詳細說明
泡沫輕質(zhì)土是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且具有不燃性的新型建筑節(jié)能材料。泡沫輕質(zhì)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(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中,經(jīng)混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)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(huán)保性、重量輕、強度高、低彈減震、抗震性好、施工方便等諸多優(yōu)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(jié)構(gòu)中用作隔熱填充墻體或與薄鋼板制成復(fù)合墻板;補償?shù)鼗⒌缆贰蛄骸⑺淼馈⒋笮蜆?gòu)筑物的填充層;公路護坡、路基、河岸、港口的擋土墻;制成輕質(zhì)**r />
1 泡沫輕質(zhì)土的形成原理及特性
1.1 泡沫輕質(zhì)土定義
泡沫輕質(zhì)土(又稱泡沫輕質(zhì)混凝土)是用物理方法將發(fā)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(jīng)物理化學作用硬化形成的一種輕質(zhì)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(jīng)攪動后并不能產(chǎn)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(jié)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(zhì),使形成在組成上與其他液體有區(qū)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(zhì)土結(jié)構(gòu)
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?yōu)榛ハ喔糸_的氣泡。氣泡的壁體是泡沫料漿的微粒和水構(gòu)成,它在毛細管作用下多少要產(chǎn)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(zhì)土特性
1.4.1 輕質(zhì)性
泡沫輕質(zhì)土內(nèi)含有大量的微小氣泡群,其容重可通過調(diào)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(nèi)進行必要的調(diào)整。
1.4.2 強度的可調(diào)節(jié)性
和容重的可調(diào)節(jié)性原理一樣,通過改變各種成分的配合比,泡沫輕質(zhì)土的強度可以在300~1500kNm2 的范圍內(nèi)進行調(diào)整。
1.4.3 高流動性
泡沫輕質(zhì)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(jié)構(gòu)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(yè),可進行遠距離或在小空間內(nèi)施工。此外,泡沫輕質(zhì)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(zhì)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(qū)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(qū)啟動區(qū)內(nèi),西起天沙河路,向東接濱江大道,全長約1.483公里,規(guī)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(jié)構(gòu)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(zhì)土進行換填減載保護處理。本工程泡沫輕質(zhì)土設(shè)計方量7974.4m3。
3 泡沫輕質(zhì)土路堤設(shè)計
3.1 泡沫輕質(zhì)土填筑高度設(shè)計
泡沫輕質(zhì)土在高速公路結(jié)構(gòu)中所處的位置見圖1。
圖 1 泡沫輕質(zhì)土在道路結(jié)構(gòu)中所處的位置
根據(jù)荷載要求,重疊區(qū)路堤高度須滿足式(1)
式中:H1、H2、H3———分別為路面結(jié)構(gòu)層、泡沫輕質(zhì)土及常規(guī)填土厚度,m;
R1、R2、R3———分別為路面結(jié)構(gòu)層、泡沫輕質(zhì)土及常規(guī)填土的平均重度,kNm3。
根據(jù)高速公路設(shè)計,自原地面到路面頂面總高度為4.2 m。路面結(jié)構(gòu)層平均重度R1=23 kNm3,泡沫輕質(zhì)土的重度R2=8 kNm3,常規(guī)填土的平均重度R3=18 Nm3。
根據(jù)式(1)計算泡沫輕質(zhì)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(tǒng)一按2m 高度填筑泡沫輕質(zhì)土。
3.2 主要技術(shù)指標
泡沫混合輕質(zhì)土是利用其輕質(zhì)性來減少軟基附加應(yīng)力的輕型填土技術(shù),它的開發(fā)為公路等基礎(chǔ)建設(shè)的軟基處理提供一種新的技術(shù)手段,為確保泡沫輕質(zhì)土的質(zhì)量,其主要技術(shù)指標應(yīng)滿足表1 的要求。
表 1 泡沫混合輕質(zhì)土主要技術(shù)指標
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