[PPT]路桥工程现浇泡沫轻质土技术要求及应用120页_ppt

1、 现浇泡沫轻质土及应用 发泡状况泡沫轻质土试件在水中的浮力实验主 要 内 容1、概 念 篇2、性 能 篇4、应 用 篇3、质 量 篇泡沫轻质土的概念与制作根据现浇泡沫轻质土技术规程（CECS 249：2008，下称规程）的定义，泡沫轻质土是“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂等按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。泡沫轻质土制作流程 发泡原理发泡录象气泡的大小显微镜下的气泡(直径为30300的球体)泡沫轻质土的制作 泡 沫 制 作 细集料 与胶凝材料混合加入泡沫混合搅拌浇 筑现场发泡试验现场容重试验流值实验

2、现场施工照片固化后的断面照片泡沫轻质土性能1.轻质性：515kN/m3。2.密度和强度可调节性。根据不同的材料组成用量、不同的气泡率，可按工程需要调整密度和强度。4.硬化后可自立，可垂直填筑。3.良好的施工性。采用管路泵送的方式现浇，可在狭小空间浇筑，自流平，自硬化，无需碾压或振捣。5.属水泥类材料，与EPS轻质材料相比，具有更好的耐久性。6.良好的环保特性：对环境无污染，且可利用粉煤灰等工业废渣，具有优越的环保特性。泡沫轻质土性能2.1 密度特性材 料密度(kg/m3)混凝土2500基层2300常规填土18002000粉煤灰12001600EPS200300泡沫轻质土5001300泡沫轻质土

3、的表观密度，与其它土建材料相比，一方面显示出较明显的轻质性，另一方面，可根据工程需要在大范围内进行调整。就工程应用而言，常用的密度范围为5001300kg/m3。泡沫轻质土性能2.2 强度特性替代填土的常用范围 随着气泡率的增加，泡沫轻质土的强度逐渐降低；在气泡率相同的情况下，砂的含有率越大，泡沫轻质土的强度将越低。故控制泡沫轻质土强度的核心因素是配合比。 同时，影响强度的因素还有： 1.水泥标号：标号越高，强度越高； 2.养护温度:养护温度越高，强度越高； 3.集料、掺和料及外加剂。泡沫轻质土性能2.2 强度特性抗折强度0.33qu抗拉强度0.20qu抗弯强度0.35qu劈裂强度0.20qu

4、CBR25.06qu-0.646弹性模量Ec730qu其它性能指标与抗压强度的关系关系方程呈线性泡沫轻质土性能2.3 应力应变特性泡沫轻质土的无侧限破坏特性以脆性破坏为主；在脆性破坏前，应力与应变呈现较好的线弹性关系 。泡沫轻质土性能2.4 耐久性 泡沫轻质土的耐久性重点在于其赋存环境因素对其物理力学性能的影响上。这些环境因素主要包括： 1.浸水的影响； 2.干湿的影响； 3.冻融的影响； 4.外部循环荷载的影响。泡沫轻质土性能2.4 耐久性-长期养护试验 泡沫轻质土的长期养护试验表明,与最高强度相比:室外暴露养护强度降低幅度大约为3050%,浸水养护大约为20%40%,室内暴露为10%20%

5、；试验同时表明：湿密度越大、掺砂量越多，其强度降低幅度越低。 工程上应尽量避免轻质土长期浸水并严禁直接暴露使用。泡沫轻质土性能2.4 耐久性-长期浸水密度试验 浸水2年半湿密度趋于稳定后，湿密度增加率与初始湿密度的关系表明：初始湿密度越大，长期浸水引起的湿密度增加幅度越小。配合比编号1/灰砂比初始湿密度(kg/m3)浸水2年半后稳定表观密度(kg/m3)表观密度增加率(%)K0-A06211099 76.9%K1-C18201235 50.6%K2-A27281028 41.2%K2-B27941125 41.7%K2-C29721236 27.2%K5-A511441221 6.7%K5-B

