气泡混合轻质土技术及应用

1、气泡混合轻质土技术及应用气泡混合轻质土技术及应用1 基基 本本 介介 绍绍2 技技 术术 性性 能能3 工工 程程 应应 用用要要 点点4 成成 果果 业业 绩绩1 1 基本介绍基本介绍 气泡混合轻质土是将制备的气泡群按一定比例加入到由水泥、水及可选添加材料制成的浆料中，经混合搅拌、现浇成型的一种微孔类轻质材料。1.1气泡混合轻质土概念1.2气泡群制作流程发泡剂水发泡液压缩空气气泡群发泡装置稀释装置1 1 基本介绍基本介绍1.3气泡混合轻质土施工流程水水泥可选添加材料水泥基浆料气泡群气泡混合轻质土混合搅拌泵内混合2 2 技术性能技术性能EPS范围2.1性能概述 微孔性：内含无数个细微独立均匀气

2、泡，气泡含有率20%90% 。 轻质性：215kN/m3。 可调节性：容重和强度可根据工程需要调整。 凝结自立性：凝结硬化后可直立，整体性好，可直立填筑。 高流动性：可远距离泵送或在狭小空间内填充。耐久性：属水泥类材料，耐久性与普通混凝土类似 。 良好施工性：现浇可自流平、自硬化，不需机械摊铺、碾压或振捣。2 2 技术性能技术性能2.2基本性能 气泡混合轻质土是一种微孔类轻质材料，其内部含有无数个微细独立均匀气泡，气泡直径3060m,气泡群含有率20%90% ，气泡群显微照片和气泡混合轻质土切面照片分别如下。气泡群显微照片气泡混合轻质土切面照片2.2.1微孔性2 2 技术性能技术性能2.2.2

3、轻质性 由于内部均匀分布有大量气泡，其容重比一般土建材料小很多（如下表），可减少填筑自重。用作路基填筑时，其湿容重一般取46kN/m3，每换填1m厚度的气泡混合轻质土可减少1214kpa荷载，即其荷载只相当于0.200.30m厚度的普通填土荷载。水泥混凝土 底基层填土路基粉煤灰土工泡沫塑料242123182012160.20.35常见土建材料的容重比较表（常见土建材料的容重比较表（kN/mkN/m3 3） 2 2 技术性能技术性能2.2.3可调节性 根据工程需要，通过调整水泥用量、气泡群含量，或掺入可选添加材料，其容重可在415kN/m3范围内调节，强度可在0.535.0MPa范围内调节。一般

4、工程中，容重常选用46kN/m3 ，强度常选用0.51.5Mpa。2 2 技术性能技术性能2.2.4高流动性 由于不含骨料，其流动性高，可通过管道进行远距离泵送，水平泵送距离达500m以上（增加中继泵可输送更远），垂直泵送高度达30m以上。流动性高管道泵送浇注后可自流平2 2 技术性能技术性能 2.2.5良好施工性 采用管道泵送，使拌和场与浇注点分离，作业面小。浇注后可自流平、自硬化，自密实性好，不需机械摊铺、振捣和碾压。施工对附近建筑物无影响，对居民干扰小，适合于长距离、管道或狭小空洞内充填施工。长距离泵送管道内充填地下空洞充填2 2 技术性能技术性能 2.2.6凝结自立性 气泡混合轻质土属

5、水泥类材料，具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直临空面侧压力为0，可垂直填筑，对桥台结构物无侧压力。台背侧压力台背侧压力0垂直填筑，垂直填筑，不需放坡不需放坡垂直填筑，垂直填筑，不需放坡不需放坡垂直填筑，垂直填筑，不需拆迁不需拆迁2 2 技术性能技术性能 5 56 67 78 89 91010111112121313141415150 01 12 23 34 45 56 67 78 8容重容重(kN/m(kN/m3 3) )浸水时间浸水时间( (年年) )3.0 3.0 3.5 3.5 4.0 4.0 4.5 4.5 5.0 5.0 5.5 5.5 6.0 6

6、.0 6.5 6.5 7.0 7.0 7.5 7.5 容重容重( (kN/mkN/m3 3) )浸水时间浸水时间( (h)h)0 12 24 36 48 60 720 12 24 36 48 60 72 从上两图中可看出：气泡混合轻质土经浸水后，其容重有一定程度增大，但气泡之间是分散独立，互不通水，其吸水量有限。因此，在有浸水场合使用时，可适当采用防渗土工布等防水措施。无水头压力条件下，长期无水头压力条件下，长期浸水对容重影响小浸水对容重影响小在在1010米水头压力条件下，浸水米水头压力条件下，浸水对容重影响小对容重影响小2.3.1浸水特性2.3物理性能2 2 技术性能技术性能2.3.2透水特

