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气泡轻质土在城市道路中的应用

气泡轻质土在城市道路中的应用

201981  信息来源:365棋牌娱乐新手卡_娱乐吧棋牌电游365_365网络棋牌大厅秘书处

张涛 ?邱远林

摘要:气泡轻质土是一种水泥混合轻质材料,具有轻质、强度可调、自立及良好的施工性等特点,有较强的适用性。阆中嘉陵江四桥及新区滨江路项目实施过程中,应用气泡轻质土替代常规路基填筑及设计的桩基承台挡土墙结构,解决了天燃气管道影响路基的问题,天燃管道在未迁移的情况下,得到了保护,道路建设顺利实施。在地下管线众多的城市道路建设中,气泡轻质土这一新型材料会有广阔的使用前景。

关建词:轻质土? 自立? 发泡剂? 环保材料

0引言

气泡轻质土是采用水泥、水和发泡剂(气泡群)等材料,按一定比例混合搅拌、在水泥的固化下,凝固而成的气泡类轻质填筑材料。轻质性、自立性、容重和强度可调节性、保温隔热性是其具有的独特优点,能有效地减小荷重和土压力,解决加宽征地拆迁、高陡路堤施工放坡难题,避免寒区路堤出现冻胀翻浆等病害。此外,还可用于废矿空洞、结构物背面空洞、水下空洞、采空区和岩溶区空洞等填充,房屋的内外墙保温、楼顶隔热和楼板隔音等填筑工程。材料特性如下:

(1)微孔性

气泡轻质土是一种微孔类轻质材料,其内部含有无数个微细独立均匀气泡,气泡直径3060μm,气泡群含有率20%90%

(2)轻质性

由于内部均匀分布有大量气泡,其容重比一般土建材料小很多(见表1),可减少填筑自重。

1 常见路基材料的容重比较表(KN/m3)[1]

水泥混凝土

底基层

填土路基

粉煤灰

气泡轻质土

23.524.5

2223

1820

1215

415

(3)强度可调节

根据工程需要,通过调整水泥用量、气泡群含量,或掺入可选添加材料,其容重可在415KN/m3范围内调节,强度可在0.535.0MPa范围内调节。

(4)施工性能良好

由于不含骨料,其流动性高,可通过管道进行远距离泵送,水平泵送距离达500m以上(增加中继可输送更远),垂直泵送高度达30m以上。

采用管道泵送,使拌和场与浇筑点分离,作业面小。浇筑后可自流平、自硬化,自密实性好,不需要机械摊铺、振捣和碾压。施工对附近建筑物无影响,对居民干扰小,适合于长距离、管道或狭小空洞内充填施工。

(5)自立性

气泡轻质土属水泥类材料,具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性,硬化后具有良好的自立性,其垂直临空面侧压力为零,可垂直填筑,对结构物无侧压力[2]

1使用原因

阆中滨江南路为城市主干道,沿七里新区嘉陵江河岸布设,道路临江一侧受不能占用嘉陵江河道限制,常规路堤放坡填筑不能采用,而采用桩基承台基础,混凝土路基挡墙结构(见图1)

道路K0+895K0+967段,有一根天然气管道横向穿越道路,穿过嘉陵江连接两岸城区,为城市主供气管,埋置较深且时间久远,若进行迁移,势必造成城市天燃气供应中断,影响居民生产生活,资金投入较大,综上因素,天燃气管道不能进行迁移。

1 滨江南路桩基承台挡土墙

城市天燃气主管道横向穿越道路且与部分桩基、承台交叉,在不能迁移的情况下,只能变更桩基、承台挡土墙结构型式,气泡轻质土具有众多优良特性,适合此种情况下建设环境,采用气泡轻质土是一种理想的选择(见图2)

