泡沫轻质土（精选七篇）
泡沫轻质土 篇1
关键词：泡沫轻质土,沉降,新技术
为了缓解泰州市东风路的交通压力, 对该道路部分路段进行了拓宽改造, 由四车道改为六车道。利用原先预留绿化带增加车道, 为了减少新增车道不均匀沉降, 采用了“泡沫轻质土”新技术。利用泡沫轻质土施工周期短、成型快、强度高、节能环保等综合优势, 加快了道路改造工程施工进度, 减少了施工对交通的影响, 实现了低碳绿色环保施工。“泡沫轻质土”新技术也是建筑业向工厂化发展的一种初步尝试, 能够保证工程质量和安全施工。在该工程中的应用取得了较好的经济效益, 同时该项新技术、新材料得到了进一步的技术改进, 逐步走向成熟。
1 泡沫土成型原理
泡沫轻质土, 是通过气泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡, 并将泡沫与水泥浆均匀混合, 然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型, 经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质材料。
2 泡沫土的技术优势
(1) 轻质材料。干体积密度为300-1600kg/m3, 比灰土轻, 可减轻路基荷载; (2) 一次成型。可现场浇注施工, 类似于工厂化生产; (3) 低弹减震性。泡沫水泥轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量, 从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用, 作为道路材料效果佳; (4) 有一定的强度。抗压强度为0.6-25.0MPa; (5) 施工速度快。自动化作业, 现场建设拌和站, 可实现1500米的远距离输送, 生产稳定; (6) 环保性。泡沫水泥轻质土所需原料为水泥和起泡剂, 起泡剂为中性, 不含苯、甲醛等有害物质, 避免了环境污染。
3 泡沫土主要技术指标
(1) 湿密度及抗压强度指标 (见表1) ; (2) 泡沫标准密度:50kg/m3; (3) 流值:170mm; (4) 发泡倍率:不低于1200; (5) 消泡试验泡沫轻质土湿密度增加率不超过10%; (6) 泡沫轻质土标准沉降率低于3%。
4 施工设备
(1) 泡沫轻质土现场制作时, 发泡装置应采用发泡剂水溶液与压缩空气混合的预发泡水泥装置, 严谨采用搅拌发泡生成泡沫; (2) 为确保施工质量的稳定性和均匀性, 严谨采用小型泡沫混凝土或发泡水泥设备替代泡沫轻质土专用设备; (3) 泡沫轻质土专用施工设备应满足:必须具有发泡剂、发泡剂水溶液、压缩空气的流量计量、调节装置, 以确保发泡剂稀释倍率、泡沫密度满足要求并可调节泡沫流量以控制泡沫轻质土的湿密度满足要求;单台泡沫轻质土泵送设备的现场泵送流量不低于100m3/h, 以确保单个浇筑区浇筑层在水泥浆初凝时间内完成。
5 浇注区及浇注层的划分
(1) 浇注区的划分应根据施工现场情况绘制浇注区划分及施工顺序平面图; (2) 泡沫轻质土单层浇注厚度, 应控制在0.3~1.0m范围, 建议按0.4m进行控制; (3) 单个浇注区的面积应结合设备产能进行划分, 应以浇注区内单个浇注层可在初凝时间内浇注完毕且单个浇注层浇注方量不超过200m3为控制标准, 最大浇注面积不应超过400m2。
6 浇注施工控制要点
(1) 同一区段上下相邻浇注层, 浇注间隔时间应以下层浇注层已经硬化为控制标准, 不宜少于6h; (2) 每一浇注层应在水泥浆初凝时间内浇注完毕, 浇注时间不宜超过3h;水泥浆自制备完成到浇注开始的间隔时间最大不超过3h; (3) 应沿浇注区长轴方向自一端向另一端浇注;如采用多条浇注管浇注时, 则可并排地从一端开始浇注, 或采用对角的浇注方式; (4) 浇注过程中, 当需要移动浇注管时, 应沿浇注管放置的方向前后移动, 而不宜左右移动浇注管;如确实需要左右移动浇注管, 则应将浇注管尽可能提出当前已浇注轻质土表面后再移动; (5) 浇注过程中, 浇注管出料口离当前浇注面的高差最大不应超过2m; (6) 浇注施工过程中, 应尽量减少在浇注层中的走动扰动; (7) 当前浇注层浇注接近结束时, 应在浇注层内按规定频率进行湿密度取样检测, 当某一测点湿密度不合格, 应找出测点周围界限, 进行局部处理。
