氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)與應(yīng)用

氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)與應(yīng)用第一頁，共28頁。1基本介紹氣泡混合輕質(zhì)土是將制備的氣泡群按一定比例加入到由水泥、水及可選添加材料制成的漿料中，經(jīng)混合攪拌、現(xiàn)澆成型的一種微孔類輕質(zhì)材料。1.1氣泡混合輕質(zhì)土概念1.2氣泡群制作流程發(fā)泡劑水發(fā)泡液壓縮空氣氣泡群發(fā)泡裝置稀釋裝置第二頁，共28頁。1基本介紹1.3氣泡混合輕質(zhì)土施工流程水水泥可選添加材料水泥基漿料氣泡群氣泡混合輕質(zhì)土混合攪拌泵內(nèi)混合第三頁，共28頁。2技術(shù)性能EPS范圍2.1性能概述※微孔性：內(nèi)含無數(shù)個(gè)細(xì)微獨(dú)立均勻氣泡，氣泡含有率20%~90%?！p質(zhì)性：2~15kN/m3?！烧{(diào)節(jié)性：容重和強(qiáng)度可根據(jù)工程需要調(diào)整?！Y(jié)自立性：凝結(jié)硬化后可直立，整體性好，可直立填筑。※高流動(dòng)性：可遠(yuǎn)距離泵送或在狹小空間內(nèi)填充?！途眯裕簩偎囝惒牧?，耐久性與普通混凝土類似。※良好施工性：現(xiàn)澆可自流平、自硬化，不需機(jī)械攤鋪、碾壓或振搗。第四頁，共28頁。2技術(shù)性能2.2基本性能

氣泡混合輕質(zhì)土是一種微孔類輕質(zhì)材料，其內(nèi)部含有無數(shù)個(gè)微細(xì)獨(dú)立均勻氣泡，氣泡直徑30~60μm,氣泡群含有率20%~90%，氣泡群顯微照片和氣泡混合輕質(zhì)土切面照片分別如下。氣泡群顯微照片氣泡混合輕質(zhì)土切面照片2.2.1微孔性第五頁，共28頁。2技術(shù)性能2.2.2輕質(zhì)性

由于內(nèi)部均勻分布有大量氣泡，其容重比一般土建材料小很多（如下表），可減少填筑自重。用作路基填筑時(shí)，其濕容重一般取4~6kN/m3，每換填1m厚度的氣泡混合輕質(zhì)土可減少12~14kpa荷載，即其荷載只相當(dāng)于0.20~0.30m厚度的普通填土荷載。水泥混凝土底基層填土路基粉煤灰氣泡混合輕質(zhì)土土工泡沫塑料2421~2318~2012~164~150.2~0.35常見土建材料的容重比較表（kN/m3）第六頁，共28頁。2技術(shù)性能2.2.3可調(diào)節(jié)性

根據(jù)工程需要，通過調(diào)整水泥用量、氣泡群含量，或摻入可選添加材料，其容重可在4~15kN/m3范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，強(qiáng)度可在0.5~35.0MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。一般工程中，容重常選用4~6kN/m3，強(qiáng)度常選用0.5~1.5Mpa。第七頁，共28頁。2技術(shù)性能2.2.4高流動(dòng)性

由于不含骨料，其流動(dòng)性高，可通過管道進(jìn)行遠(yuǎn)距離泵送，水平泵送距離達(dá)500m以上（增加中繼泵可輸送更遠(yuǎn)），垂直泵送高度達(dá)30m以上。流動(dòng)性高管道泵送澆注后可自流平第八頁，共28頁。2技術(shù)性能

2.2.5良好施工性采用管道泵送，使拌和場與澆注點(diǎn)分離，作業(yè)面小。澆注后可自流平、自硬化，自密實(shí)性好，不需機(jī)械攤鋪、振搗和碾壓。施工對附近建筑物無影響，對居民干擾小，適合于長距離、管道或狹小空洞內(nèi)充填施工。長距離泵送管道內(nèi)充填地下空洞充填第九頁，共28頁。2技術(shù)性能

