一种用于桥头沉降的高性能泡沫轻质土材料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于桥头沉降的高性能泡沫轻质土材料，涉及公路技术领域。该泡沫轻质土材料的原料包括以下质量份的组分：水泥50

【技术实现步骤摘要】
一种用于桥头沉降的高性能泡沫轻质土材料


[0001]本专利技术涉及公路
，特别是涉及一种用于桥头沉降的高性能泡沫轻质土材料。

技术介绍

[0002]近年来，随着公路建设的快速发展，在公路整体运行质量、行车速度得到大幅提高的同时，由于桥头不均匀沉降导致的桥头跳车问题日益凸显。桥头是公路的重要部分，其与路基相连，是路基与桥梁的过渡段，施工时如果不加强该位置的处理，极易造成车辆通过时出现跳车、颠簸的现象，进而影响车辆正常运行，严重情况下甚至会导致行车事故的发生。如何解决桥头沉降的问题，保证车辆平稳通过桥头，避免出现跳车现象，一直是公路工程建设部门迫切想要解决的技术问题。
[0003]造成桥头跳车的根本原因在于桥台与邻接路段的沉降差异超过一定界限值，致使车辆通过时产生颠簸。对桥头路基进行处理，使用轻质土材料作为路基，进而减轻路基自重，减少沉降、降低路基应力是一种行之有效的方法。
[0004]泡沫轻质土材料是一种通过物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫、用机械方式充分发泡、按照一定比例与必需组分(胶凝材料、水、细粒砂或砂性土等)均匀混合并经物理、化学作用硬化形成的一种具有大量密闭气孔的新型轻质材料。该材料具有质轻、强度可调节、高流动性、固化自立性等诸多优点。尽管如此，现有轻质土材料受自身性能所限，实际应用于桥头时，仍然不可避免的会出现较大程度的沉降，桥头跳车问题无法得到有效解决。因此，提供一种用于桥头沉降的新型高性能泡沫轻质土材料是推动公路工程建设的关键。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种用于桥头沉降的高性能泡沫轻质土材料，以解决上述现有技术存在的问题，从而有效解决桥头容易发生的沉降问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供一种泡沫轻质土材料，包括以下质量份的原料组分：
[0008]水泥50
‑
60份、粉煤灰40
‑
45份、矿粉35
‑
40份、发泡剂6
‑
9份、改性碳纤维5
‑
8份和水50
‑
70份。
[0009]进一步地，所述发泡剂的制备方法包括以下步骤：
[0010]a.在55
‑
60℃条件下，将六亚甲基二异氰酸酯和环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇混合反应，之后加入扩链剂和催化剂，反应，将得到的反应体系加水乳化，得到聚氨酯乳液；
[0011]b.将松香与所述聚氨酯乳液混合，加入交联剂，反应，得到所述发泡剂。
[0012]进一步地，所述环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇的分子量为2500
‑
3500。
[0013]进一步地，所述环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇和六亚甲基二异氰酸酯的质量比为70
‑
90：30
‑
45。
[0014]进一步地，步骤a所述混合反应的温度为70℃、时间为1
‑
1.5h；步骤a所述反应为：
70℃下反应1h，之后在80℃下保温1
‑
2h。
[0015]进一步地，所述扩链剂为二羟甲基丙酸和一缩二乙二醇质量比2.3
‑
2.5:1的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡。
[0016]进一步地，所述环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇、六亚甲基二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的质量比为70
‑
90：30
‑
45：5
‑
12：0.02
‑
0.03。
[0017]加水乳化前将反应体系降温至45
‑
50℃。
[0018]进一步地，松香的添加量为原料六亚甲基二异氰酸酯质量的2
‑
3倍；所述交联剂的加入量为松香质量的8
‑
10％。
[0019]进一步地，步骤b中，加入所述交联剂的体系温度为70
‑
75℃；步骤b中，所述反应的温度为70
‑
75℃、时间为0.5h。
[0020]进一步地，所述改性碳纤维的制备包括以下步骤：
[0021](1)利用浓硝酸对碳纤维进行氧化处理；
[0022]具体为：将碳纤维浸入浓硝酸中，加热至65
‑
70℃反应1
‑
2h后取出，洗涤，干燥。
