寒区公路工程固废基现浇泡沫轻质土路基应用技术规范

寒区公路工程固废基现浇泡沫轻质土路基应用技术规范本文件规定了固废泡沫轻质土材料与性能要求、配合比设计、路基设计与施工及质量评定等内容。本文件适用于各等级新建和改扩建公路工程固废泡沫轻质土路基。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB175-2007通用硅酸盐水泥GB6566-2010建筑材料放射性核素限量GB8076-2008混凝土外加剂GB50119-2013混凝土外加剂应用技术规范GB/T176-2017水泥化学分析方法GB/T208-2014水泥密度测定方法GB/T1346-2011水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法GB/T1596-2017用于水泥和混凝土中的粉煤灰GBT2847-2022用于水泥中的火山灰质混合材料GB/T18046-2017用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T51003-2014矿物掺合料应用技术规范GB/T8074-2008水泥比表面积测定方法勃氏法CJJ/T177-2012气泡混合轻质土填筑工程技术规程JC933-2003快硬硫铝酸盐水泥、快硬铁铝酸盐水泥JTGF80/1-2017公路工程质量检验评定标准第一册土建工程JGJ63-2006混凝土用水标准JC/T874-2021泥用硅质原料化学分析方法JC/T2199-2013泡沫混凝土用泡沫剂JTGD30–2015公路路基设计规范JTG/T3610-2019公路路基施工技术规范JTG/TD3106季节性冻土地区公路设计与施工技术规范SY/T5350-1991钻井液用发泡剂评价程序YB/T4328-2012钢渣中游离氧化钙含量测定方法DB33/T996-2015公路工程泡沫混凝土应用技术规范3术语和符号固废泡沫轻质土foamedlightweightsoilwithsolidwaste2以固废为主要掺合料的泡沫轻质土。3.2标准泡沫密度standardfoamdensity满足固废泡沫轻质土施工、质量要求的最低泡沫表观密度。3.3湿密度wetdensity固废泡沫轻质土硬化前流动状态下的表观密度。符号Rd——干密度；Rfw——施工湿密度；qc——标准抗压强度；qu——试配抗压强度。4原材料4.1一般规定4.1.1固废泡沫轻质土所用原材料应符合国家相关环保要求。4.1.2原材料技术指标及检验应符合相关规范要求。4.1.3不同品种、规格、等级、厂家、产地、出厂日期的原材料不得混存、混用。4.2水泥4.2.1硅酸盐水泥应符合GB175的规定，快硬硫铝酸盐水泥、铁铝酸盐水泥应符合JC933-2003的规定，当采用其他品种水泥时，其性能指标须符合相应规范要求。4.3发泡剂4.3.1发泡剂性能应满足JC/T2199中的相关规定。4.3.2发泡剂宜采用界面活性类发泡剂，不应采用动物蛋白类发泡剂，发泡剂应满足表1中的技术要求。表1发泡剂技术要求>30>244.3.3发泡剂须在保质期内使用，不应出现离析现象。34.4水4.4.1施工用水应符合JGJ63规定。4.4.2拌和水不应含有影响泡沫稳定性、固废泡沫轻质土强度及耐久性的有机物、油污等杂质。4.5外加剂4.5.1固废泡沫轻质土外加剂应符合GB8076与GB50119的要求。4.5.2外加剂使用前应进行适应性试验。4.6掺合料4.6.1固废泡沫轻质土用粉煤灰技术要求应符合表2规定。表2固废泡沫轻质土用粉煤灰技术要求4.6.2固废泡沫轻质土用磨细矿渣粉应符合表3的规定。表3固废泡沫轻质土用矿渣粉技术要求4.6.3固废泡沫轻质土用钢渣粉技术要求应符合表4规定。表4固废泡沫轻质土用钢渣粉技术要求4.6.4固废泡沫轻质土用铁尾矿粉技术要求应符合表5规定。4表5固废泡沫轻质土用铁尾矿粉技术要求4.6.5固废泡沫轻质土用火山灰质固废粉体材料技术要求应符合表6规定。