2.2.6凝結(jié)自立性氣泡混合輕質(zhì)土屬水泥類材料，具有與普通混凝土類似的初凝、終凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直臨空面?zhèn)葔毫?，可垂直填筑，對橋臺結(jié)構(gòu)物無側(cè)壓力。臺背側(cè)壓力0垂直填筑，不需放坡垂直填筑，不需放坡垂直填筑，不需拆遷第十頁，共28頁。2技術(shù)性能

0122436486072從上兩圖中可看出：氣泡混合輕質(zhì)土經(jīng)浸水后，其容重有一定程度增大，但氣泡之間是分散獨(dú)立，互不通水，其吸水量有限。因此，在有浸水場合使用時(shí)，可適當(dāng)采用防滲土工布等防水措施。無水頭壓力條件下，長期浸水對容重影響小在10米水頭壓力條件下，浸水對容重影響小2.3.1浸水特性2.3物理性能第十一頁，共28頁。2技術(shù)性能2.3.2透水特性試驗(yàn)條件：容重10kN/m3，非飽和

由上圖得出：1）透水系數(shù)為10-5~10-6cm/s數(shù)量級，介于一般粘性土與軟粘土之間；2）透水系數(shù)隨干容重的減小而增大。第十二頁，共28頁。2基本性能2.3.3干燥收縮特性一般情況下，氣泡混合輕質(zhì)土的干燥收縮率是是普通混凝土的4～6倍，這種收縮容易引起龜裂，但伴隨著收縮的發(fā)生，張拉徐變也變大，對因收縮引起的龜裂起到一定程度的緩解作用。第十三頁，共28頁。2技術(shù)性能

2.4

力學(xué)特性氣泡混合輕質(zhì)土的無側(cè)限破壞特性以脆性破壞為主，在脆性破壞前，應(yīng)力與應(yīng)變呈現(xiàn)較好的彈性關(guān)系。1）無側(cè)限抗壓特性2.4.1強(qiáng)度特性第十四頁，共28頁。2技術(shù)性能

2）彈性模量與抗壓強(qiáng)度關(guān)系氣泡混合輕質(zhì)土的彈性模量與抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，工程上一般取Ec=250qu。第十五頁，共28頁。2技術(shù)性能

3）CBR與抗壓強(qiáng)度關(guān)系由下圖可知，CBR值與抗壓強(qiáng)度之間呈良好的線性關(guān)系。設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)CBR值反算出抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。CBR=25.4qu-0.762高速公路填料最小強(qiáng)度要求（CBR）%氣泡混合輕質(zhì)土最小強(qiáng)度要求路基部位路面底面以下深度（CBR）%最小強(qiáng)度等級（CBR）%上路床0.0m~0.3m8CF0.819下路床0.3m~0.8m5上路堤0.8m~1.5m4CF0.512下路堤1.5m以下3CF0.49第十六頁，共28頁。2技術(shù)性能

2.5耐久特性2.5.1

耐疲勞特性

當(dāng)輕質(zhì)土離路面頂面大于25cm時(shí)，汽車動(dòng)荷載（接地壓強(qiáng)為0.70MPa）引起的附加應(yīng)力不超過總應(yīng)力的1/5（0.14MPa），若輕質(zhì)土強(qiáng)度取疲勞強(qiáng)度均值0.88MPa，其應(yīng)力比Y=0.16，則輕質(zhì)土路基可使用N≈1029次。顯然，輕質(zhì)土路基能足夠抵抗汽車動(dòng)荷載，同時(shí)其使用年限完全足夠。按95%保證率下的疲勞方程曲線第十七頁，共28頁。3工程應(yīng)用3.1工程搶險(xiǎn)