[0023](2)将步骤(1)得到的氧化碳纤维、离子表面活性剂和乙二胺与硅烷偶联剂的乙醇溶液混合，之后加入正硅酸乙酯和四氯化钛，反应，反应结束后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性碳纤维。
[0024]进一步地，步骤(2)中反应条件为：45
‑
50℃下搅拌反应7
‑
8h；所述硅烷偶联剂的乙醇溶液中，所述硅烷偶联剂的质量分数为5％。
[0025]进一步地，所述硅烷偶联剂、表面活性剂和乙二胺的质量比为2
‑
3:0.8
‑
1:8
‑
10；所述正硅酸乙酯、四氯化钛与所述硅烷偶联剂的乙醇溶液的体积比为6
‑
7:3
‑
4:100。
[0026]所述离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸。
[0027]本专利技术还提供上述泡沫轻质土材料的制备方法，包括以下步骤：
[0028](1)将所述水泥、粉煤灰、矿粉、改性碳纤维和水按照质量份配比混合均匀，得到混合物；
[0029](2)利用泡沫发生器对所述发泡剂进行发泡处理，得到预制泡沫，之后将所述预制泡沫与所述混合物机械混合，得到所述泡沫轻质土材料。
[0030]发泡剂的发泡效果直接影响泡沫轻质土的性能，适宜的发泡倍率是满足轻质土超轻密度要求的基础，同时，较高的泡沫强度以及稳泡效果可以有效保证轻质土的浇筑高度并在初凝前维持自重，在水泥水化后，泡沫性能还会影响轻质土材料整体的吸水率。现有发泡剂主要有松香类、动物蛋白类、植物蛋白类、复合发泡剂类等，其存在的主要问题在于稳泡性能差、泌水现象严重，直接限制了轻质土材料性能的提升。本专利技术制备的松香
‑
聚氨酯交联发泡剂，发泡效果好，在轻质土材料中的稳定性极佳，同时赋予了轻质土材料良好的抗渗性，有效保证了轻质土的轻质和实际应用性能，进而保证了轻质土作为防止桥头沉降材料的应用。
[0031]碳纤维质轻、强度高、耐腐蚀性能强，在诸多领域展现出较好的应用前景，但其应用于建筑材料时，仍不可避免的存在与水泥类胶凝材料界面处结合不理想的问题。本专利技术结合所用聚氨酯类发泡剂，从保证泡沫稳定性方面进行着手，结合提高碳纤维材料与界面结合力的实际需要，针对碳纤维的改性方式进行了具体确定，经本专利技术改性处理的碳纤维不仅能实现与基材的高效结合，确保了轻质土材料的高强度，更为重要的是，能实现对本发
明中聚氨酯成分泡沫的有效稳定，避免了对泡沫的破坏；同时，改性碳纤维的加入还强有力的实现了应力有效分散，避免材料出现开裂、沉降本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种泡沫轻质土材料，其特征在于，包括以下质量份的原料组分：水泥50
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60份、粉煤灰40
‑
45份、矿粉35
‑
40份、发泡剂6
‑
9份、改性碳纤维5
‑
8份和水50
‑
70份。2.根据权利要求1所述的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述发泡剂的制备方法包括以下步骤：a.将六亚甲基二异氰酸酯和环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇混合反应，之后加入扩链剂和催化剂，反应，将得到的反应体系加水乳化，得到聚氨酯乳液；b.将松香与所述聚氨酯乳液混合，加入交联剂，反应，得到所述发泡剂。3.根据权利要求2所述的泡沫轻质土材料，其特征在于，所述扩链剂为二羟甲基丙酸和一缩二乙二醇质量比2.3
‑
2.5:1的混合物；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡；所述环氧丙烷环氧乙烷共聚醚多元醇、六亚甲基二异氰酸酯、扩链剂和催化剂的质量比为70
‑
90：30
‑
45：5
‑
12：0.02
‑
0.03。4.根据权利要求2所述的泡沫轻质土材料，其特征在于，步骤a所述混合反应的温度为70℃、时间为1
‑
1.5h；步骤a所述反应为：70℃下反应1h，之后在80℃下保温1
‑
2h。5.根据权利要求2所述的泡沫轻质土材料，其特征在于，松香的添加量为所述六亚甲基二异氰酸酯质量的2
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3倍；所述交联剂的加入量为所述松...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈垂，赵萌，房越，段建军，吴向明，胡伟，李志刚，赵健，齐亮，李立辉，李思李，
申请(专利权)人：中铁投资集团有限公司北京国道通公路设计研究院股份有限公司交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：