表6固废泡沫轻质土用火山灰质固废粉体材料技术要求条文说明火山灰质材料按照成因分为天然火山灰质材料和人工火山灰质材料。天然火山灰质材料主要有火山灰、凝灰岩、沸石岩、浮石、硅藻土或硅藻石等，人工火山灰质材料主要有烧煤矸石、烧页岩、烧黏土、煤渣、硅质渣等。固废泡沫轻质土用火山灰质固废粉材料，指磨细的废弃天然及人工火山灰质材料。由于粉煤灰为固废泡沫轻质土常用固废掺合料之一，本规范将其性能要求单独列出。4.6.6其他矿物粉料做掺合料，其性能应符合国家相关规范规定或通过试验验证后使用。4.6.7固废泡沫轻质土添加掺合料总重量不应大于水泥重量的50%，若超过50%应经相关试验验证。4.6.8掺合料最大粒径不宜超过5mm。4.6.9矿物掺合料的放射性应符合GB6566中的相关规定。5性能要求5.1.1公路工程路基用固废泡沫轻质土密度应满足表7和表8的要求。表7公路工程路基用固废泡沫轻质土密度要求>1.5>1.95表8公路工程路基用固废泡沫轻质土在计算水位以下填筑时密度要求干密度Rd和施工湿密度RfwRfwRfw地下水位以下3m）条文说明渗水系降雨或人工临时排水等地表水由缝隙下渗形成的自由水。仅当固废泡沫轻质土路基直接赋存于永久性地下含水层中，才按地下水位以下条件确定干密度，且不设计防排水措施。表8中防排水措施应能隔断渗水对固废泡沫轻质土的直接浸泡。5.1.2公路工程路基用固废泡沫轻质土抗压强度应满足表9和表10的要求。表9公路工程路基用固废泡沫轻质土抗压强度要求>1.5>1.9条文说明标准抗压强度是只抗压强度测试的标准值，容许偏差为±10%。表10公路工程路基用固废泡沫轻质土在计算水位以下填筑时抗压强度要求>35.1.3公路工程路基用固废泡沫轻质土流动度应为180mm±20mm。条文说明固废泡沫轻质土流动度测试过程可参照《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》（DB33/T996）中的相关规定。5.1.4公路工程路基用固废泡沫轻质土抗冻性能应满足表11中的要求。6表11公路工程路基用固废泡沫轻质土抗冻性能要求条文说明抗冻标号对应于固废泡沫轻质土强度检查所需的冻融循环次数。固废泡沫轻质土抗冻性按冻融试件的质量损失率平均值不小于5%和抗压强度平均值不小于20%进行评定。具体测试过程按照附录C中的相关规定。6固废泡沫轻质土配合比设计6.1一般规定6.1.1固废泡沫轻质土配合比设计应遵循安全性、适用性和经济性原则，并满足密度、和易性和强度要求。6.1.2固废泡沫轻质土配合比设计应包括配合比计算、试配及调整。条文说明固废泡沫轻质土配合比设计用原材料，应与实际工程用原材料具有相同的厂家、产地、品种及规格。实际工程中如原材料发生了变动，须重新进行配合比设计。6.1.3固废泡沫轻质土配合比设计指标，包括密度、流动度及抗压强度，并符合下列规定：a）固废泡沫轻质土密度应符合本规范5.1.1规定；b）固废泡沫轻质土流动度应符合本规范5.1.3规定；c）固废泡沫轻质土试配强度应满足式（1）要求：qu≥1.2qc（1）式中：qu——固废泡沫轻质土试配抗压强度（MPaqc——固废泡沫轻质土设计抗压强度（MPa）。条文说明《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》（DB33/T996）中规定试配抗压强度应为设计抗压强度的1.2倍，《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T177）中规定试配抗压强度应大于设计抗压强度的1.05倍，考虑到内蒙古自治区公路工程抗冻要求，加之固废掺合料的使用，本规范选用固废泡沫轻质土试配抗压强度要大于等于1.2倍设计抗压强度的标准。