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气泡混合轻质土在市政道路管线中的应用
日期:【2017-09-22 17:11】 共阅:【】次

1、材料性能

气泡混合轻质土是采用发泡剂制出泡沫,再将泡沫加入水泥基胶凝材料浆体中,混合制成泡沫料浆,然后将泡沫浆料现浇入作业面,经养护而成的轻质微孔现浇混凝土材料&。
气泡混合轻质土管槽填充技术,即是利用现浇泡沫浆料的高流动、自密实、轻质、固化自立等特性,在管线安装后对管槽进行现浇填充恢复,保护管线,预防管线施工后沉降的发生&。
 
气泡混合轻质土填充材料的特性:
1.轻质性2保温、隔热、防腐3.未成型前的高流动性4.填充自密实5.密度和强度可调节6.固化后的直立性7.低弹抗震8.耐久性好等
几种主要土建材料容重的比较
 
轻质
气泡混合轻质土含有大量气泡,较一般的土建材料要轻,其容重范围可在5~13kN/m3之间调节&。
轻质性的应用核心在于减轻荷载,降低工后沉降和不均匀沉降&。传统填充材料经常为覆土及混凝土,其自重较大;轻质的气泡混合轻质土材料质量轻,荷载小,对工程其他结构层扰动小,使用气泡混合轻质土可达到结构减荷的目的&。
保温、隔热、防腐
气泡混合轻质土内部含有大量封闭的气孔,空气与其它材料相比热惰性能最佳,大大降低了气泡混合轻质土材料的导热性能&。所以在建筑节能领域,气泡混合轻质土经常被用作保温、隔热材料&。气泡混合轻质土为硅酸盐水泥制品,具有极好的耐久、防腐蚀性能&。保温、防冻、防腐,有效地延长结构物的使用寿命&。
国家产品行业标准《JG/T266-2011 泡沫混凝土》中对泡沫混凝土热工性能的规定:
高流动性、填充压力小
由于气泡混合轻质土不含水泥混凝土的粗集料,其流动性远较水泥混凝土高(当水灰比为0.5时,流值为180mm左右),施工中具有自流平的特性;实际施工时可通过软管泵送:最大水平泵送距离可达900m&。
填充自密实
由于气泡混合轻质土的制作点与现场施工浇筑点可分离,且浇注点占的施工空间极小,可在狭小空间内施工;结合气泡混合轻质土自流平的特性,填充自密实,无须振捣碾压,施工便捷高效&。是狭窄空间及地下空洞填筑的极好材料&。
密度和强度可调节性
通过调整气泡混合轻质土中气泡的含有率,可控制气泡混合轻质土干密度在300~1200kg/m3之间,控制强度在0.3~5Mpa范围内调节(工程上强度主要应用范围为0.3~1.5Mpa)&。
固化后的自立性
气泡混合轻质土采用水泥为固化剂,故在水泥初凝后形成超固结状态,固化后具有自立的特性,对其他结构物没有侧压力&。
可压缩、低弹抗震:
深埋隧洞在施工完成后仍会产生蠕变变形,易因变形压力过大而对结构体发生破坏&。由于气泡混合轻质土具有较高压缩性和良好延性,使其在发生较大的变形之后,不发生整体破坏&。因此气泡混合轻质土作为隧洞的填充材料,可承担、吸收变形压力,改善结构体受力大小&。
地震发生时,气泡混合轻质土密度低,受到的水平惯性力&。煌逼莼旌锨嶂释恋阅A康,冲击能量吸收性能好,对结构的具有很好的软垫特性,保护结构体不受到地震破坏&。                   
静水压缩破坏试验,试样中部的压缩量略大于两端&。
试验后气泡混合轻质土进入塑性屈服状态,体积压缩明显,但没有发生整体破坏,承受吸收了变形压力,充分说明气泡混合轻质土:高压缩性、良好延性和低弹性的特性&。
耐久性
气泡混合轻质土属水泥类材料,使用寿命与水泥混凝土同等,具备极好的耐久性&。
优越的环保特性
气泡混合轻质土对土壤、水、空气等自然环境均无污染作用;同时气泡混合轻质土应用于填充工程施工中,可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,环保优势明显&。
2、针对该项目材料性能设计指标
根据气泡混合轻质土填筑工程技术规程要求,该项目设计要求容重400—600kg/m³,抗压强度大于等于0.6Mpa&。
3、常规做法与泡沫土性能对比
常规的回填方式:
管线施工采用放坡开挖的方式成本低,但土方开挖、回填量大,对环境影响较大;
市政管线工程工期短、环境控制严格,放坡开挖的方式不太适用,市政施工应尽量减小开挖作业面的大小,以减小对环境的影响及缩短工期;
但作业面减小后,无法采用重型机械对沙、土等常规回填材料进行压实,易因回填材料的压实度不够而发生工后沉降&。
管槽回填工后沉降病害原因:
对即有道路进行开挖、管线敷设、回填施工后,易形成工后沉降病害;
沉降发生后不仅路面需要重新维修,下方管道也随之出现位移;
传统的处理方法是:在沉降发生后加铺路面结构层,不但很难从根本上解决问题,还存   在反复维修、地下管道易受压破坏、经济性不强等问题&。
分析工后沉降的成因,主要有以下两点:
 ① 回填的沙、石、土等材料密实度不够,工后自然压缩或遇水压缩造成沉降;
 ② 填料容重过大,造成地基荷载增加,地基沉降从而造成路面沉降&。
管槽回填工后沉降原理示意图
 
 
气泡混合轻质土管槽填充技术解决管槽回填工后沉降病害的基本原理
浇注后初凝前,具有很好的流动性,填充自密实,无需夯实、碾压可避免常规填料充填不饱满、不密实的缺陷,施工性强&。
泡沫混凝土具有密度小、质量轻、强度大于常规回填土;避免由于填料容重过大引起的地基沉降发生&。
 
 
常规回填与气泡混合轻质土回填方案对比
 

序号

填筑方案

采用沙石土等常规材料

采用气泡混合轻质土

1

工期

2天/100米

1天/100米

2

密实方法

碾压、夯实

自密实

3

对基础的荷载

20~25kN/m3

5~8kN/m3

4

工后沉降

5

何时可进行路
面结构层施工

填筑沉降基本稳定后进行

填筑完成24小时

6

整体性

工期短,压实度难以达到

形成超固结体,整体性好

7

后期沉降

较大

极小

8

填筑成本

相对较高

9

后期维修成本

相对较高

 
4、针对该项目泡沫土应用效果
该工程为国内首例国道干线公路管线回填用泡沫混凝土项目&。与普通混凝土相比,采用泡沫混凝土回填灌浆具有施工简便、回填速度快、回填充实度高、管道上浮力小、减少工后沉降、综合成本低等特点&。
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