7 在泰州市东风路拓宽改造工程中采取的技术改进措施
为了保证泡沫土长期处理良好的外界环境, 保持干燥和半干燥状态, 在本次改造中, 采取了底层铺设水泥土, 两侧喷水泥浆的技术措施。由于泡沫土吸水性较强, 吸水后强度有衰减现象, 干燥状态泡沫土强度最高。采取上述技术措施后, 泡沫土可以处于相对干燥状态, 对水泥泡沫土初期强度的形成是非常有利的。
8 泡沫土用于沟槽回填的抗浮措施
本工程泡沫土用于绿化带开挖后回填, 泡沫土属于轻质材料在地下水作用下, 存在上浮力, 容易整体升高, 针对这种情况, 我们采取了倒楔子形开挖措施。
9 泡沫土运用的经济分析
在正常施工情况下, 按每立方米轻质泡沫土填筑材料计算:材料消耗105元, 人工22元, 电费0.88元, 机械费6.2元, 管理费5元, 其他费用5.3元, 综合单位成本费用为144.38元。在本工程实践中, 由于运用泡沫土方案, 降低了路基开挖深度及宽度, 大量减少了土方工程量, 该方案节约造价51万元 (见表2) 。
1 0 泡沫土运用的技术展望
泡沫轻质土 篇2
1 工程概况
某高速公路扩建工程南段, 为全封闭高速公路, 全长6.12 km。现状公路为双向四车道, 原路基宽28 m。设计在现状路基的基础上将两侧分别拼宽3.25m, 加宽后路基宽度为34.5 m。加宽路基采用泡沫轻质土材料填筑, 轻质土下层地基采用水泥搅拌桩加固。路基拼接施工前, 对原路基两次削坡, 削除边坡上的植被及软弱土, 并开挖1.0 m×0.67m标准台阶。泡沫轻质土施工的主要技术指标见表1、以及表2。
2 路基扩建工程中泡沫轻质土施工质量控制
泡沫轻质土是一种非常常见的施工技术, 所采用的主要是物理方法, 其主要的构成成分有两种, 一种是水泥基胶凝材料, 另一种就是水, 作为一种轻质材料其使用范围非常广泛, 但是在路基扩建工程中使用最广泛。虽然我国使用这项施工技术的时间并不长, 但是在很多的重要的工程中, 这项施工技术都得到了有益的尝试, 也因其在工程中使用的时间并不长, 因此很多的技术使用细节还有需要改进的地方, 也正因为如此, 才需要对其进行施工质量控制, 其控制手段如下:
2.1 施工准备阶段。施工准备工作是非常多也非常重要, 总结如下:
首先, 对施工区段进行详细的划分, 这是泡沫轻质土施工需要必备的工作之一, 这也是该施工技术的主要特点, 在划分的过程中, 要保证路基顶部高程要相同。划分施工区段时要参考整体的施工方案, 按照路基扩建工程的总体特点进行划分, 有些施工区段范围比较大, 在对其进行划分时更要注意, 一定要保证路基削坡以及开挖工作完成之后, 能够在最短的时间内浇注施工, 否则会引起非常严重的水土流失现象, 甚至会导致路基失去稳定。
其次, 需要对原有的路基进行削坡开挖处理, 在进行这项施工工序时需要注意两个问题, 一是开挖顺序要有所保证, 因为开挖顺利直接影响到路基的稳定, 尤其是路基的水土流失问题, 通常情况下, 其顺序如下:竖向, 要先挖高路堤之后再进行低路堤的施工;横向, 先挖坡肩位置, 之后再挖坡脚的位置;如果轻质土路基浇筑高度已经符合相关要求, 一般情况下, 要超过设计高度的一半以上, 这时才可以进行开挖工作;另一个是要控制好削坡宽度以及相应的高程问题, 这是非常重要的两个施工参数, 通常情况下, 前者都要超过设计值, 而后者则要低于需要扩建的地面的高度。
再次, 做好浇筑区与层的划分工作, 一般情况下竖向方向的划分主要参考设计区段, 需要注意的最重要的问题就是要保证高程衔接平顺, 而每一层的浇筑厚度都要控制好, 通常在达到0.5m作用。
第四, 选择好相关的设备, 通常该工艺使用的主要设备是拌合设备, 就是将发泡剂以及相应的浆料混合之后放入到拌合设备中, 之所以要选择好质量优良的设备, 主要是因为设备对发泡率影响巨大, 质量好的设备, 如果再采用良好的设备其发泡率就能够有所保证, 而泡沫密度相对来说也比较好。轻质土拌合设备具有非常好的计量功能, 这样就能够有效控制浆液以及相关的泡沫流量。
