CN1054635A - 以发泡粘结剂为主要成份的填土及其实施方法 - Google Patents

Abstract

一种料粒填土，其料粒粘结剂主要为有机或水硬 的泡沫。这种泡沫主要用于大型整体工程。本发明 还涉及实施所述填土的方法。

Description

本发明涉及的是以泡沫粘结剂为主要成份的填土及其实施方法。

人们已知有许多传统的填土，尤其是密实混凝土和/或滚柱。填土通常是由不同材料层堆放而成，其目的在于填没挖方。但是，传统的填土存在一些缺陷：它们要求浇灌大量的水泥和使用优质集料，因为不论是在硬度方面还是在粒度均匀性方面都要符合质量标准，所以这些集料是很昂贵的。如果集料质量不好，当水泥（粘结剂）硬化时，则集料破碎，混凝土风化。

然而，某些工程，特别是大型整体工程实际上并不需要使用混凝土那样的填土。我们知道混凝土的平均抗压强度在20至25MPa之间，而20米高的填土有0.5MPa的抗压强度就足够了。

这就是为什么本发明要提出新料粒填土的目的的原因，其特征在于料粒的粘结剂是泡沫。泡沫被认为是质量比混凝土差的粘结剂，但是，申请人发现，泡沫完全适合用于大型整体工程的填土，

所谓大型整体工程是指通常用公共工程机械，例如由推土机和压路机来实施的工程。

作为可被采纳的泡沫，可以列举有有机泡沫和水硬泡沫。在这些泡沫之间主要可以列举：

-最终能稳定成形的泡沫，它们可以浸润料粒并可填充料粒间的空隙，如水泥泡沫，

-稳定地形成延迟内部推力的泡沫，如果需要，限制泡沫的数量就能方便地实现料粒之间的交联，

-能在料粒各颗粒之间传送粘结剂的不稳定泡沫（例如其寿命为1至5个小时）。

在以上任何一种情况下，即使在湿润状态下发泡的效果也都可以在料粒上产生粘附作用，这是本发明的优点之一。

在可以用作粘结剂的泡沫中，主要可以列举有：

-水泥泡沫（所用灰浆膨胀后的体积为起始体积的2至4倍或者更大）。该泡沫可以用附加的凝固树脂或加速剂加强混凝部。这种水泥泡沫可以连续生成或间歇地产生。使用了富水泥灰浆，就可以借助于泡沫中所存在的空气或气体气泡促使凝固和硬化的速度加快。通过在气压搅拌容器中添加搅拌发泡剂和提取水泥灰浆混合物的方法，就可以在现场连续生产出泡沫粘结剂，在此过程中，尽管物料有输进和输出，但一直保持恒重，称重连续进行，这样的技术保证了预期产品具有稳定的性能。这样的泡沫既不扩大也不缩小。

-膨胀系数为20或20以上的聚胺酯泡沫或者膨胀系数为50或150的酚醛泡沫可用来生产轻质填充料。这样的泡沫即使在潮湿的环境中也具有很强的浸润料粒的能力，这种泡沫还具有好的残留机械特性。由于限量使用泡沫，因此就可以维持残留的排水值。适用于本方法的混合和配置的发生器已在商业上得到应用。这种以有机泡沫为主要成份的粘结剂在使用后具有延迟膨胀的性能。

在料粒从输送机械上自由下落过程中或者在接受护坡料粒的料斗中进行涂复时，定量地将以泡沫为主要成份的粘结剂喷射并混合到料粒上，对于用作水中凝固时，还可以将其与不溶于水的改性树脂一起喷射并混合到干燥的料粒上。

-丙烯酸泡沫，它们可以被加工成不稳定的泡沫，因此可以用作粘结剂的运载树脂，可以输送水泥并有利于使水泥在水的参与下凝固。

-塑性泡沫，它们能适应某些特殊的外力，例如这些外力可以造成一般程的变形。

本发明的再一个优点是可以采用各种特性的料粒，天然的或者非天然的，重质的或者轻质的，各种尺寸的均可采用。最好将它们的粉末除去（小于15或25mm），大块的甚至防冲乱石也完全可以采用。

所采用的料粒的机械性能将很方便地与所用泡沫的机械性能及工程的需要相适应。

我们还可以采用质差的卵石（对于混凝土是禁用的），甚至在风化过程中的卵石也可采用，因为涂复泡沫本身就能满足所希望的机械性能的标准。

泡沫可以单独产生：

-利用重力作用在工地上将料粒混合，现场施工，并用通用的压实技术进行夯实（如果料粒非常开阔，安装施工就行了，而不需要进行夯实），

-对料粒进行喷洒，例如对一辆正在倾倒料粒的运输机械上的自由下落呈幕状的料粒进行喷洒，然后安装施工，

-在料斗中作简单涂复，提取并安装施工，该料斗接受护坡上的料粒，

-搅拌，最好用道路上的连续式混凝土搅拌机进行搅拌，

-用“喷射混凝土”式的喷枪对安装施工中的料粒进行喷洒。

在本发明的优点中可以例举：

-由于泡沫的作用，使料粒材料能够具有凝聚力。

-由于给出的密度很低，约0.5或04（甚至更低）的数量级，所以采用预制块或分路浇铸的预制板的热导率是难得的;