6、512161337 10.0%K5-C514251472 3.3%泡沫轻质土性能2.4 耐久性-干湿循环试验干湿循环历经10次,强度基本不变泡沫轻质土性能2.4 耐久性-耐疲劳试验 疲劳寿命一般可用直接拉伸试验、间接拉伸试验和弯曲试验三种方法。从材料的实际受力特性和试验的复杂程度来看，弯曲试验是比其他两种试验更加可行和合理的试验方法。本次试验中采用三分点加载方法，这主要是保证梁底面能有一段弯矩相等的均匀拉区。梁的加载模式有两种：一是应力控制，二是应变控制。对于泡沫轻质土采用应力控制模式，这主要考虑其破坏性形式是脆性破坏，极限应变较小。弯拉强度试验结果试件序号破坏荷载(N)强度(MPa)试件序号

7、破坏荷载(N)强度(MPa)13202.630.9493216.910.9223400.240.99103407.130.9833199.850.91113172.670.8843484.520.99123297.350.9653356.140.97133125.070.9163258.030.92143332.760.9573185.640.93标准值3268.030.8883114.240.91变异系数4.83%5.02%泡沫轻质土性能2.4 耐久性-耐疲劳试验疲劳试验成果疲劳试验成果表试件序号不同应力比下的荷载循环次数0.550.640.730.830.92125181246578154

8、071922623752342473784151431362614900922021201241508921457211633126255198171756423776718316680107159491550310618796529102192429874212824843142689438984616149283129276657175669198对于一般的工程应用而言,泡沫轻质土承受的动荷载与其强度应力比通常小于0.3；根据疲劳方程，按应力比0.3计算，泡沫轻质土的疲劳寿命可达1021次，完全可满足一般工程需要。3 质量控制现浇泡沫轻质土技术规程是我国在这一技术领域的第一部标准。它从原材

9、料的控制、设备要求、施工过程的控制及施工后的检验与验收等方面都作了详细的规定，为泡沫轻质土技术的工程应用提供了依据。原材料包括水泥、集料、掺和料、外加剂、拌合水及发泡剂等。它们的质量要求请参见标准3.1.13.1.6及7.2。3.1 原材料的质量控制3 质量控制1 、对环境应无不良影响，以界面活性类发泡剂为宜。2、 在0以上的温度环境，发泡剂不应出现离析现象。3、 稀释倍率不宜小于100。4、 标准泡沫密度宜为40kg/m360kg/m3。5 、发泡剂所制作的泡沫应细密，经消泡试验确定的湿密度 增加率不应超过10%。发泡剂应符合下列要求：3 质量控制有松香胶发泡剂、废动物毛发泡剂、树脂皂类发泡

10、剂、水解血胶发泡剂、石油硫酸铝发泡剂、动物蛋白类发泡剂等，在使用上以动物蛋白类发泡剂居多。市贩发泡剂现状：3 质量控制市贩发泡剂主要特点：1、泡沫孔径偏大，发泡倍率偏低（一般在25倍以下），用量大。2、存放温度要求在10以上，一般只能存放三个月 。3、稳泡时间短。消泡试验。泡沫轻质土工程项目开工前,必须对所采用的水泥及其他材料和发泡剂之间的适应性进行检验,检验方法即为消泡试验。根据CECS249：2008中7.2.7及8.3的规定，仅当消泡试验确定的湿密度增加率不超过设计湿密度的10%时，所选的发泡剂、水泥等原材料才可使用。消泡试验是泡沫轻质土工程特有的试验科目，其意义在于明确发泡剂和水泥之间

