一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层及其制备方法。包括若干个层叠于深厚基坑内的支架，且各层支架将深厚基坑对应分隔为若干供泡沫混凝土快速填充的分层浇筑空间，泡沫混凝土与各层支架相结合形成深厚垫层；所述泡沫混凝土垫层包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥40～50份、粉煤灰20～30份、废旧泡沫颗粒40～50份、水20～30份，所选取的废旧泡沫为聚苯乙烯废旧泡EPS或者发泡聚丙烯泡沫EPP。本发明专利技术通过控制基于泡沫混凝土原料的强度、容重等方面优化泡沫混凝土的配和比，使得泡沫混凝土具有低容重、高强度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层及其制备方法
本专利技术涉及泡沫混凝土
，具体涉及一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层及其制备方法。
技术介绍
混凝土作为用量最大的建筑工程材料，广泛应用于建土工程、道路交通等行业。传统混凝土强度高、耐久性好，但容重较大，应用在地基换填工程中往往会造成较严重的地基沉降和不均匀沉降。因此，为了解决土木工程中出现的地基不均匀沉降及路基附属建筑物的沉降破坏等问题，减少维修费用，泡沫轻质混凝土应运而生。泡沫混凝土又称发泡混凝土、发泡水泥，是一种在混凝土浆体中引入空气、氮气、二氧化碳或氧气等气体，再经过物理方法或化学方法的发泡，最后经过养护成型并制作成含有较多微小密闭气孔且具有一定强度的混凝土。与传统混凝土相比，泡沫混凝土具有轻质性、耐火性、保温隔热性、吸声隔声性以及良好的环保性，因此得到了许多企业和材料工作者的关注，成为当前研究的热点之一。每年产生大量的废旧泡沫，这种白色垃圾如果不采取有力措施处理的话会对环境带来很大危害。目前，利用泡沫混凝土做垫层材料处于起步阶段，且目前仅将其用于厚度较小的基础中。因泡沫混凝土的气泡不均匀、气泡塌陷、原料存在容重差等，在厚度较大的垫层中容易出现分层现象、以及上层泡沫混凝土强度较低的问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术目的之一在于不借助发泡剂及其它化学助剂的前提下，仅依赖本专利技术所述选取的废旧泡沫颗粒，可制得一种低容重、高强度、气泡分布均一、不易塌陷且具有隔热保温功能的泡沫混凝土深厚垫层。本专利技术另一目的在于提供一种可快速填充、效率高、适用性强的一种泡沫混凝土深厚垫层的浇筑方法。本专利技术还一目的在于提供一种可根据垫层厚度和上部荷载设计分层浇筑厚度及泡沫混凝土容重的设计方法。为解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案实现：一方面，本专利技术提供一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，包括若干个层叠于深厚基坑内的支架，且各层支架将深厚基坑对应分隔为若干供泡沫混凝土快速填充的分层浇筑空间，泡沫混凝土与各层支架相结合形成深厚垫层；所述泡沫混凝土包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥40～50份、粉煤灰20～30份、废旧泡沫颗粒40～50份、水20～30份。优选的，所述每层支架包括与深厚基坑相适配的泡沫板和固设于泡沫板四角处底部和中心处底部的支撑钢管，且支撑钢管长度与分层浇筑泡沫混凝土的厚度相同。优选的，所选取的废旧泡沫为聚苯乙烯废旧泡EPS或者发泡聚丙烯泡沫EPP。优选的，所述硅酸盐水泥选自P.O32.5普通硅酸盐水泥、P.O42.5普通硅酸盐水泥或P.O52.5普通硅酸盐水泥中的一种。优选的，所述废旧泡沫颗粒的直径为3～6mm。原理：通过对胶凝材料、集料等的堆积密度、中值粒径测定，控制各种固体原料的粒径分布相似度，减小泡沫混凝土原料的容重差和粒径差异，调控泡沫颗粒在混凝土中的均匀性和稳定性，从而降低泡沫混凝土分层的倾向。另一方面，本专利技术还提供一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层的浇筑方法，根据垫层厚度和上部荷载设计分层浇筑厚度及泡沫混凝土容重，并预制好支架作为泡沫混凝土分层浇筑的支撑隔板，限定各浇筑泡沫混凝土浇筑层的厚度，防止各泡沫混凝土浇筑层之间上下挤压而产生沉降和坍塌；所述浇筑方法包括如下步骤：S1、采用破碎机对所选取的废旧泡沫进行破碎预处理，控制废旧泡沫颗粒直径为3～6mm；S2、称取泡沫混凝土垫层所需各重量份的原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、废旧泡沫颗粒、水；S3、将硅酸盐水泥、粉煤灰和废旧泡沫颗粒加入搅拌机内，开启搅拌机，将其混合均匀，而后分多次注入水，搅拌成混合浆体；S4、采用泵送管道将步骤S3的混合浆体分层输送至基坑内，在浇筑完毕一层后，将支架铺设在泡沫混凝土上方，继续用泵送管道输送混合浆体进入到上一层基坑，继续铺设泡沫支架，后续重复上述操作，待最顶层浇筑完后，用模板封顶，养护成型。优选的，所述深厚垫层的分层浇筑厚度及泡沫混凝土容重的设计方法，包括如下步骤：步骤一、泡沫混凝土的容重设计：(1)计算混合干料总体积(2)计算所需水的总体积(3)计算所需废旧泡沫颗粒总体积V3＝1-V1-V2(4)计算泡沫混凝土的容重γ＝(mc+mw+mf+mp)·g式中，V1为混合干料总体积(m3)；mc为水泥质量，ρc为水泥密度；mf为粉煤灰质量，ρf为粉煤灰密度；V2为水体积(m3)，mw为水的质量，ρw为水密度；V3为废旧泡沫颗粒体积(m3)；mp为泡沫质量；γ为泡沫混凝土的容重；步骤二、泡沫混凝土安全浇筑高度：(1)计算28天混凝土浆体材料的强度：式中，p1是28天泡沫混凝土的强度，p0是3天泡沫混凝土浆体的强度，η为3天泡沫混凝土强度占混凝土28天实际强度的百分比；(2)确定浇筑安全高度：Υh+kp≤p1k是安全系数，取值为1.1-1.2，p是设计荷载；将上式变形，得：式中，h是泡沫混凝土单层浇筑的极限高度，γ是泡沫混凝土的容重；步骤三、计算泡沫混凝土在施工期的形变量，确定适宜浇筑高度：泡沫混凝土在浇筑成型及养护的过程中，会发生徐变和坍塌；故引入徐变系数a，众所周知的是，随着时间的延长，泡沫混凝土的形变越来越小，当时间足够久时，形变量为0，故建立函数关系式：式中，ε1为徐变和坍塌造成的应变，t为时间，a为徐变系数，反映了徐变的最终形变量，b为参数，反映了徐变的快慢；计算由徐变和坍塌影响的应变，要乘以经验系数；根据数值拟合，得到公式：式中，λ为基础形变膨胀系数，E为满足标准的泡沫混凝土的弹性模量，ρ为泡沫混凝土的密度，η为修正参数，计算形变量Δ，形变量主要由徐变和坍塌造成的应变与弹性形变产生的应变影响，代入各项参数，在0～H上对该式积分，得到：根据现有规范和实际施工要求，分层浇筑时，每层的应变ε与形变量Δ及适宜浇筑高度H之间需满足以下关系：代入应变ε和形变量Δ数据，计算得出H。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术通过控制基于泡沫混凝土原料的强度、容重等方面优化泡沫混凝土的配和比，使得泡沫混凝土具有低容重、高强度的特点。这样一来，就可使得单层浇筑的高度变大，简化浇筑过程中的工序，节约泡沫支架和泡沫板。且使用废旧泡沫颗粒制作的泡沫混凝土，其早期凝结速度快，成型快，可节约大量施工时间。(2)本专利技术通过使用废旧泡沫颗粒，有效降低了泡沫混凝土的容重，并且绿色环保，选用EPS泡沫颗粒和EPP泡沫颗粒，它的封闭空腔结构决定了其具有良好的隔热性，它用于保温材料最大的特点是其热传导率极低，这样一来，可一起到良好的防火作用，也可以起到良好的保温作用，在混凝土养护期间可以减少开裂，更有益于结构的整体稳定性。(3)本专利技术通过结合深厚垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：包括若干个层叠于深厚基坑内的支架，且各层支架将深厚基坑对应分隔为若干供泡沫混凝土快速填充的分层浇筑空间，泡沫混凝土与各层支架相结合形成深厚垫层；所述泡沫混凝土包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥40～50份、粉煤灰20～30份、废旧泡沫颗粒40～50份、水20～30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：包括若干个层叠于深厚基坑内的支架，且各层支架将深厚基坑对应分隔为若干供泡沫混凝土快速填充的分层浇筑空间，泡沫混凝土与各层支架相结合形成深厚垫层；所述泡沫混凝土包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥40～50份、粉煤灰20～30份、废旧泡沫颗粒40～50份、水20～30份。