此段路基地基承载力为200KPa,地基地质情况良好,强度较高,可以起到扩散荷载和协调变形的作用,可直接填筑气泡轻质土。气泡轻质土具有自立性,可垂直填筑,大大减少用地,满足道路临江一侧不放坡、不影响河道要求;具有的轻质性、强度可调性可减小路基荷载,基本消除路基的沉降,能保持好路基底下的结构物的完好状况,满足不迁移天燃气管道的情况下,保证天燃气管道完好;其良好的施工性,可减少施工工期,提高工作效率。

2 气泡轻质土路基

2气泡轻质土实施

2.1设计要求

断面设计:气泡轻质土填筑与原路基截面相同;

容重设计:容重等级为W 6W12

强度设计:路床下80cm范围内抗压强度不小于1.5MPa,其他区域抗压强度小于1.0MPa

其他:侧面采用水泥面板防护,面板为预制板,由角钢焊接固定。

2.2质量控制

质量控制首先从源头抓起,原材料的质量决定最终质量,在气泡轻质土中主要原材料有水泥、发泡剂,要严格控制进货关、检验关。

固化材料:水泥作为固化材料,因地制宜择优选择,严格检查其质量及其与发泡剂等其他材料的适应性。

:气泡轻质土用水未有明确标准,但应使用洁静的达到饮用标准的江水,不能含有油污等有害物质。

发泡剂:发泡剂是气泡轻质土技术的关键[3],现有的分界面活性类、蛋白类或树脂类,都以增强分子活性为本质。发泡剂要达到使气泡群在气泡轻质土中分布要均匀、具有稳定性,能确保气泡群在气泡轻质土的均匀性、轻质性和流动性。

3气泡轻质土的发泡剂的性能要求

项目

性能要求

检验频率

气泡群密度

4852kg/m3

1/5000L,每批次产品或每个施工项目应至少检验1

标准气泡柱静置1h的沉降距

不大于5mm

标准气泡柱静置1h的泌水量

不大于25ml

室内消泡试验允许湿容重增加值

0.5kN/m3

2.3施工过程质量管理

和混凝土一样,气泡轻质土在搅拌时的质量管理要求高,因为在搅拌时的质量管理中要确保气泡轻质土的流动性、均匀性和轻质性,所以原材料计量要准确,必须按照湿容重、气泡群密度、流动值的标准进行控制[4]

(1)材料的计量精度

由于材料的计量精度直接影响到气泡轻质土的强度、均匀性、轻质性、流动性,因此在计量水泥、发泡剂、水、添加材料等材料时必须尽量做到准确,计量设备的精确度应达到表4在要求。

4 原材料的计量精度

原材料

计量精度

水泥

±2%

细集料等添加材料

±3%

水、发泡剂、外加剂

±2%

(2)湿容重

湿容重在以减轻对结构物土压为目的填土中特别重要,它是根据选定的水泥[8]、水、气泡群经过混合搅拌而得到的,施工期间按规定检测[5]

测定时,按以下频骤进行:

从出料口取试料;

先测定空容器的容积V和质量m1

将试料装在容器中,水平放置,试料的表面与容器的上沿齐平(用直尺刮平),然后测定其质量m2

用下式求湿密度

湿容重=10(m2-ml)/V (KN/m3)

(3)流动度

流动度是用来确认是否达到了规定流动性的参数。暂定配合比流动度一般为180mm。取此值时,可在确保材料不发生离析、泵送距离可达500m、浇筑时具有良好的操作性。流动度不足,会造成流动性低,影响正常作业,给质量也的稳定带来影响。可以说流动性试验是能准确把握气泡轻质土品质的最简单的方法。施工时需按规定进行检测。

试验按下述方法进行:

由出料口取料

准备一个内径80mm、高80mm的玻璃空心圆筒;

将空心圆筒水平静置于平稳的钢板或硬质塑料板的平面上;

将试料缓慢、平稳的注满圆筒即可;

轻敲圆筒的外表面,使试料的表面与圆筒的上端齐平;

慢慢将圆筒垂直提升,并静置1分钟;

试料停止流动后,用尺量出最大的直径以及与其垂直方向的直径,取两者的平均值作为流动值[6]

