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轻质泡沫土路桥填筑技术研究报告
日期:【2017-09-22 17:13】 共阅:【】次

 在需高填方的桥梁建设中,在路桥结合部的桥台背、主桥与引桥间搭板下软连接等部位,常规采用低压缩比的土(如碎石土或石渣土)来进行填筑&。施工时,每填筑20~1250px土需进行碾压、夯实,密实度达到设计要求后,再进行下一层填筑、碾压、夯实,填筑达到设计标高后,需经过较长时间的工后沉降期(几个月、半年或一年以上)才能进行路面结构层铺设&。由于工后沉降期较长,这与桥梁建设的时效性、工程的经济性矛盾&。在桥台背或主桥与引桥软连接或桥头等过渡段,路面结构层铺设完成投入使用后,因填料荷载过大、雨水渗入,地基的承载力不够等原因,容易产生不均匀沉降,造成跳车现象,被称为桥头跳车&。桥梁70%的维修费用是花费在桥头跳车的修补上&。传统的处理方法是提高地基的承载力,不但很难从根本上解决问题,还存在工期过长、经济性不强等问题&。

泡沫混凝土是可代替土进行桥台背填筑的新型轻质混凝土材料&。是用物理方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫,再将泡沫加入到由水泥基胶凝材料、集料、外加剂和水制成的料浆中,经混合搅拌、浇注成型、自然养护而成的一种多孔轻质现浇混凝土&。具有轻质、环保、可现浇、成本低等独特的性能特点&。目前,泡沫混凝土在工业或民用建筑的屋面保温找坡、地暖隔热层、室内外垫层、外墙保温隔热、非承重墙体或隧道、基坑填充等建筑节能、建筑结构减荷领域应用较多&。
泡沫混凝土材料应用于路桥桥台背填充,是一项改变常规常规桥台背填筑工艺方法的革新型技术&。泡沫混凝土材料具有有密度小、质量轻、强度大于常规回填土、填筑后形成一个整体、抗冲击性能好、无侧向压力、对地基荷载小等优势&。使用泡沫混凝土填筑后,桥台背处于超固结状态,由此减少沉降和不均匀沉降、彻底消除台背路堤填料本身的工后沉降、避免桥头跳车病害,具有明显的技术优势&。采用泡沫混凝土填筑,可大幅减少工后台背维修费用,且通过优化设计可减少桥梁桩基用量,综合成本低,具有较高性价比的经济优势&。同时泡沫混凝土还可应用于软基路段公路路基、道路加宽扩建、山区公路陡峭路段、跨线桥锥坡许放坡回填、地下隧道减荷、空洞填充等领域&。
泡沫混凝土填筑的关键技术点在于:①在浆料中加入适当的外加剂,以提高浆体的凝结速度,保证在较短的时间内促成泡沫混凝土微观结构状态固化;②研发新型泡沫混凝土填筑设备,以提高填筑速度;③提高发泡剂的稳定性,填筑用发泡剂要求有极高的稳定性,使其在一次性填筑高度较大时,不会出现受压变形和破灭现象&。
一、路桥填筑用泡沫混凝土技术要求
泡沫混凝土质量轻,强度比普通回填材料高,施工时是流动的可塑性体,便于施工&。路桥填筑用泡沫混凝土的技术要求区别于房建常用保温隔热用泡沫混凝土,对材 料的保温隔热性要求不高,但对经济性、高强度特性、浆体的流动性、湿密度的控制、浆体凝结时间等有较高的要求&。
1、常用填筑用泡沫混凝土技术指标如下:
常用填筑用泡沫混凝土技术参数
表中泡沫混凝土强度范围为参考值,设计时可根据需要适当超出参考强度范围取值(±22%),在施工时可通过调整原材料配比,添加外加剂达到设计要求&。
2、原材料配比:
泡沫混凝土的填充施工中原材料配比主要根据具体项目的要求的容重、强度所决定,包括水泥配比、轻集料配比及水料比&。
2.1 水泥配比
泡沫混凝土填充的主要原材料就是水泥,因填充施工通常都是在常温下进行,固泡主要靠水泥的胶凝作用,所以在填充工程中的泡沫混凝土配合比必须以水泥为主体,采用高水泥配比量&。700kg/m³以下容重的的泡沫混凝土填充材料,水泥的配比量不能低于物料总量的70%&。当容重在500kg/m³以下时,其常温配比量应约占于物料总量的90%以上&。
