一种冻土路基半导热砌块及其制备方法和铺设方法技术

本发明专利技术提供一种冻土路基半导热砌块及其制备方法和铺设方法，在砌块内部分布有发泡形成的泡孔以及分布在泡孔周围的毛细管，泡孔和毛细管内具有由乙醇与少量游离水的混合体系所形成的工作介质，其制备方法包括以下制备步骤：步骤一、利用包括水泥、砂、硅灰在内的砌块原料与水和混凝土发泡剂制备出泡沫混凝土砌块；步骤二、在80~85℃的条件下，将砌块置于密闭空间内抽成稳定负压，然后加入乙醇，继续保温后取出；本发明专利技术的砌块能够使路基整体受热均匀、力学性能大幅提高，且不怕水流浸泡冲刷，可保道路使用寿命和交通安全同步大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种冻土路基半导热砌块及其制备方法和铺设方法
本专利技术属于交通和泡沫混凝土
，具体涉及一种冻土路基半导热砌块及其制备方法和铺设方法。
技术介绍
泡沫混凝土具有密度小、保温隔音，不易燃、使用寿命长，对环境污染小、易回收再利用等优良性能，因而其应用领域越来越广，使用量也越来越大。目前在平原非严寒地区的公路和铁路路基工程中，已经得到了比较广泛的应用。由于泡沫混凝土的现浇施工对温度有比较苛刻的要求，加之常规的泡沫混凝土制品吸水率太高，耐冻融能力较差，故在青藏高原等高海拔、高寒地区的应用仍然是一个空白。多年冻土指天然条件下，冻结状态持续三年或三年以上的土地。多年冻土约占地球陆地面积的26%，中国多年冻土约为190万平方公里，占我国土面积近20%。为了防止冻土路基在夏季发生融沉，高寒地区铁路、公路路基目前采用的工程措施有四种：①在永久冻土层上使用XPS（聚苯乙烯或聚氨酯）保温隔热层，②在道路上方使用隔热棚或在路基阳坡使用隔热板；③采取通风降温措施，包括冻土层上铺设一层片石或水平埋设通风管道；④在路基两边垂直或在斜坡上与水平方向45°角打入18至23m“热管（金属管内封装低熔点液体，内壁附有亲液毛细管材料）”利用寒季储存“冷量”。其中①的抗压强度仅有0.65MPa，随着车辆的通行和时间的延长，其会逐步老化且厚度会逐步变小，其隔热功能会慢慢降低，甚至完全消失。②、③、④需要耗用大量的材料并大大增加施工量。使用本专利技术砌块，则可以一举四得。另一方面，铁路、公路大多沿天然河道或山谷修筑，为了加大弯道半径以及减小道路坡度，也为了降低投资，有许多路段要进行“挖方”或“填方”施工。“挖方”路段容易引起滑坡、滚石，“填方”路段又不耐洪水冲刷，常常被洪水破坏。如果山区的道路设计，坚持不破坏原地面，多使用本专利技术砌块进行“填方”并附之于隧道设计，必定可以减小自然灾害对道路通行安全的危害。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有半导热特性并具有“热管”功能的高强度冻土路基半导热砌块。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种冻土路基半导热砌块，在砌块内部分布有发泡形成的泡孔以及分布在泡孔周围的毛细管，泡孔和毛细管内具有由乙醇与游离水的混合体系所形成的工作介质。进一步的，无水乙醇与游离水的体积比不小于4。进一步的，在砌块的外表面包覆有防水涂层。一种冻土路基半导热砌块的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、利用包括水泥、砂、硅灰在内的砌块原料与水和混凝土发泡剂制备出泡沫混凝土砌块；步骤二、在80~85℃的条件下，将砌块置于密闭空间内抽气，然后加入乙醇，继续保温后取出。进一步的，将步骤二加入乙醇的砌块取出后，在其表面热喷涂一层沥青。进一步的，所述砌块原料中还包括硅烷防水剂。进一步的，水的质量与砌块原料的总质量比为0.2~0.3。进一步的，步骤一中水泥：细砂：硅灰：硅烷防水剂的质量比为（30~40）：（50~65）：（4~6）：（0.3~0.7）。进一步的，乙醇的加入量使乙醇与砌块中游离水的体积比不小于4。一种冻土路基半导热砌块的铺设方法，包括以下步骤：（1）、在路基的常年冻土层上先铺一层双向塑钢土工格栅，而后铺设砌块；（2）、铺设时在砌块水平方向连接处涂抹胶粘剂，地面以下实铺，在高出地面后可根据路基的高度间隔地设置一层或数层、沿路基横向的通风通道，最上一层不留通风通道；（3）、最上一层砌块上面和边坡面再铺设一层防水层，边坡覆盖一层混凝土网格，在混凝土网格的网格中填上土壤，植上耐寒的植被；（4）、铺设沥青路面层，使形成路面。本专利技术的有益效果主要表现在以下几个方面：1.本专利技术砌块内部具有发泡形成的泡孔和毛细管，泡孔和毛细管内分布有乙醇和水混合形成的工作介质，能够在上部温度高、下部温度低时阻止对流传热和相变传热，起到“XPS”的保温功能。