搅拌时的质量管理标准见下表

5搅拌时的质理管理标准

项目

设计值或容许误差

检测频率

湿容重(kN/m3)

±0.5

1/100m3

流动值(mm)

180±20

(4)抗压强度

试验方法:每天浇筑时取样,制作210cm×10cm×10cm的试样共六个。检验试样7d的抗压强度及28d的抗压强度。试验结果取3个试样的平均值。

2.4固化后的质量管理

气泡轻质土固化后的管理,一般是要抗压强度是否达到规定强度。但因为该抗压强度的试验结果需要28d后才能得到,要确认其强度需等待的时间比较长,因此一般认为7天强度达到28天设计强度的50%以上就认为满足施工要求,可以进行下一步施工,但最终强度的确定还是以28d抗压强度为准。

2.5施工要点及注意事项

(1)浇筑方法

为确保气泡轻质土中气泡独立而均匀分布,气泡的消泡及材料的离析控制到最小程度,施工过程中应避免过度振动;浇筑过程应从软管的前端直接浇筑,且出料口要埋入气泡轻质土中或尽量靠近气泡轻质土的表面[7]

整个填筑体水平分层进行浇筑,上层浇筑应待下一层终凝固化后进行,一次的最大施工厚度不超过1m,最小施工厚度不小于0.25m

(2)养护

气泡轻质土浇筑完成后,为了防止由于急速干燥而产生裂缝,固化后需要加盖塑料薄膜或麻袋等进行保护,此外,如果施工中下雨,对固化前的气泡轻质土要进行遮盖,避免雨淋[8]。对于大体积气泡轻质土,更应注意加强过程养护或采取泡沫板间隔,并防止因养护不够导致裂缝产生。

(3)施工缝的设置

气泡轻质土应注意每隔一定间距沿全断面设置施工缝,缝宽12cm,用沥青木板或夹板填塞满,施工缝设置位置应与面板及面板基础的沉降缝一一对应。

(4)施工顺序

开挖需浇筑气泡轻质土范围的基坑;

修筑设置面板的基础,填筑碎石垫层;

施工面板,浇筑气泡轻质土

施工气泡轻质土顶的防撞栏;

排水设施的完善。

3应用的结果及意义

气泡轻质土替代桩基承台挡土墙,保证了横穿道路的城市天燃气主管道不迁移的情况下继续正常使用,道路能顺利实施。同时,省掉了钻孔灌注水下混凝土桩,挡土墙及承台钢筋混凝土,减少了材料、人力的投入,实现绿色节能、保护环境,节省了资金。气泡轻质土作为一种新型绿色环保材料,其良好的施工性,易于推广,轻质性、自立性使其在工程建设,特别是空间狭窄、地下管道纵横交错的城市道路建设中具有广阔的应用前景。

参考文献:

[1]张子达.气泡混合轻质填土技术在道路加宽工程中的应用[J].广东公路交通,2013(2):5-7.

[2]祝新念,胡卫东等.气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用[J].大众科技,2010(8):70-71.

[3]罗枫.气泡混合轻质土工程的施工质量管理与检测[J].建材技术与应用.2009(7):11-13.

[4]朱旭华.气泡混合轻质土处理路桥过渡段技术研究[J].华南理工大学博硕论文,2005.

[5]吴代坤.气泡混合轻质土在桥台填筑中的质量控制研究[J].广东科技.2013(8)114-116.

[6]朱彤.气泡混合轻质土在防治高速公路软弱地基桥头跳车的应用[J].交通科技,2010(4):49-52.

[7]谭少华,黄正昌.气泡混合轻质土技术在广佛高速公路扩建工程中的应用[J].广东公路交通,2007(1)1-5.

[8]常浩.气泡混合轻质土在路基加宽中的应用[J].公路与汽运,2010(4)133-136.

作者简介:

张涛:重庆城建集团桥梁分公司项目部技术负责人、高级工程师。

邱远林:重庆城建集团建设分公司项目部经理、高级工程。


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