技术领域
[0001] 本
发明属于公路及市政建筑领域，涉及
泡沫混凝土，具体为一种泡沫混凝土及采用其进行路面沉陷修复的方法。
背景技术
[0002] 高速公路及城市道路在使用过程中，路基
缺陷会随着外界自然条件和车辆荷载的反复作用下逐步放大，较为突出的问题就是路基的不均匀沉降、脱空而造成路面沉陷，严重减少路面使用寿命且影响车辆通行的安全性。当前解决路面沉陷的方法大多为返工处理，其次为高压注浆处理，返工处理道路封闭周期长，一般难以实现；高压注浆处理成本高，此外
水泥浆体自身容重及强度比原路基填料高的多，处理后仍然会存在不均匀沉降的
风险。由此需研究采用新的材料配合新的工艺快速处理路基沉陷，降低修复成本、减少道路封闭周期。
发明内容
[0003] 本发明提供一种泡沫混凝土及采用其进行路面沉陷修复的方法，该材料容重与路基填料相当、强度适合、
凝结固化时间短，用于路面沉陷修复，能达到改良路基强度、填充路基空洞的目的，实现快速修复路面
质量病害的目的。
[0004] 本发明的技术方案是，一种泡沫混凝土，包括按重量份计的以下原料：
水泥30～60份、
铜尾矿粉10～30份、石粉10～20份、外加剂1～5份、发泡剂1～12份和水15～35份。
[0005] 进一步地，所述铜尾矿粉采用
钢铜厂尾矿余料，经磨
细筛分而得，粒度小于0.2mm。
[0006] 进一步地，所述石粉采用石灰石
轧制尾料筛分而得，粒度小于0.075mm。
[0007] 进一步地，所述发泡剂为蛋白类发泡剂，发泡倍数≥40倍。
[0008] 进一步地，所述的外加剂包含膨胀剂、
速凝剂、早强剂和
泵送剂，各组分质量占比分别为：膨胀剂40％～60％、速凝剂10％～20％、早强剂20％～40％、泵送剂10％～30％。
[0009] 进一步地，所述膨胀剂为氯化
钙加硫氯酸钙复合型膨胀剂，两种原料的质量比为30～40：60～70。速凝剂可选硫氯酸钙氟化钠无
碱粉状速凝剂；早强剂可选三
乙醇胺。
[0010] 本发明还涉及所述泡沫混凝土的制备方法，按配比称取所有原料；先将水泥、铜尾矿粉、石粉加入搅拌锅中搅拌30～50s；然后将外加剂与部分水充分融合，并加入混合料中搅拌30～50s；再将发泡剂与水按1:30～1:50混合，加入发泡机中发泡；最后引入混合料中充分搅拌120～150s，得到泡沫混凝土。
[0011] 本发明还涉及采用所述泡沫混凝土进行路面沉陷修复的方法，包括以下步骤：
[0012] 1)路面沉陷区采用钻芯取样和弯沉检测方式对损坏路段进行质量检测，确定路基损坏程度；
[0013] 2)根据检测数据确定路基损坏方式和损坏程度，当路面损坏呈网状龟裂，可采用压注泡沫混凝土工艺修复，泡沫混凝土强度根据弯沉值确定，弯沉值越大则泡沫混凝土强度设计越大；处置深度根据钻芯取样的芯样
破碎情况确定；根据上述数据设计处置设计图；
[0014] 3)根据设计图对待修复段进行测量放样，确定处置范围和钻孔点位，孔位
定位并钻孔；
[0015] 4)现场制备泡沫混凝土，采用旋转注浆机通过
钻杆压注泡沫混凝土，边提钻杆边压注泡沫混凝土；
[0016] 5)泡沫混凝土压注至路面表层前，量测路面恢复情况，采用三米直尺量测路面平整度，达到设计标高后即可停止注浆，并迅速封堵注浆孔；
[0017] 6)压注工作结束后养护24小时以上，再进行路面弯沉值检测和平整度检测，符合要求即完成路面沉陷修复。
[0018] 进一步地，步骤2)中泡沫混凝土强度强度设计值在0.8～2MPa，处置深度深于被破坏路
基层1～2米。
[0019] 进一步地，步骤4)中所述泡沫混凝土压注压