6.2配合比计算6.2.1配合比中各种材料用量计算应符合公式（2）的规定：式中:mc——每立方固废泡沫轻质土水泥用量（kgρc——水泥密度（kg/m3mw——每立方固废泡沫轻质土用水量（kgρw——水密度（kg/m37mf——每立方固废泡沫轻质土气泡群用量（kgρf——气泡群密度（kg/m3mm——每立方固废泡沫轻质土固废掺合料用量（kgρm——固废掺合料密度（kg/m3）。条文说明固废泡沫轻质土水泥用量应按设计指标和固废掺合料用量综合确定。未掺外加剂时，固废泡沫轻质土水胶比应按0.55~0.65选取；掺入外加剂时，固废泡沫轻质土水胶比应按0.20~0.55选取。是否需要掺入外加剂及掺入外加剂的用量，应根据固废泡沫轻质土设计指标和水胶比要求，通过试验确定。如无试验实测值时，公式（2）中水泥密度可取3100kg/m3，水密度可取1000kg/m3，气泡群密度可取50kg/m3，典型固废掺合料粉煤灰密度可取2600kg/m3，矿渣粉、钢渣粉和铁尾矿粉密度可取2800kg/m3。6.2.2固废泡沫轻质土用水量式（3）计算：（3）式中：W/B——固废泡沫轻质土水胶比。6.2.3固废泡沫轻质土气泡群体积量按式（4）计算:式中：Vf——每立方固废泡沫轻质土气泡群体积量（L）。6.3配合比试配6.3.1固废泡沫轻质土配合比试配应在计算配合比基础上，通过调整计算配合比中各材料用量，试验测试至固废泡沫轻质土各项性能满足设计和施工要求为止。条文说明固废泡沫轻质土配合比试配试验，可参考《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T177）中的相关规定。试配试验时，应根据附录A进行消泡试验，当消泡试验确定的湿密度增加率满足附录A的要求时，制取试件并进行养护；当消泡试验确定的湿密度增加率无法满足要求时，应调整发泡剂的稀释倍率或种类，或调整配合比组成材料的种类和用量，重新进行试配试验。6.3.2当固废泡沫轻质土试配强度无法满足要求时，应调整胶凝材料标号或品牌，重新进行试配试验。6.4配合比调整6.4.1现场施工过程中，可根据现场天气及施工组织情况，在试配配合比基础上予以验证调整。7固废泡沫轻质土路基设计7.1一般规定7.1.1固废泡沫轻质土路基设计前，应全面搜集公路工程所在区域气象、地形、地貌、地质、水文等资料，并全面调查公路工程沿线自然条件和地质状况。87.1.2根据公路工程所在区域环境条件、交通荷载、公路等级及路基性能要求，明确固废泡沫轻质土密度、强度等性能指标，并做好防排水、防冲刷及抗冻设计。7.2设计荷载7.2.1固废泡沫轻质土路基设计时，工程设计荷载分类及其组合应按JTGD30中的相关规定执行。条文说明一般地区固废泡沫轻质土填筑路基时，只计算永久荷载和可变荷载。浸水地区、冻胀地区、地震动峰值加速度大于等于0.2g的地区固废泡沫轻质土填筑路基时，还应计算其他可变荷载和偶然荷载。7.3设计计算7.3.1固废泡沫轻质土填筑路基设计计算时，应根据公路等级、荷载条件、填筑部位按本规范5性能要求部分，合理确定密度、抗压强度等指标。7.3.2固废泡沫轻质土填筑路基设计计算时，固废泡沫轻质土设计密度、抗剪强度及接触面摩擦系数，应根据环境条件和工程条件参照JTGD30中的相关规定取值。7.3.3路基填筑用固废泡沫轻质土抗压强度，应不小于路基填筑的填筑体抗压强度和填筑体自立稳定的抗压强度，具体参照CJJ/T177中的相关规定执行。7.3.4固废泡沫轻质土路堤地基沉降计算时，总沉降修正系数宜取1.0~1.1；当地基容许承载力大于两倍路堤荷载时取小值。7.3.5固废泡沫轻质土填筑路基稳定性验算，包括整体稳定性验算、抗滑动稳定性验算和抗倾覆稳定性验算。条文说明固废泡沫轻质土路基整体稳定性验算和抗滑动稳定性验算安全系数取值应不小于1.3。抗倾覆稳定性验算安全系数取值一般地区应不小于1.5；对于需要计算其他可变荷载和偶然荷载的浸水地区、冻胀地区、地震动峰值加速度大于等于0.2g的地区，抗倾覆稳定性验算安全系数取值应不小于1.3。7.3.6固废泡沫轻质土填筑区位于地下水位以下，或受到洪水淹没时，应进行抗浮稳定性验条文说明固废泡沫轻质土路基抗浮稳定性验算采用湿密度计算固废泡沫轻质土自重应力。