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气泡混合轻质土的特点及其应用你知道吗?今天我来告诉你
双击自动滚屏 发布者:中科新筑 时间:2019-8-8 8:55:59 阅读:144次 【字体:

随着我国经济的蓬勃发展,高速公路总里程已超过4.1万km。在公路建设大发展中,出现了一些有待解决的问题,比如:寒冷地区的路基冻胀问题、高填土路堤的边坡稳定问题、桥头跳车问题等。这些问题不仅影响公路的正常通行,也加大了公路的维修费用,同时在很大程度上降低了运营服务质量,甚至造成行车事故,危及人身安全。提高公路工程质量,必须解决这些问题。气泡混合轻质土气泡轻质土)作为一种新型的建筑材料,不仅具有轻质性、流动性、固化后的自立性等特点,而且它的密度及压缩强度可通过配合比进行调整,因而在公路建设中具有很广泛的应用前景。

1设计机理及工程特性

1.1 设计机理

气泡混合轻质土(泡沫轻质土)即在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和气泡并经过充分混合、搅拌后所形成的轻型填土材料。原料土一般为砂质土或粘性土,颗粒直径宜小于5mm;固化剂起固结、加固土体骨架的作用,常用普通硅酸盐水泥或高炉矿渣水泥,在固化剂中常加入石膏粉、硅粉等辅助材料,以达到催化、早凝等目的;气泡是由界面活性类、蛋白类、树脂等材料,按适当的比例经水稀释后,定量泵送到发泡装置,与压缩空气充分混合而产生的。其制作过程如图1所示。气泡混合轻质土的特点及其应用 

1.2 工程特性

1.2.1 轻质性

气泡混合轻质土含有大量气泡,其轻质性体现为较一般的土建材料要轻,而又不像土工泡沫塑料那样轻(参见表1)。

 气泡混合轻质土的特点及其应用

1.2.2 容重和强度可调节性

通过改变原料土、水泥的种类与含量,并调整气泡的含有率,气泡混合轻质土的容重可在SkNm'~

13kN/m'、强度可在0.5MPa-5MPa范围内调整(见表2)。

1.2.3 高流动性

由于气泡混合轻质土不含水泥混凝土的粗骨料,其流动性远较水泥混凝土要高。实际施工时可以通过软管泵送,最大水平泵送距离可达500m,最大垂直泵送高度可达30m。

1.2.4 固化后的直立性

 气泡混合轻质土的特点及其应用

由于采用水泥作为固化剂,故在水泥初凝后可固化直立;该特性使其固化后对挡土结构物几乎没有侧压力。

1.2.5 良好的施工性

气泡混合轻质土的施工与水泥混凝土类似,即通过现场浇筑完成。由于气泡混合轻质土的流动性高,可通过软管泵送,这决定了现场施工浇筑点与气泡混合轻质土的制作点可分离,且浇筑点所占施工空间极小,可在狭小空间内施工。当作为路基填筑的代替材料时,气泡混合轻质土浇筑施工无须振捣碾压,施工便捷高效。

1.2.6 良好的耐久性,气泡混合轻质土属水泥类材料,具有水泥混凝土同等的耐久性。气泡混合轻质土的特点及其应用

1.2.7 良好的隔热、隔音及抗冻融能力气泡混合轻质土含有大量的气泡(气泡体积含有率为40%~70%),具有良好的隔热、隔音及抗冻融性能。

1.2.8 优越的环保特性与土工泡沫塑料相比,气泡混合轻质土属无机质材料,无论用于地上、地下工程,其对环境均无污染,环保优势明显。当用于道路扩建、山区陡峭路段等道路工程时,可节省土地资源,避免高填高挖等对环境的破坏,对保护自然生态环境意义重大。