力为25～35MPa，提杆速度10～20cm/min，流量70～100L/min；
[0020] 本发明具有以下有益效果：
[0021] 1、本发明的泡沫混凝土为快凝补偿收缩型，加入
氯化钙+硫氯酸钙复合型膨胀剂可以实现补偿收缩效果，保证泡沫混凝土浇筑后不塌陷，加入硫氯酸钙氟化钠无碱粉状速凝剂和三乙醇胺早强剂可以减短泡沫混凝土凝结时间，实现快速凝结，短期强度形成。泡沫混凝土快速凝结特性可以有效缩减施工时间，再利用其进行路面修复时，减少道路封闭造成的通行受阻、安全事故等不良社会影响；泡沫混凝土自补偿收缩特性可以大大减小因泡沫破坏而造成的体积收缩，保证了处理路基的
稳定性。
[0022] 2、本发明所述泡沫混凝土原材料加入了石粉，有效降低了泡沫混凝土的容重，且石粉价格低、易取得，性能与路基填料相近，处理后的路基稳定性更强，特别有益于增强修复路基的耐久性和整体稳定性。
[0023] 3、本发明所述泡沫混凝土原材料加入了铜尾矿粉，可以替代部分水泥，减少水泥加入量。铜尾矿粉中含有
二氧化
硅粉末具有一定的化学活性，有助于泡沫混凝土强度的形成，废弃的铜尾矿粉堆置占用土地、污染环境，铜尾矿粉价格较低，掺入可有效降低泡沫混凝土生产成本。
[0024] 4、采用本发明的泡沫混凝土经压注式对路基处理修复，可避免路面、路基大范围开挖后重新回填处理，简化了处理工艺，节约处理时间，有效降低了路基返工处理成本。而且泡沫混凝土压力注入后，能够充分融入路基填料中，该泡沫混凝土与原路基填料性能相近，伍配性好，处理后可有效改良路基强度，减少因前后材料差异大，产生集中荷载，从而继续出现不均匀沉降的现象。
[0025] 5、本发明提供的压注式路基处理方法中，泡沫混凝土压力注入可以借助填充压力顶托已沉降的路面
面层，达到自适应恢复沉降面层的功效。
附图说明
[0026] 图1为本发明中采用泡沫混凝土进行路面沉陷修复的工艺
流程图。
[0027] 图2为案例1转孔注浆施工的照片。
[0028] 图3案例2为注浆完成后的照片。
具体实施方式
[0030] 实施例1：一种泡沫混凝土，其中包括水泥400kg、铜尾矿粉250kg、石粉200kg、外加剂40kg、发泡剂20kg和水150kg。
[0031] 其中，水泥为为P.O42.5级，铜尾矿粉采用铜矿初选磨细尾矿余料，经筛分而得，粒度小于0.2mm，经检测铜尾矿粉中含有
二氧化硅、三氧化二
铝、
氧化钙、三氧化二
铁，且二氧化硅含量较高，二氧化硅具有较好的活性，与水泥发生化学反应可促进强度形成；石粉采用石灰石轧制尾料筛分而得，粒度小于0.075mm；发泡剂为蛋白类高效发泡剂，发泡倍数不小于40倍；水采用
饮用水。外加剂包含膨胀剂、速凝剂、早强剂和泵送剂，其质量比为58：12：20：10；膨胀剂为氯化钙加硫氯酸钙复合型膨胀剂，对泡沫混凝土具有良好的补偿收缩效应；速凝剂采用硫氯酸钙氟化钠无碱粉状速凝剂，该速凝剂的优点是对泡沫混凝土后期强度增长影响较小；早强剂采用三乙醇胺；泵送剂为市售引气型泵送剂。该种泡沫混凝土强度为4～8MPa，适用于修复高等级公路和重荷载公路。
[0032] 实施例2：
[0033] 一种泡沫混凝土，其中包括水泥320kg、铜尾矿粉240kg、石粉160kg、外加剂8kg、发泡剂16kg和水140kg。