而当下部温度高、上部温度低时产生对流传热和相变传热，起到“热管”储存冷量的功能，使该砌块具有半导热特性；2.本专利技术制备出的砌块可以有效降低冻土路基“热涨冷缩”或“冷张热缩”的幅度，提高冻土路基的整体稳定性性，经久耐用，大大地缩减了冻土路基的维护成本；3.本专利技术的砌块不怕水流的浸泡和冲刷，可提高路基的稳定性和安全性；4.本专利技术的砌块成分产品无毒无害，最接近天然土壤，对环境污染小；5.在解决所述技术问题的基础上，通过技术优化，本专利技术制备出的砌块具有双防水、半导热特性，可以同时具有①XPS保温隔热层、②隔热棚与隔热板、③片石与通风管道及④“热管”的功能，合理铺砌可以集“隔热、通风、储冷”于一体，大大地简化了高寒地区冻土路基的施工步骤；不但能够使路基整体受热均匀、力学性能大幅提高，又不怕水流浸泡、冲刷，可保道路使用寿命和交通安全同步大幅度提高。附图说明图1为本专利技术制备的砌块泡孔的“隔热”功能示意图；图2为本专利技术的砌块泡孔的“储冷”功能示意图；图3为本专利技术的砌块多个泡孔联动的“隔热”功能示意图；图4为本专利技术的砌块多个泡孔联动的“储冷”功能示意图；图5为本专利技术应用于冻土路基的示意图；图中标记：1、泡壁，2、泡孔，3、毛细管，4、工质液体渗流方向，5、工质冷气体流动方向，6、相对高温高压低密度区，7、中温中压中密度区，8、工质热气体流动方向，9、相对低温低压高密度区，10、沥青路面层，11、防水层，12、砌块，13、混凝土网格，14、通风通道，15、地面，16、土壤，17、植被，18、路面，19、常年冻土层。具体实施方式结合附图和实施例对本专利技术加以详细说明，本实施例以本专利技术技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。本说明书若无特别说明，所述百分数均为质量分数。本专利技术砌块分4种类型：普通砌块的长宽分别为0.4×0.6×1.0m，找齐砌块、边坡砌块、弯道砌块。4种砌块具有相同的厚度，其他尺寸也可以根据工程需要订做。一种冻土路基半导热砌块，在砌块内部分布有发泡形成的泡孔以及分布在泡孔周围的毛细管，泡孔和毛细管内均具有由无水乙醇与游离水的混合体系所形成的工作介质。进一步的，无水乙醇与游离水的体积比不小于4。进一步的，在砌块的外表面包覆有防水涂层。一种冻土路基半导热砌块的制备方法，包括以下制备步骤：步骤一、利用包括水泥、砂、硅灰在内的砌块原料与水和混凝土发泡剂制备出泡沫混凝土砌块；步骤二、将养护后的试块置于设置有可注入计量液体管道的密闭空间，加热至80~85℃并抽气至压力为3kPa以下，且停止抽气后10秒，压力没有明显变大，即可以在不抽气但保温80~85℃的情况下，通过可计量的管道加入95%乙醇，使试块中无水乙醇与游离水的体积比不小于4，继续保温24小时以上，使乙醇在砌块内部分布均匀后取出。进一步的，将步骤二加入乙醇的砌块取出后，在其表面热喷涂一层沥青本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冻土路基半导热砌块，其特征在于：在砌块内部分布有发泡形成的泡孔以及分布在泡孔周围的毛细管，泡孔和毛细管内具有由乙醇与游离水的混合体系所形成的工作介质。/n

【技术特征摘要】
1.一种冻土路基半导热砌块，其特征在于：在砌块内部分布有发泡形成的泡孔以及分布在泡孔周围的毛细管，泡孔和毛细管内具有由乙醇与游离水的混合体系所形成的工作介质。


2.如权利要求1所述的一种冻土路基半导热砌块，其特征在于：无水乙醇与游离水的体积比不小于4。


3.如权利要求1所述的一种冻土路基半导热砌块，其特征在于：在砌块的外表面包覆有防水涂层。


4.一种冻土路基半导热砌块的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
步骤一、利用包括水泥、砂、硅灰在内的砌块原料与水和混凝土发泡剂制备出泡沫混凝土砌块；
步骤二、在80~85℃的条件下，将砌块置于密闭空间内抽气，然后加入乙醇，继续保温后取出。


5.如权利要求4所述的一种冻土路基半导热砌块的制备方法，其特征在于：将步骤二加入乙醇的砌块取出后，在其表面热喷涂一层沥青。


6.如权利要求4所述的一种冻土路基半导热砌块的制备方法，其特征在于：所述砌块原料中还包括硅烷防水剂。


7.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王利亚，李森兰，吕文朴，李波，
申请(专利权)人：南阳师范学院，河南华泰新材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41