(CaSO4)的形式存在，它對粉煤灰早期強度的發揮有一定作用，因此粉煤灰中的硫對粉煤灰活性也是有利組成。粉煤灰中的鈣含量在3％左右，它對膠凝體的形成是有利的。國外把CaO含量超過10％的粉煤灰稱為C類灰，而低于10％的粉煤灰稱為F類灰。C類灰其本身具有一定的水硬性，可作水泥混合材，F類灰常作混凝土摻和料，它比C類灰使用時的水化熱要低。粉煤灰中少量的MgO、Na2O、K2O等生成較多玻璃體，在水化反應中會促進堿硅反應。但MgO含量過高時，對安定性帶來不利影響。粉煤灰中的未燃炭粒疏松多孔，是一種惰性物質不僅對粉煤灰的活性有害，而且對粉煤灰的壓實也不利。過量的Fe2O3對粉煤灰的活性也不利。粉煤灰是一種人工火山灰質混合材料，它本身略有或沒有水硬膠凝性能，但當以粉狀及水存在時，能在常溫，特別是在水熱處理(蒸汽養護)條件下，與氫氧化鈣或其他堿土金屬氫氧化物發生化學反應，生成具有水硬膠凝性能的化合物，成為一種增加強度和耐久性的材料。
[0012]聚丙烯泡沫顆粒，聚氨酯硬質泡沫是以異氰酸酯和聚醚為主要原料，在發泡劑、催化劑、阻燃劑等多種助劑的作用下，通過專用設備混合，經高壓噴涂現場發泡而成的高分子聚合物。聚氨酯泡有軟泡和硬泡兩種。軟泡為開孔結構，硬泡為閉孔結構；軟泡又分為結皮和不結皮兩種。聚氨酯軟泡的主要功能是緩沖。聚氨酯軟泡常用于沙發家具、枕頭、坐墊、玩具、服裝和隔音內襯。聚氨酯硬泡體是一種具有保溫與防水功能的新型合成材料，其導熱系數低，僅0.022～0.033W/(m*K)，相當于擠塑板的一半，是所有保溫材料中導熱系數最低的。硬質聚氨酯泡沫塑料主要應用在建筑物外墻保溫，屋面防水保溫一體化、冷庫保溫隔熱、管道保溫材料、建筑板材、冷藏車及冷庫隔熱材等。用途：1.高效節能，填充后無縫隙，固化后粘結強固。2.防震抗壓，固化后不開裂，不腐化，不脫落。3.具有超低溫熱傳導率，耐熱保溫。4.高效絕緣，隔音，固化后防水防潮。5.本填縫劑可粘附在混凝土，涂層，墻體，木材及塑料表面。
[0013]粘土，是一種重要的礦物原料。是顆粒非常小的(<2μm)可塑的硅酸鋁鹽。除了鋁外，粘土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣，一般由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成。粘土是一種重要的礦物原料，廣泛分布于世界各地的巖石和土壤中，可用于制造陶瓷制品、耐火材料、建筑材料等。是顆粒非常小的(<2μm)可塑的硅酸鋁鹽。除了鋁外，粘土還包含少量鎂、鐵、鈉、鉀和鈣。粘土一般由硅酸鹽礦物在地球表面風化后形成。但是有些成巖作用也會產生粘土。在這些過程中粘土的出現可以作為成巖作用進展的指示。工業用粘土礦有高嶺土、膨潤土(主要組成為蒙脫石)、活性白土(組成不定)等。高嶺土最早由中國在江西高嶺村開采，用來制造陶瓷。膨潤土于1888年在美懷俄明州開始開采，活性白土于1906年在美國得克薩斯州首次開采。粘土是一種重要的礦物原料。由多種水合硅酸鹽和一定量的氧化鋁、堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物組成，并含有石英、長石、云母及硫酸鹽、硫化物、碳酸鹽等雜質。粘土礦物的顆粒細小，常在膠體尺寸范圍內，呈晶體或非晶體，大多數是片狀，少數為管狀、棒狀。粘土礦物用水濕潤后具有可塑性，在較小壓力下可以變形并能長久保持原狀，而且比表面積大，顆粒上帶有負電性，因此有很好的物理吸附性和表面化學活性，具有與其他陽離子交換的能力。粘土與適量的水混合后形成泥團，在外力的作用下，泥團發生變形但不開裂，外力散去后，仍能保持原有形狀不變，粘土的這種性質稱為可塑性。粘土的結合性是
指粘土結合非塑性原料而形成良好的可塑泥團并且有一定的干燥強度的能本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：水泥300
?
450份，粉煤灰150
?
250份，石子100
?
200份，粘土100
?
200份，聚丙烯泡沫顆粒50
?
100份和溶劑300
?
400份。2.根據權利要求1所述的一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：水泥320
?
400份，粉煤灰180
?
230份，石子130
?
180份，粘土130
?
180份，聚丙烯泡沫顆粒65
?
90份和溶劑330
?
380份。3.根據權利要求2所述的一種隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料，其特征在于，所述混凝土材料主要由以下質量份數的原料制備得到：水泥380份，粉煤灰200份，石子150份，粘土150份，聚丙烯泡沫顆粒75份和溶劑360份。4.一種如權利要求1
?
3任一所述的隧道襯砌背后空洞回填復合輕質混凝土材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：A、按照相應比例選取水泥、粉煤灰、石子、粘土、聚丙烯泡沫顆粒、發泡劑和速凝劑混勻后，獲得固體混合材料；B、將上述固體混合材料與溶劑混勻后，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張學富，劉士洋，張斌，丁燕平，潘詩意，
申請(專利權)人：重慶國翔新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：