2.2 轻集料配比
泡沫混凝土填充施工,配方中应不设计或少设计轻集料,因为它会影响浆料的初凝,当用量较大时,甚至可能会造成塌模&。填充施工中,泡沫混凝土的轻集料的最大添加量A07以下泡沫混凝土不应超过水泥量的20%;A09以下不应超过40%;A12以下不宜超过50%&。
2.3 水料比
在泡沫混凝土填充施工中,水料比应为水和各种干物料总值的比例,水料比不仅要满足水泥水化反应的需要,还要满足搅拌及浇注成型的需要&。理想的水料比,应是水泥浆能够方便的混入泡沫,在混入泡沫后浆料不过稀,即容易浇注,又不会影响浇注的稳定性&。
3、主要材料要求
3.1 水泥:
采用42.5#或32.5#的硅酸盐水泥&。水泥进场必须分厂家,按批、按品种分类堆放,并且必须有出厂合格证明及试验资料&。绝对禁止使用超期和受潮结块的水泥&。
3.2 发泡剂:
采用无污染的高性能发泡剂,性能符合JC/T266—2011《泡沫混凝土》中附录A的规定&。材料应有出厂合格证,出厂性能报告,产品使用说明等&。
3.3 外加剂:
 外加剂应符合《混凝土外加剂》GB 8076的规定&。
3.4 水:
应符合JGJ 63规定,不含有影响泡沫稳定性,水泥强度及耐久性的有机物,油垢等杂质&。
3.5 粉煤灰:
一般应选用一级粉煤灰,一级粉煤灰不足时,也可选用二级,三级粉煤灰不宜选用&。
3.6 细磨矿渣粉:
细磨矿渣粉细度(0.045mm方孔筛筛余)应小于20%,活性指数(28d)应大于95%&。
4、原材料对质量的影响:
4.1 水泥:
水泥是构成混凝土材料的主要胶凝材料,普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥、氯氧镁水泥、火山灰质复合胶凝材料等均可作为泡沫混凝土的胶凝材料&。 泡沫混凝土是一种大水灰比的流态混凝土,采用普通硅酸盐水泥时,水泥完成水化的理论水灰比为0.227左右;由于发泡剂所产生泡沫的稳定时间有限,为了保证泡沫不破碎就必须缩短胶凝材料的凝结时间,提高发泡混凝土的性能,宜采用P042.5R普通酸盐水泥为胶凝材料来制备泡沫混凝土,同时采用在普通硅酸盐水泥中掺入促凝剂来调整水泥浆的凝结时间,使水泥浆体硬化时间与泡沫的稳定时间相一致&。
4.2 外加剂:
4.2.1 减水剂:
聚羧酸盐为最新一代高性能减水剂,在各种高效减水剂中,它的性能最为优异,高效减水剂的用量一般在水泥量的1.0%~2.5%之间&。它的化学结构含有羧基负离子斥力,以及多个醚侧链与水分子反应生成的强力氢键所形成的亲水性立体保护膜产生的立体效应,使它具有极强的水泥分散效果和分散稳定性&。它的减水率高达30%~40%,在保持强度不变时节约水泥25%,在保持水泥用量不减时可提高混凝土强度30%以上&。
4.2.2 促凝剂:
能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂&。促凝剂的主要种类有无机盐类和有机物类&。我国常用的促凝剂是无机盐类&。无机盐类促凝剂按其主要成分大致可分为三类:以铝酸钠为主要成分的促凝剂:以铝酸钙、氟铝酸钙等为主要成分的促凝剂;以硅酸盐(Na&。S i 0&。)为主要成分的速凝剂&。促凝剂掺入混凝土后,能使混凝土在5min内初凝,1Omin内终凝&。1h就可产生强度,ld强度提高2~3倍,但后期强度会下降,28d强度约为不掺时的80%~90%&。温度升高,提高促凝效果越明显&。混凝土水灰比增大则降低促凝效果,掺用促凝剂的混凝土水灰比一般为0.4左右&。掺加促凝剂后,混凝土的干缩率有增加趋势,弹性模量、抗剪强度、粘结力等有所降低&。
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