氣泡混合輕質(zhì)土,是通過氣泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡形成泡沫,并將泡沫與固化劑、粘土、砂子、水和其它外摻材料均勻混合,然后經(jīng)過發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)澆施工或模具成型,經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的新型輕質(zhì)填筑材料。該材料性能介于普通填土、混凝土及土工泡沫塑料之間,具有輕質(zhì)高強(qiáng)、彈性模量大、隔熱保溫、低碳環(huán)保、良好的施工性和優(yōu)異的耐久性等特點(diǎn)。該產(chǎn)品通過減輕施加于地基上的附加應(yīng)力,抑制軟弱地基的破壞和沉降,從根本上解決軟基路堤中的填挖方路堤、新舊路堤及路堤與結(jié)構(gòu)物之間的差異沉降問題,減小地下結(jié)構(gòu)物所承受的土壓力,提高結(jié)構(gòu)物的使用壽命。該產(chǎn)品性能完全符合《氣泡混合輕質(zhì)土填筑工程技術(shù)規(guī)范》(CJJ/T177-2012)的要求,產(chǎn)品具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1) 輕質(zhì)高強(qiáng)
氣泡混合輕質(zhì)土的主要特點(diǎn)是容重比一般的填土?。ㄍǔ槠胀ㄌ钔恋?/span>1/3),強(qiáng)度比一般的填土高,且可以根據(jù)不同的工程需要調(diào)整容重和強(qiáng)度大?。ㄈ葜卦?-16 kN/m3,強(qiáng)度在0.5-35.0MPa),解決不同的工程難題。且由于其具有輕質(zhì)和高強(qiáng)的特點(diǎn),故對地基的要求較低,減少施工時(shí)對地基處理的工程量,同時(shí),由于其輕質(zhì)特點(diǎn),對地基產(chǎn)生的荷載較小,因此用于路基拓寬填料中,能有效避免產(chǎn)生差異沉降。
(2) 彈性模量大
氣泡混合輕質(zhì)土的彈性模量較一般路基填料大,填筑后變形小,后期沉降小,適合作為剛?cè)峤Y(jié)合處的路基填筑。
(3) 良好的施工性
由于不含大顆粒骨料,所以其流動(dòng)性較高,可以填充任何不規(guī)則空間,且自密實(shí)性好;可通過軟管輸送,節(jié)省施工便道,并可進(jìn)行平行作業(yè),進(jìn)而縮短工期;只需使用簡單的機(jī)器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè),可實(shí)現(xiàn)800米的遠(yuǎn)距離輸送,工作量為150—300m3/工作日,且由于施工不需要大型設(shè)備親臨現(xiàn)場作業(yè),大大降低了施工荷載,進(jìn)而保證了結(jié)構(gòu)的安全性。
(4) 直立性
由于采用水泥作為固化劑,澆注后可固化直立,因此可大大減少土石方數(shù)量,進(jìn)而節(jié)約建設(shè)成本;同時(shí)由于固化后的直立性,可大大減少占用農(nóng)田的數(shù)量及拆除路邊建筑物的數(shù)量,與國家節(jié)約土地的大政方針相一致;而且固化后的直立性,可大大減少填料對護(hù)面的側(cè)壓力,進(jìn)而縮小防護(hù)工程的規(guī)模。
(5) 隔熱保溫
氣泡混合輕質(zhì)土內(nèi)含有大量的氣泡,其氣泡體積含有率可達(dá)40%~70%,導(dǎo)數(shù)系數(shù)小,具有良好的隔熱、隔音效果及抗凍保溫性能。
(6) 優(yōu)良的耐久性
氣泡混合輕質(zhì)土是水泥基的閉孔發(fā)泡材料,屬于無機(jī)硅酸鹽類材料,與其它高分子填充材料相比,其耐久性、耐熱、抗紫外線以及抗油污能力強(qiáng),具有水泥混凝土材料同等的耐久性。
(7) 低碳環(huán)保
氣泡混合輕質(zhì)土的主要原料為工程棄土、水泥和起泡劑,起泡劑為中性,不含苯、甲醛等有害物質(zhì),避免了環(huán)境污染和消防隱患。該材料屬于無機(jī)類填筑材料,與其它化工類輕質(zhì)填筑材料相比,不污染水源;由于使用了大量的工程棄土,既環(huán)保又不會造成環(huán)境污染,其碳排放當(dāng)量幾乎為零。
氣泡混合輕質(zhì)土由于容重輕,強(qiáng)度高,流動(dòng)性好,固化后可自立等優(yōu)點(diǎn),可用于拱上填料(見圖1),減少常規(guī)土壓力對橋拱的壓力,提高了安全性。用于地鐵、隧道填筑(見圖2)以及地下車庫填筑(見圖3)能有效減小地下結(jié)構(gòu)物的土荷載,提高底下結(jié)構(gòu)物的安全穩(wěn)定性,同時(shí)高的流動(dòng)性和自密實(shí)性可以避免填筑不密實(shí)造成的安全隱患。