[0034] 其中，水泥为为P.O42.5级，铜尾矿粉采用铜矿初选磨细尾矿余料，经筛分而得，粒度小于0.2mm，经检测铜尾矿粉检测数据同实施例1；石粉采用石灰石轧制尾料筛分而得，粒度小于0.075mm；发泡剂为蛋白类高效发泡剂，发泡倍数不小于40倍；水采用饮用水。外加剂包含膨胀剂、速凝剂、早强剂和泵送剂，其质量比为40：15：35：10；膨胀剂为氯化钙加硫氯酸钙复合型膨胀剂，对泡沫混凝土具有良好的补偿收缩效应；速凝剂采用硫氯酸钙氟化钠无碱粉状速凝剂，该速凝剂的优点是对泡沫混凝土后期强度增长影响较小；早强剂采用三乙醇胺；泵送剂为市售引气型泵送剂。该泡沫混凝土强度为3～6MPa，适用于修复城市主干道和次干道。
[0035] 实施例3：
[0036] 一种泡沫混凝土，其中包括水泥260kg、铜尾矿粉180kg、石粉120kg、外加剂8kg、发泡剂10kg和水210kg。
[0037] 其中，水泥为为P.O42.5级，铜尾矿粉采用铜矿初选磨细尾矿余料，经筛分而得，粒度小于0.2mm，经检测铜尾矿粉检测数据同实施例1；石粉采用石灰石轧制尾料筛分而得，粒度小于0.075mm；发泡剂为蛋白类高效发泡剂，发泡倍数不小于40倍；水采用饮用水。外加剂包含膨胀剂、速凝剂、早强剂和泵送剂，其质量比为50：10：20：20；膨胀剂为氯化钙加硫氯酸钙复合型膨胀剂，对泡沫混凝土具有良好的补偿收缩效应；速凝剂采用硫氯酸钙氟化钠无碱粉状速凝剂，该速凝剂的优点是对泡沫混凝土后期强度增长影响较小；早强剂采用三乙醇胺；泵送剂为市售引气型泵送剂。该泡沫混凝土强度为1～4MPa，适用于修复城市次干道和非机动车道。
[0038] 实施例4：
[0039] 一种泡沫混凝土，其中包括水泥210kg、铜尾矿粉150kg、石粉104kg、外加剂10kg、发泡剂20kg和水120kg。
[0040] 其中，水泥为为P.O42.5级，铜尾矿粉采用铜矿初选磨细尾矿余料，经筛分而得，粒度小于0.2mm，经检测铜尾矿粉检测数据同实施例1；石粉采用石灰石轧制尾料筛分而得，粒度小于0.075mm；发泡剂为蛋白类高效发泡剂，发泡倍数不小于40倍；水采用饮用水。外加剂包含膨胀剂、速凝剂、早强剂和泵送剂，其质量比为50：15：25：10；膨胀剂为氯化钙加硫氯酸钙复合型膨胀剂，对泡沫混凝土具有良好的补偿收缩效应；速凝剂采用硫氯酸钙氟化钠无碱粉状速凝剂，该速凝剂的优点是对泡沫混凝土后期强度增长影响较小；早强剂采用三乙醇胺；泵送剂为市售引气型泵送剂。该泡沫混凝土强度为0.5～2MPa，适用于城市管道回填。
[0041] 上述实施例中泡沫混凝土的制备方法，具体步骤为：
[0042] a将材料称量好备用；
[0043] b将水泥、铜尾矿粉、石粉加入搅拌锅中搅拌30～50s；
[0044] c将外加剂与部分水充分融合，并加入混合料中搅拌30～50s；
[0045] d将发泡剂与水按1:40混合，加入发泡机中发泡；
[0046] e将设计的泡量引入混合料中充分搅拌120～150s即可。
[0047] 采用泡沫混凝土对路面沉陷进行修复案例如下：
[0048] 案例1：
[0049] 水泥混凝土路面损坏修复案例：其中图2为转孔注浆施工的照片，图3为注浆完成后的照片。
[0050] (1)确定损坏路段，损坏段为水泥混凝土路面，对路面沉陷进行现场检测和技术状况评定，发现路面有断板，且部分断板呈网状裂缝发展，表面有翻浆唧泥，初步确定采用压注泡沫混凝土进行修复；
[0051] (2)对拟修复路段暂时封闭，并采用钻芯取样和弯沉检测方式对损坏路段进行质量检测，确定路基损坏程度，通过钻芯取样发现表面混凝土
块有裂纹，基层水泥稳定料松散，土路基含水率达23％～30％。
[0052] (3)根据检测数据确定泡沫混凝土指标要求，设计泡沫混凝土强度为2MPa，须具备快凝和补偿收缩的效果，确定压注修复工艺施工参数为钻孔间距1米，深度5米，呈梅花形布置；