11、的适应性；当消泡试验无法满足要求时，应调整发泡剂或水泥种类。3 质量控制3 质量控制2.发泡剂的检验方法为消泡试验。泡沫轻质土工程项目开工前,必须对所采用的水泥及其他材料和发泡剂之间的适应性进行检验,检验方法即为消泡试验。根据现浇泡沫轻质土技术规程的要求，仅当消泡试验确定的湿密度增加率不超过设计湿密度的10%时，所选的发泡剂、水泥等原材料方可使用。3 质量控制原材料的计量精度是确保施工配合比满足强度设计要求的基本前提。3.2 原材料计量精度原材料计量精度集料、掺和料2水泥、外加剂2水2发泡剂5质量控制1、单套设备产能：120m3/h。2、设备体积小，移动轻巧灵活。3 质量控制设备实现全方位自动

12、控制施工过程主要是控制泡沫密度和轻质土的湿密度。 3.4 过程控制2、泡沫轻质土湿密度与设计值的偏差不宜超过10%。 1、泡沫密度与标准泡沫密度的偏差不超过10%。 规定标准泡沫密度并在施工过程中监控泡沫密度，是泡沫轻质土工程的特殊要求，目的是确保发泡剂的质量稳定从而确保轻质土的质量稳定。3 质量控制3 质量控制泡沫轻质土在清河东路改造工程中的使用目的：消除路桥过渡段的差异沉降、即消除桥头跳车。在保持强度要求的前提下，轻质土的容重控制是关键。 清河东路设计指标：容重6.0kN/m3; 强度 0.6MPa。 清河东路施工控制指标：容重6.0kN/m3; 强度 0.8MPa。 显然：掺砂配合比无法

13、满足上述指标要求。3 质量控制 硬化后的质量检验指标为抗压强度和准干密度。 3.5 硬化后的评价1、抗压强度合格标准为不低于设计值。 2、准干密度的合格标准为不超过湿密度的设计值。 准干密度的检验是泡沫轻质土的特殊要求，目的在于确保轻质土的轻质性满足设计要求。3 质量控制3.6 质量不合格的判别标准1、 湿密度合格率低于90%。有下列情况之一时，泡沫轻质土工程可判别为不合格： 4、 工程质量评分低于75分。 2 、泡沫密度合格率低于90%。3、 抗压强度合格率低于90%。这些在CECS249：2008的78节中都作了具体的规定。应 用 篇2-在软基路堤中的应用3-减荷换填4-工程应急抢险5-道

14、路加宽6-特殊路段的应用7-基坑及管线回填1-空洞充填一、采空区的回填 我国有大量的煤矿、化工矿、铁矿及各种有色金属矿，由于自然资源的稀缺及对环保要求的提高，对开采率及采空区的治理要求不断提高，仅有色金属矿，每年的回填量超过一亿立方米。4-1、空洞充填高性能泡沫砂浆充填体具有流动性好、用水率大幅降低、可节省部分原材料等优势，实现了矿山采场低成本、低污染、高接顶率、高安全性等多种效果，对目前的充填采矿法具有里程碑意义。甘肃白银小铁山矿的充填照片（井下640米） 甘肃金川集团公司的井下充填照片（井下800米）(c) 充填过程坑内照片（e）现场容重称量（1.67t/m3）甘肃金川集团公司井下充填现场

15、取样照片（d）现场取样照片 凡口铅锌矿充填录像二、隧道注浆衬砌体发生局部变形、渗漏水、开裂甚至塌陷等病害。（1）注浆无法饱满，隧道顶部会不同程度地出现空洞、 积水；（2）隧道衬砌体受力失衡；（3）空洞处的围岩的变形、风化及脱落加剧等。隧道渗漏水示意图 现场施工图片 现场施工图片 三、其他地下空洞的充填地下空洞轻质土新设管 在土建工程中，对一些特殊地下空洞的回填，如建筑空隙、旧路桥头搭板下的空洞及地下管道工程的周边空隙，由于人和机械无法进行作业或作业空间过于狭小无法回填密实，使其成为工程建设的一大难点。地下空洞的填充实例软基路堤桥头搭板下空洞的填充地下空洞的填充实例1. 高流动性，可在狭小空间内