7、性试验条件：容重试验条件：容重10kN/m10kN/m3 3，非饱和，非饱和 由上图得出：1）透水系数为10-510-6 cm/s数量级，介于一般粘性土与软粘土之间；2）透水系数随干容重的减小而增大。2 2 基本性能基本性能2.3.3干燥收缩特性一般情况下，气泡混合轻质土的干燥收缩率是是普通混凝土的46倍，这种收缩容易引起龟裂，但伴随着收缩的发生，张拉徐变也变大，对因收缩引起的龟裂起到一定程度的缓解作用。2 2 技术性能技术性能 2.4 力学特性气泡混合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弹性关系。1）无侧限抗压特性2.4.1强度特性2 2 技术性能技术性能

8、 2）弹性模量与抗压强度关系 气泡混合轻质土的弹性模量与抗压强度呈现较好的线性关系，工程上一般取Ec=250qu 。2 2 技术性能技术性能 3）CBR与抗压强度关系 由下图可知，CBR值与抗压强度之间呈良好的线性关系。设计时，可根据CBR值反算出抗压强度设计值。CBR=25.4qu- 0.762高速公路填料最小强度要求（CBR）%气泡混合轻质土最小强度要求路 基部 位路面底面以下深度（CBR）%最小强度等级（CBR）%上路床0.0m0.3m8CF0.819下路床0.3m0.8m5上路堤0.8m1.5m4CF0.512下路堤1.5m以下3CF0.492 2 技术性能技术性能 2.5耐久特性2.

9、5.1 耐疲劳特性1001000100001000001000000100000000.40.50.60.70.80.91.0应力比(Y)N(X)Y = -0.0314 * log(X) + 1.0731 当轻质土离路面顶面大于25cm时，汽车动荷载（接地压强为0.70MPa）引起的附加应力不超过总应力的1/5（0.14MPa），若轻质土强度取疲劳强度均值0.88MPa，其应力比Y=0.16，则轻质土路基可使用N1029次。显然，轻质土路基能足够抵抗汽车动荷载，同时其使用年限完全足够。按95%保证率下的疲劳方程曲线3 3 工程应用工程应用3.1 工程抢险 在高填方路堤中，路堤边坡防护多采用浆砌

10、片石或钢筋混凝土挡墙。但由于路基填筑是在挡墙完工后进行的，往往产生路基压实度不够而引起不均匀沉降现象，导致路面出现裂缝，甚至产生坍塌现象。 气泡混合轻质土具有重量轻、固化后可自立、对挡土墙无侧压等优点，将其用于填筑失稳路堤，能在最短时间完成失稳路堤抢险，解决路基失稳难题。3.1.1路堤失稳抢险3 3 工程应用工程应用 湖南某高速路基失稳开裂及轻质土路堤换填 广东某高速匝道路堤失稳情况及轻质土路堤换填3 3 工程应用工程应用 气泡混合轻质土具有重量轻、可垂直填筑和施工快捷等优点，将其用于灾害坍塌抢险修复工程，能最快速度完成灾害坍塌抢险，及时恢复交通等效果。3.1.2灾害坍塌抢险 某高速灾害坍塌路

11、堤的气泡混合轻质土抢险施工3 3 工程应用工程应用3.2 山区路堤填筑 气泡混合轻质土填筑山区路堤主要用于陡峭路段、半填半挖路段、高填方桥台台背、急转弯路段、滑坡路段等路堤填筑，特别是对因河道、水库、鱼塘、地方道路、村庄、高压电线等影响而不能放坡路段等路堤填筑，具有非常独特优势。3.2.1陡坡路堤填筑1）常规工法 常采用高填深挖、分级放坡方法，此方法必将面临路基稳定性、边坡放坡和支护等难题，占用大量土地资源，环境破坏严重，处理不好还会诱发各种灾害。3 3 工程应用工程应用2）轻质土工法： 直立填筑，不需放坡和支护；减少填筑荷重，提高路堤稳定性；减少高填深挖，避免环境破坏。3 3 工程应用工程应

12、用3）经典工程 广梧高速某高填方桥台台背填筑 广东佛开高速某陡坡路堤填筑广东云罗高速某陡坡路堤填筑广东云罗高速某高填方路堤填筑3 3 工程应用工程应用3.3 扩宽工程 气泡混合轻质土应用于扩宽工程主要包括道路路堤加宽、收费站广场扩建、港湾式停车带、高速公路服务区的新建扩建等工程。特别是严重受限路段（如受征地拆迁、高压线、匝道桥等影响）、加宽作业面小和加宽桥头等难以压实部位，具有明显优势。3.3.1适用范围3 3 工程应用工程应用垂直填筑，填高3m以上不需征地拆迁；施工干扰小，工期短，费用直观可控；可减少或无需软基处理，其质量可靠；新旧路基差异沉降小，运营费用低。3.3.2技术对比放坡施工，征地拆迁难度大、代价高；变更多、工期长，实际费用控制难；软基路段需地基处理，质量难控制；新旧路基差异沉降大，运营费用高。3 3 工程应用工程应用3.3.3 经典工程