气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用

气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用（通用2篇）

气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用 篇1

气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用

介绍了气泡混合轻质土的.生产方法与制作,详细分析了其轻质性、高流动性、自立性、高强性等力学特性.并结合工程实例,论证了利用其特殊性能,作为良好填料在减轻路基自重、处理路堤地基、拓宽道路、解决桥台跳车问题等工程实践中应用前景广阔.

作 者：祝新念 胡卫东 肖四喜  作者单位：湖南理工学院土木建筑工程学院,湖南岳阳,414000 刊 名：大众科技 英文刊名：DAZHONG KEJI 年，卷(期)： “”(8) 分类号：U416.1 关键词：气泡混合轻质土   特性   工程应用  

气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用 篇2

气泡混合轻质土是在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和气泡, 经充分混合、搅拌后所形成的一种轻型填土材料。它主要的特性是容重小, 可直立填筑, 便于施工, 一般为常规填土容重的1/2~1/3, 但其变形及强度可以达到甚至超过良好的土体, 气泡混合轻质土的特性, 使其可以应用于各种复杂的、受限制的工程上, 特别适合应用于公路的扩宽路堤, 它可以降低路基底荷载压力, 减少路堤的总沉降及不均匀沉降, 提高地基稳定性并降低对老路基的影响, 能有效减少路堤的纵向裂缝。同时, 由于它可以直立填筑, 能大大减少路基填筑的用土, 为征地拆迁难问题提供了一种新的解决途径。

广佛高速公路起于雅瑶, 终于谢边段, 全长8.562公里。地处珠江三角洲平原地带, 该路段不仅软基深厚复杂, 而且沿线经济发达, 建设用地十分昂贵, 故在本高速公路的扩建过程中遇到两个较大难题, 其一是新老路基不均匀沉降导致的纵向裂缝共性问题, 其二是征地困难, 征地昂贵。为解决上述两个难题, 广佛高速公路扩建项目在全线的局部路段采用了气泡混合轻质土作为路基填筑。本文简要介绍气泡混合轻质土的主要特性及其应用范围和优点。并根据应用的具体情况, 简要介绍气泡混合轻质土在广佛高速公路扩建工程中的施工及质量控制方法, 以供同行们借鉴参考。

1 气泡混合轻质土的主要特性

1.1 容重轻:

气泡混合轻质土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡, 气泡之间互不相通, 从而使气泡混合轻质土的容重比土体小得多, 根据工程的不同需要, 气泡混合轻质土的容重可在500~1200Kg/m3的范围内自由调整。

1.2 强度可调性:

可通过改变各种成分的比例, 使其强度在0.3~5MPa范围内自由调整.

1.3 流动性高:

气泡混合轻质土具有较好的流动性, 通过管道泵送, 其泵送距离可达500米, 泵送高度可达30米。

1.4 固化后的自立性:

因为采用水泥作为固化剂, 一般在浇筑5个小时后开始固化, 固化后的气泡混合轻质土对挡土结构物基本没有推挤力。

1.5 较好的施工性:

由于具有良好的流动性和固化后的自立性, 且在浇筑时不需要振捣和碾压, 能进行远距离或在窄小空间内施工。

1.6 耐久性:

因为采用水泥做固化剂, 故其耐久性、耐热及抗油污能力较强。具有一定的混凝土材料同等的耐久性。

1.7 良好的隔热、隔音效果及抗冻融能力:

因其含有大量的气泡, 故具有良好的隔热、隔音效果及抗冻融能力。

2 气泡混合轻质土的应用范围及其优点

2.1 道路加宽。

气泡混合轻质土具有容重小、流动性好、固化后可自立等特性, 故最适宜应用于道路的加宽, 它主要有以下优点:a.可垂直填土, 减少征土拆迁, 减少费用。b.在软基地段进行加宽时, 可降低填土荷重, 减少新老路基的差异沉降。c.施工作业时不需要震捣和碾压, 对周围环境污染及影响几乎没有。d.施工工期较短, 能相对带来超前收益。

2.2 滑坡路段。

利用气泡混合轻质土的轻质性、自立性等特点, 把常规的路堤填料改用轻型填料 (即用气泡混合轻质土进行填筑) 。通过适当的力学计算, 原有的抗滑处理方案可大为简化, 甚至不需要进行抗滑处理, 气泡混合轻质土用于滑坡路段填筑主要有以下的优点:a.可降低填土荷重, 减少土块的滑动力矩, 提高抗滑稳定性。b.可大大的简化抗滑处理方案, 缩短施工工期。c.能避免对原有地形及地貌的破坏。