当验算得到的位于地下水位以下或受到洪水淹没时固废泡沫轻质土填筑区的抗浮稳定系数小于抗浮安全系数时，应采取增加填土荷载或降低地下水位等措施，直至抗浮稳定性验算通过为止。固废泡沫轻质土路基抗浮安全系数在规范《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》（DB33/T996）和《气泡混合轻质土填筑工程技术规程》（CJJ/T177）中均为1.2，在《公路路基设计规范》（JTGD30）中为1.05~1.15，安全期间本规范选用1.2的固废泡沫轻质土路基抗浮安全系数。7.3.7浸水路段须考虑固废泡沫轻质土软化问题，软化系数宜根据试验确定，无试验数据时，参考规范DB33/T996中的相关规定，软化系数可取0.70。7.4构造要求7.4.1固废泡沫轻质土路基最小设计厚度不宜小于1m，最大设计厚度不宜大于15m。固废泡沫轻质土填筑体底面宽度不宜小于2m。97.4.2固废泡沫轻质土路基填筑体沉降缝设置，可参照JTGD30和CJJ/T177中的相关规定执行。7.4.3固废泡沫轻质土路基填筑体与相邻结构间应设置缓冲层，缓冲层可采用聚苯乙烯板、涂有沥青的木板等材料。7.4.4斜坡上浇筑固废泡沫轻质土路基时，应采用台阶式浇筑，具体参数可参照JTGD30和DB33/T996中的相关规定执行。7.4.5固废泡沫轻质土顶面不宜直接接触动荷载，设计时应设置一定厚度的保护层或过渡层，结构保护层设置要求需因地制宜，与荷载大小、工程环境密切相关。7.4.6固废泡沫轻质土路基断面形式及构造设计要求与参数，可参考DB33/T996中的相关规定。7.4.7对于有抗冻要求的固废泡沫轻质土路基设计，应符合JTG/TD3106中的相关规定。8固废泡沫轻质土路基施工与质量评定8.1一般规定8.1.1固废泡沫轻质土路基施工前应做好设计交底，并对施工现场的气候、地形、地质及构造物进行普查，编制专项施工组织方案。8.1.2固废泡沫轻质土路基施工前应做好基底验收工作。8.1.3固废泡沫轻质土路基应作为单独的分项工程，按照JTGF80/1进行质量评定验收。8.2固废泡沫轻质土路基施工8.2.1固废泡沫轻质土路基施工准备应符合下列规定：a）按照设计要求进行测量放样；b）固废泡沫轻质土路基浇筑前应做好基底防排水工作；c）应结合设备生产能力、工期等要求划分浇筑区和浇筑层。8.2.2固废泡沫轻质土路基施工湿重度应符合设计要求，设计未规定时固废泡沫轻质土路基施工湿重度应满足JTG/T3610。8.2.3固废泡沫轻质土路基施工设备应满足JTG/T3610。8.2.4固废泡沫轻质土路堤施工前，应将路基划分为面积不大于400m2、长轴不超过30m的浇注区，每个浇注区单层浇注厚度宜为0.3~1.0m。轻质土路堤每隔10~15m应设一道变形缝；8.2.5加宽路基与固废泡沫轻质土交界的坡面，清理厚度宜不小于0.3m，从老路堤坡脚向上按设计要求挖台阶。8.2.6固废泡沫轻质土路基分区浇筑时，分区模板应安装拼接紧密，不漏浆。宜在分区浇注施工缝处设置变形缝。变形缝上下可不贯通。8.2.7固废泡沫轻质土路基单个浇注区浇注层的浇注时间不得超过所用水泥浆初凝时间，上下相邻两层浇注间隔时间宜不少于8h。8.2.8固废泡沫轻质土最小单层浇筑厚度不宜小于0.2m，最大单层浇筑厚度不宜大于1.0m；固废泡沫轻质土埋置在土层中时，封闭土层厚度不宜小于1.0m，地表宜采用绿化保护措施。8.2.9对于不同时期的固废泡沫轻质土路基施工，应及时收集气象信息，根据季节特点采取对应的工程措施，保证施工质量和安全。冬季施工时应对浇筑管路、施工设备发泡剂及浇筑区域等采取保温措施。8.3固废泡沫轻质土路基质量评定8.3.1固废泡沫轻质土所用水泥、发泡剂、水、外加剂及掺合料的技术性能和规格应符合设计文件和本规范规定。8.3.2发泡剂的检测取样频率宜按3000L为一批次，不足3000L按一批次计。每批次不少于1组，每组3次试验。