2.根据权利要求1所述的一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：所述每层支架包括与深厚基坑相适配的泡沫板和固设于泡沫板四角处底部和中心处底部的支撑钢管，且支撑钢管长度与分层浇筑泡沫混凝土的厚度相同。


3.根据权利要求1所述的一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：所选取的废旧泡沫为聚苯乙烯废旧泡EPS或者发泡聚丙烯泡沫EPP。


4.根据权利要求1所述的一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：所述硅酸盐水泥选自P.O32.5普通硅酸盐水泥、P.O42.5普通硅酸盐水泥或P.O52.5普通硅酸盐水泥中的一种。


5.根据权利要求1所述的一种用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层，其特征在于：所述废旧泡沫颗粒的直径为3～6mm。


6.一种如权利要求1～5任一项所述的用废旧泡沫颗粒作填充剂的超轻质泡沫混凝土深厚垫层的浇筑方法，其特征在于，根据垫层厚度和上部荷载设计分层浇筑厚度及泡沫混凝土容重，并预制好支架作为泡沫混凝土分层浇筑的支撑隔板，限定各浇筑泡沫混凝土浇筑层的厚度，防止各泡沫混凝土浇筑层之间上下挤压而产生沉降和坍塌；所述浇筑方法包括如下步骤：
S1、采用破碎机对所选取的废旧泡沫进行破碎预处理，控制废旧泡沫颗粒直径为3～6mm；
S2、称取泡沫混凝土垫层所需各重量份的原料：硅酸盐水泥、粉煤灰、废旧泡沫颗粒、水；
S3、将硅酸盐水泥、粉煤灰和废旧泡沫颗粒加入搅拌机内，开启搅拌机，将其混合均匀，而后分多次注入水，搅拌成混合浆体；
S4、采用泵送管道将步骤S3的混合浆体分层输送至基坑内，在浇筑完毕一层后，将支架铺设在泡沫混凝土上方，继续用泵送管道输送混合浆体进入到上一层基坑，继续铺设泡沫支架，后续重复上述操作，待最顶层浇筑完后，用模板封顶，养护成型。

【专利技术属性】
技术研发人员：沈阳，杜贵正，冯兴国，陈翔飞，邱磊，袁子琦，曾诚，张海波，武志鹏，毛卫，周潇，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江华东工程建设管理有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33