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泡沫混凝土路橋填筑技術(shù)

更新日期:2020年7月23日 大字 小字
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    泡沫混凝土材料應(yīng)用于路橋橋臺(tái)背填充,是一項(xiàng)改變常規(guī)常規(guī)橋臺(tái)背填筑工藝方法的革新型技術(shù)。泡沫混凝土材料具有有密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度大于常規(guī)回填土、填筑后形成一個(gè)整體、抗沖擊性能好、無側(cè)向壓力、對(duì)地基荷載小等優(yōu)勢(shì)。使用泡沫混凝土填筑后,橋臺(tái)背處于超固結(jié)狀態(tài),由此減少沉降和不均勻沉降、徹底消除臺(tái)背路堤填料本身的工后沉降、避免橋頭跳車病害,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
自改革開放以來,我國公路橋梁建設(shè)飛速發(fā)展。近年來,在國家新一輪的基礎(chǔ)建設(shè)計(jì)劃的實(shí)施下,道路、橋梁工程建設(shè)又進(jìn)入了一個(gè)調(diào)整發(fā)展的時(shí)期。我國道路、橋梁建設(shè),已取得了舉世輝煌的成績(jī)。
在需高填方的橋梁建設(shè)中,在路橋結(jié)合部的橋臺(tái)背、主橋與引橋間搭板下軟連接等部位,常規(guī)采用低壓縮比的土(如碎石土或石渣土)來進(jìn)行填筑。施工時(shí),每填筑20~1250px土需進(jìn)行碾壓、夯實(shí),密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后,再進(jìn)行下一層填筑、碾壓、夯實(shí),填筑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,需經(jīng)過較長時(shí)間的工后沉降期(幾個(gè)月、半年或一年以上)才能進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)。由于工后沉降期較長,這寫橋梁建設(shè)的時(shí)效性、工程的經(jīng)濟(jì)性矛盾。在橋臺(tái)背或主橋與引橋軟連接或橋頭等過渡段,路面結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)完成投入使用后,因填料荷載過大、雨水滲入,地基的承載力不夠等原因,容易產(chǎn)生不均勻沉降,造成跳車現(xiàn)象,被稱為橋頭跳車。橋梁70%的維修費(fèi)用是花費(fèi)在橋頭跳車的修補(bǔ)上。傳統(tǒng)的處理方法是提高地基的承載力,不但很難從根本上解決問題,還存在工期過長、經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)等問題。
泡沫混凝土是可代替土進(jìn)行橋臺(tái)背填筑的新型輕質(zhì)混凝土材料。是用物理方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到由水泥基膠凝材料、集料、外加劑和水制成的料漿中,經(jīng)混合攪拌、澆注成型、自然養(yǎng)護(hù)而成的一種多孔輕質(zhì)現(xiàn)澆混凝土。具有輕質(zhì)、環(huán)保、可現(xiàn)澆、成本低等獨(dú)特的性能特點(diǎn)。目前,泡沫混凝土在工業(yè)或民用建筑的屋面保溫找坡、地暖隔熱層、室內(nèi)外墊層、外墻保溫隔熱、非承重墻體或隧道、基坑填充等建筑節(jié)能、建筑結(jié)構(gòu)減荷領(lǐng)域應(yīng)用較多。