8.3.3发泡剂发泡产生的泡沫大小均匀且细密，经附录A中的消泡试验确定的湿密度增加率不应超过10%。8.3.4固废泡沫轻质土密度按照DB33/T996中的相关方法进行检测。8.3.5固废泡沫轻质土流动度按照DB33/T996-中的相关方法进行检测。8.3.6固废泡沫轻质土力学性能按照附录B规定的方法进行检测。8.3.7固废泡沫轻质土抗冻性能按照附录C规定的方法进行检测。8.3.8固废泡沫轻质土路基工程质量检验包括基本要求、外观鉴定、实测项目和质量保证四部分。8.3.9本规范所列固废泡沫轻质土路基工程的基本要求，对施工质量优劣具有关键作用，应按基本要求对工程进行检查。经检查不符合基本要求规定时，不得进行工程质量评定验收。8.3.10对于工程外观状况应逐项进行全面检查，如发现外观缺陷，应进行减分。对于较严重的外观缺陷，必须采取处理措施。8.3.11固废泡沫轻质土路基工程施工资料和图表残缺，缺乏最基本数据，或有伪造涂改者，不予评定验收。资料不全者应予减分。8.3.12固废泡沫轻质土路基在浇注过程中应做湿密度现场检测，检测方法应采用容量筒法，每一浇注区浇注层检测次数应不低于6次。8.3.13固废泡沫轻质土路基应在固化后28d进行无侧限抗压强度和密度检测。8.3.14涉及路基安全和使用功能的重要实测项目为关键项目，合格率不得低于90%，且检测值不得超过规定极值，否则必须进行返工处理。8.3.15固废泡沫轻质土路基施工质量应符合JTG/T3610。《》固废泡沫轻质土路基路床强度应符合无侧限抗压强度规定，对CBR值、弯沉值可不作要求。消泡试验A.1仪器设备a)硬化设备：φ30cm*设计浇筑高度；b)一侧开刃取样器：φ10cm*10cm；c)托盘天平或磅秤：称量2000g，感量1g；d)电热鼓风干燥箱：最高温度200℃。A.2试件a)硬化设备浇筑完成后，表面平整，贴保鲜膜养护。b)试件数量试件一组3个。A.3试验步骤a)将硬化设备试样在施工条件下养护24h后，测量顶面塌陷深度；b)侧面打开硬化设备，将试样顶部削平，采用取样器分别在顶部和底部分别取试样；c)放入电热鼓风干燥箱内，烘至恒质；d)试件冷却至室温后，立即称取质量，精确至1g；A.4结果计算与评定a)沉陷率按式（A.1）计算:式中:×100（A.1）LS—沉陷率，%；HS—测量顶面塌陷深度，单位为毫米(mm)；H—硬化设备试样浇筑高度，单位为毫米(mm)。b)浇筑后试样质量不均匀率按式（A.2）计算：×100（A.2）式中:mc—试样质量不均匀，%；m1—试样底部质量，单位为克(g)；m2—试样顶部质量，单位为克(g)。沉陷率和试样质量不均匀率均按照三组平均值进行评定，精确至0.1%。a)监测指标沉陷率≤2%；试样质量不均匀率≤3%。固废泡沫轻质土力学性能试验固废泡沫轻质土的力学性能试验试件的制备按以下执行，试件不做吸水或烘干处理，且在试验报告中应增加按以下几条所做的准干密度试验结果。B.1试件制备应符合下列要求：a)抗压强度的试件尺寸为100mm×100mm×100mm，一组3块；b)劈裂抗拉强度的试件尺寸为100mm×100mm×100mm的立方体，一组3块；c)抗折强度的试件尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱体，一组3块；d)静力受压弹性模量试件尺寸为100mm×100mm×300mm的棱柱体，两组6块；e)试件制备可在现场制取；f)往试模内倾倒试验用料时，应略高于试模顶面，且在拆模前，宜用保鲜纸覆盖试模表面；g)拆模时，应先将试模表面高出部分予以刮平；拆模后，用塑料袋密封包装试件；h)试件应置于20℃~25℃的环境中养护。B.2准干密度应按以下步骤测定：a)取试件1组3块，逐块量取长、宽、高方向的轴线尺寸，精确至1mm，计算其体积V（cm3b)称取试件质量M（g），精确至1g；各试块按M/V计算准干密度，以3块试块准干密度算术平均值作为试验结果。固废泡沫轻质土抗冻性能试验C.1仪器设备e)低温箱或冷冻室:最低工作温度-30℃以下；f)恒