16、充填施工。2. 不需机械碾压施工，不需震捣。地下空洞的填充实例4-2、在软基路堤中的应用软基处理中的突出问题： 稳定性问题-导致路堤的滑塌。 沉降问题-导致路面的沉降破坏、桥头 跳车、地下结构物的侧移破坏等。高速公路软基滑塌图片 某高速路大面积塌方图片 不良地基由于受到填土的附加应力的作用发生缓慢的沉降； 桥头跳车的主要原因2. 台背填料自身的压缩沉降；3. 桥台与路基间的刚柔突变。用于解决软基路堤的桥头跳车桥头跳车示意图桥基间沉降发生突变，沉降曲线的梯度变化大。采用泡沫轻质土后的桥基差异沉降曲线局部放大 开裂底部主应力分布图底部主应力分布图a)软基路段桥台台背填筑的优化意义b)软基路段桥台台

17、背填筑减少工后沉降示意C) 桥台台背填筑减少桥跨示意基本条件GL-20m为N10的软弱粘土层填土高度为5.50m轻质土的设计容重为6.7kN/m3轻质土的设计无侧限抗压强度为1MPa施工实例使用效果沉降比较轻量土路基与一般填土路基的比较采用轻质土填土的路基部沉降小，稳定快两种填土的沉降差在五个月内已超过了30cm使用效果土压力轻减效果A1侧桥台桩基与A2侧桥台桩基(轻质土)的比较明显的弯矩减小，间接说明土压力减少效果 xx高速公路西江特大桥软基桥台台背回填优化桥头过渡段，减少工后沉降，避免桥头跳车。xx高速公路软基桥台台背回填xx高速公路港口立交台背回填 FCB工法A对常规工法A的优化：优化桥

18、台，优化桥头过渡段，减少工后沉降，避免桥头跳车。泡沫轻质土台背回填以减少桥跨 高路堤台背，轻质土填筑减少常规工法桥跨泡沫轻质土台背填筑减少桥跨减少桥跨，优化桥头过渡段，减少工后沉降，避免桥头跳车。国道301xx公铁立交桥台背减荷回填xx市中山东路改造工程 中山东路是xx市的市区道路主干线，虽然路堤的填土不高，但由于道路经过的地区为软基分布区，道路的工后沉降大，部分桥涵交接处的路基累计差异沉超过了1.8米，需要不断进行修补，桥头搭板因台背路基的差异沉降而严重破损和断裂，“桥头跳车”现象始终未能解决。 桥头搭板掏空照片（因台背路基沉降）采用泡沫轻质土换填后的路面（没有使用桥台搭板） 2007年xx

19、市城市管理局对中山东路进行大修改造，对工后沉降较大的（新河沟、龙湖沟、三脚关沟、黄厝围沟）四座桥的桥头两侧路基长30米、高2米的范围内采用“现浇泡沫轻质土”进行减荷换填处理（轻质土的容重0.6MPa），并取消了换填范围内的复合地基处理及桥台两侧常规采用的桥头搭板。 施工照片施工照片施工照片返回4-3、减荷换填减荷换填减荷换填xx长江大桥桥头堡减载换填 国家体育场（即鸟巢）外侧地下连续通道工程中的应用（1）工程概况 成府路西起中关村大街，东至京承高速，是贯穿奥林匹克公园东西向的一条重要道路，承担奥运地区快速疏散东西向过境和出入境以及奥运地区区内出行的交通功能。（2）结构特点及荷载要求 本次采用现浇泡沫轻质土换填范围为成府路桩号2+1602+508。在此范围内横断面设计为对称双孔双向八车道，结构总宽:38m，沟槽宽度:40m，是目前亚洲最大跨径的隧道，采用明挖施工，平均挖深为12.2米，结构复杂，且位于国家中心体育场（鸟巢）段开口宽度大（最大横向净宽约24.5m），覆土深（部分通道覆土在6m以上），上有挡墙、消防车道等设施，为保证成府路地下通道段结构安全，在国家体育场成府路大市政红线范围内作用于隧道顶板的设计荷载不大于80kPa（即