[0053] (4)按照设计图纸对修复段进行测量放样，孔位定位后将钻孔机
钻头对准点位并固定，开始钻孔，钻孔过程中钻机不可出现位移、钻杆垂直度偏移不能大于1％；
[0054] (5)现场制备泡沫混凝土，采用实施例3的泡沫混凝土配比，制得的泡沫混凝土通过输送管道输送至注浆机储料斗中备用；泡沫混凝土为快凝型微膨石粉泡沫混凝土，其凝结时间、可泵性、强度满足规范及现场施工要求；
[0055] (6)采用旋转注浆机通过钻杆压注泡沫混凝土，压力为30MPa，钻杆提升速度控制15cm/min。
[0056] (7)泡沫混凝土压注至路面表层前，量测路面恢复情况，达到与未损坏路面相同标高或者原路面标高后即可停止注浆，并迅速封堵注浆孔；
[0057] (8)压注工作结束的路段，继续封闭车道养护不少于24小时；
[0058] (9)养护结束，进行路面弯沉值检测和平整度检测，达到规范要求，用水泥净浆对裂缝进行灌缝处理，硬化后即可开放交通。
[0059] (10)该损坏路段长度200米，共有5处沉陷
坑槽，整个封闭修复期为6天，较常规开挖换填处置、重新铺筑路面节约工期近20余天，有效减少施工周期，节约了大量施工成本。
[0060] 在修复过程中，所用设备包含钻孔机、注浆机、
搅拌机、发泡机和相关辅助配件，钻孔机可选钻喷一体液压步履式钻机；注浆机注浆压力不小于20MPa，配备压力表和止回
阀，具备旋转压力注浆功能；搅拌机为强制式全自动搅拌机，生产效率须与现场施工功效相匹配。
[0061] 案例2：
[0063] (1)确定损坏路段，损坏段为城市主干道
沥青混凝土路面，对路面沉陷进行现场技2
术检测和评定，发现路面有面积超过4m的坑槽，坑槽边缘有呈发散的网状裂缝，沥青松散，有唧泥，初步确定采用压注泡沫混凝土进行修复；
[0064] (2)对拟修复路段暂时封闭，并采用钻芯取样和弯沉检测方式对损坏路段进行质量检测，确定路基损坏程度，通过钻芯取样发现表面沥青混凝土松散，基层水泥稳定料破碎且松散，土路基含水率达25％～33％，判定路基和路面层已遭较严重的水损坏。
[0065] (3)根据检测数据确定泡沫混凝土指标要求，设计泡沫混凝土强度为1MPa，须具备快凝和补偿收缩的效果，确定压注修复工艺施工参数为钻孔间距1.2米，深度6米，呈方形布置；
[0066] (4)按照设计图纸对修复段进行测量放样，孔位定位后将钻孔机钻头对准点位并固定，开始钻孔，钻孔过程中钻机不可出现位移、钻杆垂直度偏移不能大于1％；
[0067] (5)现场制备泡沫混凝土，采用实施例4的泡沫混凝土配比，制得的泡沫混凝土通过输送管道输送至注浆机储料斗中备用；泡沫混凝土为快凝型微膨石粉泡沫混凝土，其凝结时间、可泵性、强度满足规范及现场施工要求；
[0068] (6)采用旋转注浆机通过钻杆压注泡沫混凝土，压力为28MPa，钻杆提升速度控制16cm/min。
[0069] (7)泡沫混凝土压注至路面表层前，量测路面恢复情况，达到与未损坏路面相同标高或者原路面标高后即可停止注浆，并迅速封堵注浆孔；
[0070] (8)压注工作结束的路段，继续封闭车道养护不少于24小时；
[0071] (9)养护结束，进行路面弯沉值检测和平整度检测，达到规范要求，用铣刨机将修复面层铣刨2cm，涂刷
乳化沥青作为粘层，补铺沥青面层冷却后即可开放交通。
[0072] (10)该损坏路段长度500米，共有15处大面积沉陷坑槽，整个封闭修复期为15天，较常规开挖换填处置、重新铺筑路面节约工期近30余天，有效减少施工周期，节约了施工成本。