在高填方路堤中，路堤邊坡防護(hù)多采用漿砌片石或鋼筋混凝土擋墻。但由于路基填筑是在擋墻完工后進(jìn)行的，往往產(chǎn)生路基壓實(shí)度不夠而引起不均勻沉降現(xiàn)象，導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫，甚至產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。氣泡混合輕質(zhì)土具有重量輕、固化后可自立、對擋土墻無側(cè)壓等優(yōu)點(diǎn)，將其用于填筑失穩(wěn)路堤，能在最短時(shí)間完成失穩(wěn)路堤搶險(xiǎn)，解決路基失穩(wěn)難題。3.1.1路堤失穩(wěn)搶險(xiǎn)第十八頁，共28頁。3工程應(yīng)用

湖南某高速路基失穩(wěn)開裂及輕質(zhì)土路堤換填

廣東某高速匝道路堤失穩(wěn)情況及輕質(zhì)土路堤換填第十九頁，共28頁。3工程應(yīng)用

氣泡混合輕質(zhì)土具有重量輕、可垂直填筑和施工快捷等優(yōu)點(diǎn)，將其用于災(zāi)害坍塌搶險(xiǎn)修復(fù)工程，能最快速度完成災(zāi)害坍塌搶險(xiǎn)，及時(shí)恢復(fù)交通等效果。3.1.2災(zāi)害坍塌搶險(xiǎn)

某高速災(zāi)害坍塌路堤的氣泡混合輕質(zhì)土搶險(xiǎn)施工第二十頁，共28頁。3工程應(yīng)用3.2山區(qū)路堤填筑氣泡混合輕質(zhì)土填筑山區(qū)路堤主要用于陡峭路段、半填半挖路段、高填方橋臺臺背、急轉(zhuǎn)彎路段、滑坡路段等路堤填筑，特別是對因河道、水庫、魚塘、地方道路、村莊、高壓電線等影響而不能放坡路段等路堤填筑，具有非常獨(dú)特優(yōu)勢。3.2.1陡坡路堤填筑1）常規(guī)工法常采用高填深挖、分級放坡方法，此方法必將面臨路基穩(wěn)定性、邊坡放坡和支護(hù)等難題，占用大量土地資源，環(huán)境破壞嚴(yán)重，處理不好還會誘發(fā)各種災(zāi)害。第二十一頁，共28頁。3工程應(yīng)用2）輕質(zhì)土工法：

直立填筑，不需放坡和支護(hù)；減少填筑荷重，提高路堤穩(wěn)定性；減少高填深挖，避免環(huán)境破壞。第二十二頁，共28頁。3工程應(yīng)用3）經(jīng)典工程廣梧高速某高填方橋臺臺背填筑廣東佛開高速某陡坡路堤填筑廣東云羅高速某陡坡路堤填筑廣東云羅高速某高填方路堤填筑第二十三頁，共28頁。3工程應(yīng)用3.3擴(kuò)寬工程氣泡混合輕質(zhì)土應(yīng)用于擴(kuò)寬工程主要包括道路路堤加寬、收費(fèi)站廣場擴(kuò)建、港灣式停車帶、高速公路服務(wù)區(qū)的新建擴(kuò)建等工程。特別是嚴(yán)重受限路段（如受征地拆遷、高壓線、匝道橋等影響）、加寬作業(yè)面小和加寬橋頭等難以壓實(shí)部位，具有明顯優(yōu)勢。3.3.1適用范圍第二十四頁，共28頁。3工程應(yīng)用垂直填筑，填高3m以上不需征地拆遷；施工干擾小，工期短，費(fèi)用直觀可控；可減少或無需軟基處理，其質(zhì)量可靠；新舊路基差異沉降小，運(yùn)營費(fèi)用低。3.3.2技術(shù)對比放坡施工，征地拆遷難度大、代價(jià)高；變更多、工期長，實(shí)際費(fèi)用控制難；軟基路段需地基處理，質(zhì)量難控制；新舊路基差異沉降大，運(yùn)營費(fèi)用高。第二十五頁，共28