泡沫混凝土材料應(yīng)用于路橋橋臺(tái)背填充,是一項(xiàng)改變常規(guī)常規(guī)橋臺(tái)背填筑工藝方法的革新型技術(shù)。泡沫混凝土材料具有有密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度大于常規(guī)回填土、填筑后形成一個(gè)整體、抗沖擊性能好、無側(cè)向壓力、對(duì)地基荷載小等優(yōu)勢(shì)。使用泡沫混凝土填筑后,橋臺(tái)背處于超固結(jié)狀態(tài),由此減少沉降和不均勻沉降、徹底消除臺(tái)背路堤填料本身的工后沉降、避免橋頭跳車病害,具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。采用泡沫混凝土填筑,可大幅減少工后臺(tái)背維修費(fèi)用,且通過優(yōu)化設(shè)計(jì)可減少橋梁樁基用量,綜合成本低,具有較高性價(jià)比的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)泡沫混凝土還可應(yīng)用于軟基路段公路路基、道路加寬擴(kuò)建、山區(qū)公路陡峭路段、跨線橋錐坡許放坡回填、地下隧道減荷、空洞填充等領(lǐng)域。
泡沫混凝土填筑的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)在于:①在漿料中加入適當(dāng)?shù)耐饧觿?,以提高漿體的凝結(jié)速度,保證在較短的時(shí)間內(nèi)促成泡沫混凝土微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)固化;②研發(fā)新型泡沫混凝土填筑設(shè)備,以提高填筑速度;③提高發(fā)泡劑的穩(wěn)定性,填筑用發(fā)泡劑要求有極高的穩(wěn)定性,使其在一次性填筑高度較大時(shí),不會(huì)出現(xiàn)受壓變形和破滅現(xiàn)象。
 一、路橋填筑用泡沫混凝土技術(shù)要求
泡沫混凝土質(zhì)量輕,強(qiáng)度比普通回填材料高,施工時(shí)是流動(dòng)的可塑性體,便于施工。路橋填筑用泡沫混凝土的技術(shù)要求區(qū)別于房建常用保溫隔熱用泡沫混凝土,對(duì)材
料的保溫隔熱性要求不高,但對(duì)經(jīng)濟(jì)性、高強(qiáng)度特性、漿體的流動(dòng)性、濕密度的控制、漿體凝結(jié)時(shí)間等有較高的要求。
1、常用填筑用泡沫混凝土技術(shù)指標(biāo)如下:
常用填筑用泡沫混凝土技術(shù)參數(shù)
表中泡沫混凝土強(qiáng)度范圍為參考值,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)需要適當(dāng)超出參考強(qiáng)度范圍取值(±22%),在施工時(shí)可通過調(diào)整原材料配比,添加外加劑達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2、原材料配比:
泡沫混凝土的填充施工中原材料配比主要根據(jù)具體項(xiàng)目的要求的容重、強(qiáng)度所決定,包括水泥配比、輕集料配比及水料比。
2.1 水泥配比
泡沫混凝土填充的主要原材料就是水泥,因填充施工通常都是在常溫下進(jìn)行,固泡主要靠水泥的膠凝作用,所以在填充工程中的泡沫混凝土配合比必須以水泥為主體,采用高水泥配比量。700kg/m3以下容重的的泡沫混凝土填充材料,水泥的配比量不能低于物料總量的70%。當(dāng)容重在500kg/m3以下時(shí),其常
溫配比量應(yīng)約占于物料總量的90%以上。
2.2 輕集料配比
泡沫混凝土填充施工,配方中應(yīng)不設(shè)計(jì)或少設(shè)計(jì)輕集料,因?yàn)樗鼤?huì)影響漿料的初凝,當(dāng)用量較大時(shí),甚至可能會(huì)造成塌模。填充施工中,泡沫混凝土的輕集料的最大
添加量A07以下泡沫混凝土不應(yīng)超過水泥量的20%;A09以下不應(yīng)超過40%;A12以下不宜超過50%。
2.3 水料比
在泡沫混凝土填充施工中,水料比應(yīng)為水和各種干物料總值的比例,水料比不僅要滿足水泥水化反應(yīng)的需要,還要滿足攪拌及澆注成型的需要。理想的水料比,應(yīng)是水泥漿能夠方便的混入泡沫,在混入泡沫后漿料不過稀,即容易澆注,又不會(huì)影響澆注的穩(wěn)定性。
3、主要材料要求
3.1 水泥:
采用42.5#或32.5#的硅酸鹽水泥。水泥進(jìn)場(chǎng)必須分廠家,按批、按品種分類堆放,并且必須有出廠合格證明及試驗(yàn)資料。絕對(duì)禁止使用超期和受潮結(jié)塊的水泥。
3.2 發(fā)泡劑:
采用無污染的高性能發(fā)泡劑,性能符合JC/T266—2011《泡沫混凝土》中附錄A的規(guī)定。材料應(yīng)有出廠合格證,出廠性能報(bào)告,產(chǎn)品使用說明等。
3.3 外加劑:
外加劑應(yīng)符合《混凝土外加劑》GB 8076的規(guī)定。
3.4 水:
應(yīng)符合JGJ 63規(guī)定,不含有影響泡沫穩(wěn)定性,水泥強(qiáng)度及耐久性的有機(jī)物,油垢等雜質(zhì)。
3.5 粉煤灰:
一般應(yīng)選用一級(jí)粉煤灰,一級(jí)粉煤灰不足時(shí),也可選用二級(jí),三級(jí)粉煤灰不宜選用。
3.6 細(xì)磨礦渣粉:
細(xì)磨礦渣粉細(xì)度(0.045mm方孔篩篩余)應(yīng)小于20%,活性指數(shù)(28d)應(yīng)大于95%。
4、原材料對(duì)質(zhì)量的影響:
4.1 水泥:
水泥是構(gòu)成混凝土材料的主要膠凝材料,普通硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、鐵鋁酸鹽水泥、氯氧鎂水泥、火山灰質(zhì)復(fù)合膠凝材料等均可作為泡沫混凝土的膠凝材料。
泡沫混凝土是一種大水灰比的流態(tài)混凝土,采用普通硅酸鹽水泥時(shí),水泥完成水化的理論水灰比為0.227左右;由于發(fā)泡劑所產(chǎn)生泡沫的穩(wěn)定時(shí)間有限,為了保
證泡沫不破碎就必須縮短膠凝材料的凝結(jié)時(shí)間,提高發(fā)泡混凝土的性能,宜采用P042.5R普通酸鹽水泥為膠凝材料來制備泡沫混凝土,同時(shí)采用在普通硅酸鹽
水泥中摻入促凝劑來調(diào)整水泥漿的凝結(jié)時(shí)間,使水泥漿體硬化時(shí)間與泡沫的穩(wěn)定時(shí)間相一致。
4.2 外加劑:
4.2.1
減水劑:聚羧酸鹽為最新一代高性能減水劑,在各種高效減水劑中,它的性能最為優(yōu)異,高效減水劑的用量一般在水泥量的1.0%~2.5%之間。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)
含有羧基負(fù)離子斥力,以及多個(gè)醚側(cè)鏈與水分子反應(yīng)生成的強(qiáng)力氫鍵所形成的親水性立體保護(hù)膜產(chǎn)生的立體效應(yīng),使它具有極強(qiáng)的水泥分散效果和分散穩(wěn)定性。它的
減水率高達(dá)30%~40%,在保持強(qiáng)度不變時(shí)節(jié)約水泥25%,在保持水泥用量不減時(shí)可提高混凝土強(qiáng)度30%以上。
4.2.2
促凝劑:能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑。促凝劑的主要種類有無機(jī)鹽類和有機(jī)物類。我國常用的促凝劑是無機(jī)鹽類。無機(jī)鹽類促凝劑按其主要成分大致可分為三類:以鋁酸鈉為主要成分的促凝劑:以鋁酸鈣、氟鋁酸鈣等為主要成分的促凝劑;以硅酸鹽(Na。S i0。)為主要成分的速凝劑。促凝劑摻入混凝土后,能使混凝土在5min內(nèi)初凝,1Omin內(nèi)終凝。1h就可產(chǎn)生強(qiáng)度,ld強(qiáng)度提高2~3倍,但后期強(qiáng)度會(huì)下降,28d強(qiáng)度約為不摻時(shí)的80%~90%。溫度升高,提高促凝效果越明顯?;炷了冶仍龃髣t降低促凝效果,摻用促凝劑的混凝土水灰比一般為0.4左右。摻加促凝劑后,混凝土的干縮率有增加趨勢(shì),彈性模量、抗剪強(qiáng)度、粘結(jié)力等有所降低。
在路橋填筑用泡沫混凝土在施工時(shí),漿料中加入聚竣酸鹽減水劑,鋁酸鈣、氟鋁酸鈣促凝劑等外加劑,可加快泡沫混凝土漿體的凝結(jié)速度,使泡沫混凝土內(nèi)部氣孔均勻分布,微觀結(jié)構(gòu)合理,填筑體密度低、抗壓強(qiáng)度好。

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