2在公路建设中的主要应用就工程应用而言,气泡混合轻质土可有效发挥轻质性、固化后的直立性、强度特性以及易施工带来的技术经济效益,以及优越的环保特性带来的社会效益,

2.1 桥梁台背填土

在公路运营期间,由于台背回填土与桥面出现不同的沉降,致使路面与桥面连接处开裂,形成高低不平的路面,车辆通过时产生跳跃和冲击,从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载,这种现象称为桥头跳车。这种病害在软土分布路段尤为突出。要解决桥头跳车问题,就要使桥台与路基结合部附近沉降曲线的梯度变化缓慢化、均匀化,即应在桥台与路基结合部之间填充满足连续、均匀沉降要求的过渡段。基于桥头跳车产生原因及结合气泡轻质混合土的主要特性,在桥台与路基结合部之间填充气泡轻质混合土即可达到减小不均匀沉降的目的。其主要优点如下:

a)虽然气泡混合轻质土的刚性较混凝土小,但比优质土大得多,采用这种填料可在一定程度上缓解桥(涵)与路基间材料的刚柔突变;b)可彻底消除填料自身的工后沉降问题;c)对地下结构物几乎没有土压力的作用,可适度地简化结构物的挡土结构,提高结构物的使用寿命;d)填土自身能够独立,对桥台结构物几乎没有推挤作用;e)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;f)施工性好,不需振捣和机械碾压作业;g)施工工期短。

实践证明,气泡混合轻质土在桥台背填筑中可大幅度地降低填土荷载,减少软基的附加应力,抑制软基的沉降和倒移,提高路堤的稳定性,缓解桥台与路基结合部处材料的刚性突变,消除填料自身的工后沉降。

2.2 道路扩建

随着交通量的日益增长,在20世纪90年代以前修建的公路,部分已经不能满足使用要求,需要进行扩建。在原有的公路扩建工程中,大多采用原路基两侧拼接加宽的方式,这无疑需要扩大公路占用土地。在路堤两侧拼接加宽后,新加宽的路基与原路基的沉降差异,使路基横向沉降呈反盆式分布,时常导致路面及路堤两侧附近的结构物被拉裂破坏。采用气泡混合轻质土加宽道路具有以下优点:a)可进行垂直填土,节省昂贵的用地,减少拆迁,在旧路基础上加宽几乎不需征地;b)在软基路段进行扩幅填土时,可大幅度地降低填土荷重,减少新老路基的差异沉降及路基附近建筑物的沉降破坏,大幅度降低公路运营后的维修养护费用;c)施工性好,不需振捣,不需机械碾压作业;d)通过配管泵送气泡混合料,作业面小,几乎不影响现有交通;e)施工时间短,不影响现有交通,特别是在施工周期短、用地昂贵的经济发达区、建筑物及人口相对密集的地区进行道路加宽改造,增建公路或轻轨线路时,采用这种技术能最大限度地节省用地,降低工程整体造价,具有显著的经济效益及社会效益。气泡混合轻质土的特点及其应用

2.3 陡坡路段的填筑

在进行公路路线方案的比选时,长期以来对工程本身,如长度、工程量、投资等方面比较重视,而对工程所带来的安全、环保、社会影响等因素重视不够,以至不少工程的安全、环保问题较为突出。在已建和待建的山区公路中,包括许多地形条件复杂的陡峭及急转弯地段,很多工程都采用直接填挖施工的处理方法,虽然方法简单,但是在很大程度上破坏了原地形、地貌。在这些地段如采用气泡混合轻质土进行路堤的填筑,可以在很大程度上改变原有的一些不利条件,主要表现在以下几方面:a)可降低填土荷重,减小填土路基自身的滑动力矩,提高路基的抗滑稳定性;b)简化挡土结构;c)避免原有地形、地貌的破坏,保护环境;d)施工性好,不需振捣,不需机械碾压作业;e)边坡及挡墙的稳定性问题小。

2.4 作为软基上路堤的填筑材料通过适当的荷载设计计算,确定出气泡混合轻质土的容重、强度及软基的换填厚度,使换填过后的软基在各种荷载作用下均能保持超固结状态,既不需要进行任何其他的软基处理,又能保证路提的沉降稳定。施工简单方便,可大幅度地减轻施加于地基的附加应力,抑制软基的破坏和沉降,增大道路的稳定、安全系数。

此外,气泡混合轻质土还可用于诸如溶岩地区路基及地下空洞的填筑、低填土路堤中软基的换填、隧道口、滑坡路段、陡峭及急转弯地段的路基填筑,寒冷地区可用作路基隔热层,等等。

3结语

近几年来,中科新筑气泡混合轻质土在许多领域得以应用并取得了成功,当然,气泡混合轻质土需要根据工程性质及当地的土质情况,再经过试验来确定配比。其原材料便利廉价,同时还可利用废弃土,减轻环境污染。气泡混合轻质土集新技术、环境保护、资源合理利用为一身,应用前景十分广阔。

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