詳細說明
泡沫輕質土是一種利廢、環保、節能、低廉且具有不燃性的新型建筑節能材料。泡沫輕質土通常是用機械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到含硅質材料、鈣質材料、水及各種外加劑等組成的料漿中,經混合攪拌、澆筑成型、養護而成的一種多孔材料。由于其含有大量封閉的孔隙,具有整體性、環保性、重量輕、強度高、低彈減震、抗震性好、施工方便等諸多優點,可以用于建筑物屋面找坡、保溫;泡沫混凝土砌塊在框架結構中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復合墻板;補償地基、道路、橋梁、隧道、大型構筑物的填充層;公路護坡、路基、河岸、港口的擋土墻;制成輕質**r />
1 泡沫輕質土的形成原理及特性
1.1 泡沫輕質土定義
泡沫輕質土(又稱泡沫輕質混凝土)是用物理方法將發泡劑水溶液制備成泡沫,與(必須組分)水泥基膠凝材料、水及(可選組分)集料、摻和料、外加劑按照一定的比例混合攪拌,并經物理化學作用硬化形成的一種輕質材料。
1.2 泡沫的形成
泡沫是由細小空氣泡組成的分散體系,氣泡之間有細微的液體薄膜隔開。由于液體的表面張力,液體表面有自動縮小的趨勢,因而純靜液體經攪動后并不能產生大量泡沫。在純靜液體中,兩個氣泡相碰就會毫無阻礙地結合在一起,最后氣泡全部破裂。但如果在液體中溶解一種能降低氣-液界面張力的物質,使形成在組成上與其他液體有區別的,且有一定機械強度的臨界層,那么在兩個氣泡相碰時,這種臨界層便可作為“緩沖層”防止氣泡破裂,泡沫濟液體在強大的高壓空氣的吹動下,形成大量的表面漲力極強的一個個的氣泡。
1.3 泡沫輕質土結構
將已制得的泡沫加入到由水泥、水等組成的料漿中均勻攪拌后即成為泡沫砼混合料,泡沫的氣泡就變為互相隔開的氣泡。氣泡的壁體是泡沫料漿的微粒和水構成,它在毛細管作用下多少要產生變形而變成多面體。混合料中的細孔分布得愈均勻、尺寸愈小,則泡沫砼強度愈高。
1.4 泡沫輕質土特性
1.4.1 輕質性
泡沫輕質土內含有大量的微小氣泡群,其容重可通過調整土體中的氣泡和固化劑的含量,可以按照需要使其容重在5~16kNm3 內進行必要的調整。
1.4.2 強度的可調節性
和容重的可調節性原理一樣,通過改變各種成分的配合比,泡沫輕質土的強度可以在300~1500kNm2 的范圍內進行調整。
1.4.3 高流動性
泡沫輕質土具有良好的流動性,通過管道泵送,其最大輸送距離可達500m 以上,最大泵送高度可達30m。
1.4.4 固化后的自立性
由于使用水泥作為固化劑,通常在澆筑5 h后就會開始固化,且固化后可以自立,可進行垂直填土,且對擋土結構物幾乎沒有推擠力。
1.4.5 良好的施工性
由于其具有良好的流動性和固化后的自立性,且不需振搗和碾壓作業,可進行遠距離或在小空間內施工。此外,泡沫輕質土中混有大量的氣泡群,成品的體積可達到材料體積的3 倍以上。
1.4.6 耐久性
屬水泥類材料,與高分子材料相比,其耐久性、耐熱及抗油污能力強,具有水泥材料同等的耐久性。
1.4.7 隔熱性
泡沫輕質土中含有大量的氣泡,具有良好的隔熱性。
2 工程概況
濱江新區新南路東段(天沙河路-濱江大道)工程第II標段k1+500-k2+983.356,位于濱江新區啟動區內,西起天沙河路,向東接濱江大道,全長約1.483公里,規劃紅線寬度60米,道路工程(含管線橋)、地基處理工程、排水工程(含結構工程)、消防、信息管道工程。目前,濱江大道平面交叉除匝道FA0段與輸油管相交處采用管線橋保護施工方法外,平交主線段、匝道FB0段與輸油管相交處其上方均采用泡沫輕質土進行換填減載保護處理。本工程泡沫輕質土設計方量7974.4m3。
3 泡沫輕質土路堤設計
3.1 泡沫輕質土填筑高度設計
泡沫輕質土在高速公路結構中所處的位置見圖1。
圖 1 泡沫輕質土在道路結構中所處的位置
根據荷載要求,重疊區路堤高度須滿足式(1)
式中:H1、H2、H3———分別為路面結構層、泡沫輕質土及常規填土厚度,m;
R1、R2、R3———分別為路面結構層、泡沫輕質土及常規填土的平均重度,kNm3。
根據高速公路設計,自原地面到路面頂面總高度為4.2 m。路面結構層平均重度R1=23 kNm3,泡沫輕質土的重度R2=8 kNm3,常規填土的平均重度R3=18 Nm3。
根據式(1)計算泡沫輕質土填筑高度H2≥1.91 m。為確保路基路面整體荷載,最終確定減載路段統一按2m 高度填筑泡沫輕質土。
3.2 主要技術指標
泡沫混合輕質土是利用其輕質性來減少軟基附加應力的輕型填土技術,它的開發為公路等基礎建設的軟基處理提供一種新的技術手段,為確保泡沫輕質土的質量,其主要技術指標應滿足表1 的要求。
表 1 泡沫混合輕質土主要技術指標
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