普通臺背回填由于橋臺附近地方狹窄,施工時(shí)壓實(shí)機(jī)具不能過分靠近臺背,填料顆粒間孔隙無法完全消除,壓實(shí)度難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求,無法保證施工質(zhì)量。而氣泡混合輕質(zhì)土由于具有良好的流動(dòng)性、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工過程中不需振搗和機(jī)械碾壓作業(yè)等特點(diǎn),可有效解決臺背回填(見圖4)過程中難壓實(shí)問題。該材料的彈性模量較大,用于臺背回填可緩解橋臺與臺背填土的剛?cè)嵬蛔?,徹底消除填料自身的施工后沉降問題;同時(shí)由于氣泡混合輕質(zhì)土固化后可直立,對橋臺結(jié)構(gòu)物無側(cè)壓力,可降低填土荷載,提高路基的穩(wěn)定性;該材料還具有高的流動(dòng)性和自密性,可保證臺背回填施工的質(zhì)量。
氣泡混合輕質(zhì)土由于具有良好的流動(dòng)性、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工過程中不需振搗和機(jī)械碾壓作業(yè)等特點(diǎn),用于坑道填筑(見圖5)能有效解決狹窄空間及地下空洞填筑難,并可有效避免回填不密實(shí)導(dǎo)致的安全隱患。
氣泡混合輕質(zhì)土由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)和直立性的特點(diǎn),用于一般路基填筑時(shí)(見圖6)可以進(jìn)行直立填筑,不需要進(jìn)行振搗和機(jī)械碾壓作業(yè),降低了對周圍建筑物的影響,不需要放坡,避免征地和建筑物拆遷等問題,節(jié)省大量資金。
氣泡混合輕質(zhì)土用于路基拓寬(見圖7)可采用垂直填筑,無需放坡,避免拆遷和征地等問題,且采用氣泡混合輕質(zhì)土拓寬路基可以不需要改變原有的排水系統(tǒng),不需要振搗和碾壓等作業(yè),縮短施工周期,降低施工成本。更重要在于使用氣泡混合輕質(zhì)土填筑可大幅度地降低對地基的荷重,提高拓寬路基的穩(wěn)定性,減少新老路基產(chǎn)生的差異沉降,防止路面出現(xiàn)縱向裂縫,可大幅度降低公路運(yùn)營后的維修費(fèi)用。
氣泡混合輕質(zhì)土用于山區(qū)路堤(見圖8)可進(jìn)行垂直填筑,不需放坡,避免拆遷和減少征地費(fèi)用,節(jié)約昂貴的土地資源;可降低填土荷重、減少填土路基自身的滑動(dòng)力矩, 提高路基的抗滑穩(wěn)定性;可簡化擋土墻結(jié)構(gòu),降低施工難度;減少挖填方量,避免原有地形、地貌等自然環(huán)境的破壞等優(yōu)點(diǎn);且施工性好,不需振搗, 不需機(jī)械碾壓等作業(yè)。
當(dāng)跨越道路的跨線橋較高時(shí),常規(guī)做法是通過增加橋長來解決橋臺臺前錐坡放坡長問題,這樣做不但成本高,而且由于臺后填土高,土壓力大,橋臺存在很大的安全隱患。而氣泡混合輕質(zhì)土由于具有輕質(zhì)高強(qiáng)、高流動(dòng)性以及固化后可直立的特點(diǎn),可有效解決橋臺臺前錐坡問題(見圖9),同時(shí)可以減少橋長,降低成本,且固化后對結(jié)構(gòu)物無側(cè)向壓力,提高了橋臺的安全穩(wěn)定性。
凍脹—融沉,是凍區(qū)土體的基本變形特征,也是導(dǎo)致凍區(qū)路基產(chǎn)生病害的主要原因所在。而氣泡混合輕質(zhì)土由于具有隔熱保溫的特點(diǎn),若采用氣泡混合輕質(zhì)土填筑寒冷地區(qū)路堤(見圖10)可有效保持路基土體的溫差在允許范圍內(nèi),避免路面載荷和季節(jié)變化共同作用下,引起路基凍土凍融交替形成凍脹、融沉、翻漿以及縱向裂縫等病害,確保道路免受凍害破壞,降低道路的運(yùn)營及維修成本。
氣泡混合輕質(zhì)土的施工流程見圖11
采用攪拌、發(fā)泡、泵送于一體的設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場施工。
3.3注意事項(xiàng)
1) 澆注時(shí),如遇到下雨天,應(yīng)立即停止施工。
2) 澆筑完成后,為了防止由于迅速干燥而產(chǎn)生裂縫,固化后需要覆蓋塑料薄膜或土工進(jìn)行保濕養(yǎng)生,且養(yǎng)生時(shí)間不宜小于7天。
3) 在填筑體達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度后,方可在填筑體頂面進(jìn)行機(jī)械或車輛作業(yè)。作業(yè)前,應(yīng)先鋪一層覆蓋層,厚度不宜小于20cm。
4) 夏季施工時(shí),應(yīng)避開高溫時(shí)段澆注;冬季施工時(shí),應(yīng)對澆筑設(shè)備、泵送管道、發(fā)泡劑及澆筑區(qū)域等采取保溫防凍措施。