2.3 桥、涵台背填土。

减少桥台跳车就是要使桥台与路基结合部位周围沉降曲线的梯度变化缓慢化、均匀化, 也就是应在桥台与路基结合部之间填充连续、均匀沉降要求的过度段。气泡混合轻质土的轻质性正好具有上述要求的特点, 它用于台背填筑主要有以下的优点:a.可大幅度降低填土荷载, 减少软基的附加应力, 抑制软基的沉降和侧移, 提高路堤的稳定性。b.能缓解桥台与路基间材料的刚性突变。c.能彻底消除填料自身的工后沉降问题。d.由于气泡混合轻质土自身能够自立, 故对桥台结构物基本没有推挤作用。

2.4 隧道进出口的填筑。

开挖隧道时, 在隧道的进出口处通常存在偏土压, 同体容易出现坍塌等问题, 给施工带来极大的不便, 对环境的破坏也较大, 利用气泡混合轻质土的轻质性、有一定的强度及稳定性好, 且便于开挖等特点, 在隧道的进出口处预先构筑一定形状的轻质土快, 再在此基础上进行隧道进出口的开挖, 气泡混合轻质土用于隧道进出口的填筑主要有以下的优点:a.有效的防止隧道进出口的山体坍塌。b.缓解隧道进出口的偏土压力的影响。c.减少隧道进出口处原有地形、地貌的破坏。d.施工简单、快捷、安全。

2.5 软基路堤的填筑。

我国东南部地区, 水网发达, 软土分布范围广, 常规对软基处理的方法有其使用范围、局限性等优缺点, 气泡混合轻质土是利用其轻质性来减少软基附加应力为目的的轻型填土技术, 它开发为公路等基础建设的软基处理提供一种新的技术手段, 用于软基填筑主要有以下的优点:a.可大幅度地降低填土荷载, 减少软基的附加应力, 抑制软基的沉降和侧移, 提高路堤的稳定性。b.可简化软基处理, 简化软基路堤地下结核物的结构设计。c.能大大缩短施工工期。

2.6 作为寒冷地区道路的隔热层。

气泡混合轻质土中气泡的体积含有率高达40%~70%, 气泡的含有率大, 不但容重小, 减震性好, 而且导热系数小, 隔热、隔音效果好, 抗冻融性能强。当用作寒冷地区冻土与填土路堤之间的隔热层时, 可较好的切断原冻土与外界的能量交换, 起到隔热保温效果, 为解决寒冷地区道路的冻胀病害提供一种新的技术手段。

2.7 作为路面基层的填筑材料。

对一些路面基层石料运距远或相对缺乏砂、石等原材料的地区, 可利用气泡混合轻质土直接进行路面基层的填筑, 不但可缩短施工工期, 缓解传统的施工方法中路基与路面基层之间的刚性突变的矛盾, 而且可充分有效的利用当地的资源, 避免不必要的石料开采, 保护环境。

3 气泡混合轻质土在广佛高速公路扩建工程上的具体应用情况

3.1 工程概况。

广佛高速公路扩建工程起于雅瑶, 沿原路线走向止于终点谢边立交, 扩建路线总长8.562公里, 由原来的6车道扩建为8车道。沿线位于珠江三角洲平原地带, 地处冲积平原, 地势低, 地形平坦, 海拔高程1.5~5.2米, 地表硬壳广泛分布, 具有一定的厚度。沿线软土分布有一定的规律性, 可划分为上下两层:上层软土分布最为广泛, 长度达5870米, 其与路基工程的关系最为紧密;下层软土的分布较局限, 分布长度仅有832米。软土的性质分别为淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粉砂, 厚度为1.5~9.0米, 局部埋深达14.5米, 允许的承载力为50~70KPa。沿线原路基经过约8年的使用期, 其下降处理软基的主固结沉降已经基本完成, 目前沉降应为淤泥蠕动流变引起的次固结沉降, 其残余值相对于新增路基部分引起的沉降很小。

3.2 施工准备工作。

3.2.1各原材料的相关数据及基准配合比:a.固化剂:采用广东广信金鹰牌PO42.5R水泥, 具体检测数据如表1。b.发泡剂:发泡剂的性能应满足表2要求。c.水:采用一般生活用水。d.基准配合比:见表3。e.基准配合比的具体试验检测招标 (见表4) 。3.2.2保护壁或模板的安装。由于气泡混合轻质土在铺设时具有良好的流动性, 因此必须采用保护壁或用模板使其成型。本工程气泡混合轻质土的保护壁采用90cm×30cm×4cm的C25混凝土预制挡板, 由工人在浇注的混凝土基础上分段砌筑并固定在角钢上。挡板每10米设一道沉降缝, 有2cm厚的木质模板隔开。为防止漏桨或垮塌, 保护壁必须要有足够的强度及稳定性, 挡板之间、挡板与基础之间要严密, 防水布之间、防水布与挡块基础之间的搭接要密接。另外, 为了防止隔板发生变形及上浮现象, 隔板不仅要具有足够的强度和刚度, 而且应采用纵横肋或柱进行加固, 且接头应牢靠。保护壁的配合比见表5。