-由于硅质土（非常细的硅化石，其中50%的粒子在0至5微米之间）增加了抗压和抗拉强度，按照上述方法制得泡沫状的修复用的砂浆或表面用的砂浆。由

1份水泥（非常细的H·R·I）

1份生石灰

2份硅质土

制成的混合物作为标准参照物。

在本发明所用的填土里的泡沫粘结剂中，水泥（或其他水硬产品，如石灰）泡沫从其衍生物，价格和安装施工方面都显示出它是最有希望的粘结剂之一。

由于其料粒粘结剂为上述泡沫的填土较脆，所以该填土最好进行表面结构保护，例如欧洲专利NO.0248725中所描述的表面结构。

本申请的目的还在于如上所述的填土，其特征在于在水下进行填土，还在于延迟生成泡沫，通过向料粒喷洒不太容易溶于水的混合物获得泡沫，而水是用于产生泡沫的。这样的混合物可以由聚胺酯树脂和水组成，水的数量决定了泡沫延迟成形的程度。

所谓可溶是指混合物基本上保持在浸没的料粒上，而且水并不影响泡沫的粘附性能和泡沫生成的功能，将涂复了混合物的料粒放入填土中，然后过一段时间成形，生成所需要的填土。涂复可以通过浸渍实现，但最好是通过喷洒来实现。

人们都知道蜂窝状的砂浆（其基体为泡沫）具有很多好处：非常好的绝热性、不开裂、低热膨胀系数等。目前这些砂浆绝大部份是由化学方法制得的。先将沙-水泥-石灰混合，加入部份铝粉，再放出形成蜂窝状砂浆的氢气。另一种得到蜂窝状砂浆的方法是搅拌带有发泡剂的水硬砂浆。在原理上，这种蜂窝砂浆（膨胀系数高达100%，即100立升空气对应于100立升起始混合物）的制造方法是极其简单的。

在制造标准砂浆时，人们也在砂浆中添加表面活性剂（例如烷基-芳基磺酸盐），在搅拌作用下混合物中产生气泡。一致公认后一种方法制造的蜂窝状砂浆优于用铝粉制造的蜂窝状砂浆（水泥用量相同时其强度较高，强度相同时其重量较轻），但是它们的发展几乎未超出实验室范围。

事实上，在实践中当前它们的制备方法导致两个重要的缺陷：

其制备速度大大低于制备普通砂浆或铝粉蜂窝砂浆的速度：在每一次加水搅拌过程中，搅拌造成的空气吸留要求数分钟的额外搅拌。

尽管全部组份被严格定量，气体的吸留率也是不稳定的。

人们总是希望用快速的制备方法获得预定恒定性能的泡沫粘结剂。

这就是为什么本申请的目的也在于填土的原因，其特征在于泡沫是水硬的和连续产生的。并希望连续产生的泡沫具有稳定的性能。泡沫的制备是在向水硬材料中吹入压缩气体的同时在压力下搅拌该水硬材料，使吹入的气体不会逃溢掉，其性质的稳定是通过称重来保证的，以使送入的新的水硬材料量与出去的呈泡沫状的水硬材料量基本相等。

上述水硬泡沫最好是以用传统方法制得的砂浆为主要成份，在一个固定的空间内对砂浆称重，在确定的压力下向该固定空间吹入气体，最好是二氧化碳或空气。同时，在保证吹入的气体不会逃溢的条件下对该材料进行搅拌。搅拌是在密闭容器中加压下进行的，经常进行称重来测定混合物的比例。

在连续产生上述泡沫的过程中，要求对生成的泡沫总量进行称量控制和调节。通过称重可以随时了解有多少砂浆在密闭的容器中（重量成份，可从其他方面来确定），密闭容器称作压力室，以便砂浆与气体剩下的自由空间相混合（非重量成份，由所剩的自由空间以及其压力来调节）。

由于连续称重可以调节气体和粘结剂的供应量，所以就可以确定进入到泡沫组份中的粘结剂量，气体体积和压力。

在传统的生产过程中，使用在本发明中也可使用的表面活性剂。表面活性剂可以在其混入压力室之前或之后加入到粘结剂中。表面活性剂可以处理成雾状，并混入到经加压吹入的气体中。

根据这个主要为水硬蜂窝砂浆的新工艺，气体在尚未加入到预定砂浆重量中时就在压力下对其进行调节。

在所用的水硬粘结剂中，例如砂浆、水泥（最好是非常细的粉末）中，我们注意到一些与生熟石灰有关的特殊优点：质轻、密封性优良、绝热性能好。石灰-水泥混合物可以调节凝固和硬化的时间。对于石灰，最好用二氧化碳气体代替空气，以便促进气泡结构的反应。