3.3 施工过程及质量控制。

3.3.1气泡混合轻质土的制作。轻质土在浇筑前应检查各种称量器, 保持准确, 并按照设计配合比调整好各种参数。气泡的发生方式一般有以下几种:后形成方式、混合形成方式及预先形成方式等, 其中, 后形成方式对气泡量的控制较困难, 因此不大被使用。而预先形成方式由于较容易控制气泡的数量和分布, 且简单易行, 因而运用较多。因此在本工程中采用预先形成方式, 预先形成气泡的方式中, 稀释液与压缩空气混合后在发泡装置中形成气泡群。气泡群与水泥浆 (或水泥砂浆) 经过机械充分搅拌后, 形成气泡混合轻质土。气泡混合轻质土的制作方法如图1所示。3.3.2气泡混合轻质土的输送。气泡混合轻质土中的气泡, 在由管道或泵送管输送的过程中消解量极小, 但如果使用预拌混凝土车和翻斗车进行输送的话, 由于振动使得气泡消解, 湿润度、空气含量将发生变化, 流动性也降低。因此, 针对本工程的特点, 采用软道管进行泵送输送。为保证气泡混合轻质土的稳定性, 减少材料离析, 搅拌场所设在的离最远施工点500米以内处。如果输送距离超过的, 则设置中继泵送装置或气泡混合蛇管等措施。3.3.3气泡混合轻质土的浇注施工。按照设计图纸设置气泡混合轻质土路堤的沉降缝, 缝宽1~2cm, 缝间用夹板填充。路堤顶面按设计要求纵向分段做成台阶状连接, 路堤底面沿纵向横向修整成均为水平状以便于施工, 各台阶及底面均进行压实处理, 并检测其承载力, 各指标均验收合格后再进行浇注。现场浇注时按分层分块, 从下往上, 下层终凝后浇注上一层。气泡混合轻质土中气泡既有独立细微的特点, 也具有分散性。为减少气泡的消解及材料分离现象, 施工过程中要避免过度振动, 并且要控制好浇筑厚度, 根据施工经验得出, 一次浇注的最大厚度不能超过1m;最小不小于0.25m。本项目各层厚度均按0.4m进行控制。实践证明, 这样的厚度控制较好, 同时, 要避免雨天施工。施工完后待气泡混合轻质土终凝后在其表面铺土工布进行浇水养护。

4 结论

广佛高速公路扩建工程于2009年12月底完成通车, 路基及路面的各结构层中间交工验收各指标均良好, 原来的路堤与气泡混合轻质土沿纵向衔接良好, 基本没有裂缝, 气泡混合轻质土路堤也没有沉降。达到了原设计的目的, 既缩短了工期又解决了征地的麻烦。这表明, 气泡混合轻质土在道路上是有一定的使用价值的, 只要应用得当, 不但能解决工程质量上的一些问题, 还能取得较好的经济效益。

摘要：随着经济的高速发展, 有些地区的高速公路已不能满足现有车流量的要求, 对现有的高速公路进行扩宽, 加多车道是一条快速提高现有高速公路通车流量较好的方法, 而在现有的高速公路两旁加宽将产生新老路基拼接不均匀沉降而导致纵向裂缝, 怎样解决新老路基拼接不均匀沉降这个问题是高速公路进行扩宽首先要解决的共性问题, 它关系到高速公路扩宽工程的成败与否。气泡混合轻质土是日本最先应用在公路上的, 它具有容重轻、较好的施工等特点。笔者经过多年的经验累积, 简单介绍气泡混合轻质土的主要特性、其应用范围及优点, 在广佛高速公路的扩建工程中, 其中局部路段采用了气泡混合轻质土进行路基填筑, 根据应用的具体情况, 并简要介绍气泡混合轻质土在广佛高速公路扩建工程中的施工及质量控制方法, 以供同行们借鉴参考。

关键词：气泡混合轻质土,道路工程,应用及质量控制

参考文献

[1]JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2000.

[2]JTG F10-2006.公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2006.