作为混合物的例子，可以用生石灰（或捣碎的呈水溶相的熟石灰）以及飞灰（例如Gardanne飞灰，甚至呈水溶相的飞灰）和某些丙烯酸类添加物。

有机泡沫的结构主要是3至5微米，水泥具有难以相溶的100微米的微粒。对于好的配合则希望粉末非常精细。石灰更适于提供0至10微米的粘结剂。石灰结构的泡沫稳定性将能使有机泡沫加强。

最后应当指出的是：上述密封容器中的压力系统适用于所有种类的发泡剂（烷基的、芳基的、非离子的、结合蛋白质或单纯蛋白质的等等），它们的用量很低。其他结构的发泡剂如丙烯酸树脂或其他树脂能赋于成品一个骨架结构，该骨架结构保证使水份吸收不减少并对其加以限制，水份吸收通常与最后的孔率有关。

本发明的目的还在于制备上述的填土的方法，其特征在于把泡沫倾倒在料粒上以获得由泡沫粘接的预期的填土，如有必要再一起压实。

在实施上述方法的较佳情况下，上述泡沫为现场产生。

本申请同样还涉及到实施上述填土的方法，其特征在于将发泡混合物喷洒到料粒上，以获得由粘结剂粘接的预期填土，该泡沫应该延迟形成。在供给料粒的过程中，喷洒能很方便地进行。

本申请的最后一个目的是一种实施方法，其特征在于先涂复料粒然后再倾倒涂复过的料粒的形成预期的填土。

下面参照附图举例说明本发明，但并不局限于此：

-在1中用传统的方法制备砂浆：300公斤水泥与含有6公斤能促进泡沫形成的物料、4公斤作为稳定剂的膨润土和10立升SYICO^R悬浮剂（Soc·Syntress）的166立升水在快速搅拌下混合。在螺旋泵2的作用下，混合物在3.5巴左右的压力下被连续送入到压力室3中，该压力室其空气压力可调到0.4MPa，该压力室还有一个旋转搅拌器4（通常称管道搅拌器的通用装置）以及一个置于下部的短管5，它可以连续地将流量为1立方米/小时的压缩空气（标准压力为2.45巴）在4.5巴左右的空气压力下注入。吹干的灰浆在3.5巴左右的压力下也是连续地从6中排出。用称重装置7连续地对搅拌机和砂浆一起进行称重，为保持总重量恒定，使该重量与进来的砂浆量相同。这样获得的泡沫倒入填孔中，然后倒入粗料粒以便在泡沫硬化后得到预定的填土。

不论是间歇生产还是连续生产，进入到室中的空气量总是与希望的膨胀率相一致的。

既然空气密闭容器中吸留的，就不可能逃溢出去，而砂浆则按规定的膨胀率从混合室中排出。在制备过程中，在流程任何部位均可方便地添加表面活性剂，这些部位可以是：

-砂浆搅拌机。在这种情况下，最好在混合以后将表面活性剂加入，以便槽不会因为开始发泡而溢出，或者

-在连接泵和压力室的管道里，或者

-喷洒到压缩空气中。

特别应当指出的是：所希望的膨胀率越高，生产的速度也就越快，而这与传统的方法恰好相反。同样，可以毫不困难地获得高达600%或700%的膨胀率。事实上，由于混合室里砂浆处于压力下，空气的气泡体积变小，因而就可以产生比在常压下多得多的气泡。上述技术也适用于除普通水泥外的水硬粘结剂，即非局限性的，它同样适用于纯水泥，添加各种非常细的不含矿物的物质的水泥，例如含有炉灰、石榴火山灰、各种粘土、无机或有机胶体、石灰-水泥混合物、生熟石灰、生石膏、酐的水泥。

Claims (9)

1、料粒填土，其特征在于料粒的粘结剂是一种泡沫。

2、根据权利要求1所述的填土，其特征在于涉及的是一种大型整体填料。

3、根据权利要求1或2所述的填土，其特征在于泡沫是有机泡沫。

4、根据权利要求1或2所述的填土，其特征在于泡沫是水硬泡沫。

5、根据权利要求1、2或4中任一权利要求所述的填土，其特征在于泡沫为水硬的而且是连续产生的。

6、根据权利要求5所述的填土，其特征在于泡沫的性能是恒定的，泡沫的制备是在向水硬材料中吹入压缩气体的同时在压力下搅拌水硬材料，以便吹入的气体不致于逃溢，其性能的恒定是通过称量达到的，通过称量严格地保证新水硬材料的输入和出去的呈泡沫状的水硬材料量相一致。

7、一种实施权利要求1至6中任一权利要求所述填土的方法，其特征在于先倒入泡沫，再把料粒倒在泡沫上，如果需要再一起压实。

8、一种实施权利要求1至6中任一权利要求所述填土的方法，其特征在于在料粒上喷洒一种能延迟产生泡沫的混合物以便获得由泡沫连结起来的预期的填土。

9、一种根据权利要求1至5中任一权利要求所述的填土，其特征在于这种填土是水下填土，并且泡沫是延迟产生的，它是通过向料粒喷洒一种不太容易溶于水的能发泡的混合物产生的。

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