2.2 施工阶段质量控制
2.2.1浆液制备。a.泡沫轻质土水泥浆的拌合制作与泡沫轻质土的拌合制作应分开进行。其中, 为确保泡沫轻质土的浇注在水泥浆的初凝时间内完成, 宜设置现场专用搅拌站搅拌制作水泥浆。如果采用搅拌站集中拌制、砼搅拌运输车供应水泥浆, 应注意控制水泥浆的运输时间。b.泡沫轻质土制作设备应具有原材料自动化计量功能, 在拌合制作泡沫轻质土时, 应能调节水泥浆或泡沫流量。c.拌合制作成型过程中, 搅拌时间应确保各组分混合均匀。水泥浆或泡沫轻质土在出料装置中的停止时间不宜超过2小时。2.2.2浇注施工。同一区段上下浇筑层, 施工期气温不低于15℃, 最短浇筑间隔时间按8h控制;否则, 浇筑间隔时间应不低于12h;单个浇筑区浇筑层施工时间控制在2h之内。开始浇筑时, 出料口浇筑点高差不超过1m。浇筑一定高度后, 出料口埋入泡沫轻质土内。沿浇筑区长轴方向, 自一端向另一端浇筑;采用一条以上浇筑管时, 可并排地从一端开始浇筑, 或采用对角浇筑方式。浇筑过程移动浇筑管时, 应沿浇筑管放置的方向前后移动, 不宜左右移动;如确需左右移动时, 将浇筑管提出已浇筑轻质土表面后再移动。浇筑完成的路段, 进行表观检查, 表层有松散或空洞应清除松散处, 并酌情补填。2.2.3顶部纵向台阶处理。路基顶部纵向台阶在路面施工前处理:台阶按1:2或者是1:3坡度进行人工修整即可。2.2.4养护。浇筑至设计标高后, 覆盖塑料薄膜保湿养护, 养护温度宜保持在5℃以上。轻质土路基已硬化成型, 但强度未达到设计强度前, 不能直接进入使用状态。, 满足7d强度要求, 即可进行下一步施工;否则应待14d后, 检查试件强度指标, 仍旧达不到要求时须返工处理。
2.3 与其他工序衔接。
轻质土路基顶部结构层, 必须在轻质土路基强度达到0.5MPa以上时方能展开施工。轻质土路基顶部结构层施工时, 应避免大型机械如自卸车直接在顶部行走;应采取边推平、边卸料的方式进行摊铺碾压。
2.4 雨季施工。
雨季施工应做好临时防排水措施, 对已削坡路段路基边坡, 采用薄膜覆盖、设置临时排水沟等措施。严防雨水携带泥浆污染已浇筑泡沫轻质土路基。
结束语
综上所述, 可知路基扩建工程中泡沫轻质土施工质量控制工作非常重要, 尤其是在这项技术应用实践还不够多的情况下, 质量控制工作更是重中之重, 虽然质量控制的措施有很多, 但是总结起来就是按照规程进行施工, 防止出现异常情况, 在借鉴国外经验的基础上结合自身的经验, 结合自身经验进行不断地探索。
参考文献
[1]周炎新, 周宏云, 肖开锋.Marshall法在Superpave沥青混合料施工质量控制中的应用[J].交通科技, 2005 (3) .
[2]李韬鹏, 周若来.大体积混凝土结构裂缝控制技术[J].西北水力发电, 2005 (S1) .
泡沫轻质土在公路工程中的应用 篇3
泡沫轻质土是土建工程领域中近年开发的一种新型轻质填土环保材料, 在国外已有几十年的应用历史。我国于2002年引进并发展了泡沫轻质土技术, 2008年11月, 在陈忠平博士主导下, 以广州大学、华鑫博越国际土木建筑工程技术 (北京) 有限公司为主编, 完成了中国工程建设标准化协会标准《现浇泡沫轻质土技术规程》 (CECS 249:2008) , 并于2009年3月出版、发布实施。目前, 该技术在北京、天津、广东、河北等重点工程中得到成功运用。
2 泡沫轻质土的形成原理及特性
2.1 泡沫轻质土定义
泡沫轻质土 (又称泡沫轻质混凝土) 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。
2.2 固化材料
固化材料可以分为主剂和辅剂两种, 主剂主要是起固结、加强土体骨架的作用, 而辅剂是以催化、早凝为目的的固化材料;主剂以水泥类为主, 加入土中后与水发生水化作用产生Ca (OH) 2产物, Ca (OH) 2与粘土颗粒发生离子交换形成固化物, 达到加固土体骨架的作用;辅剂是指石膏粉、硅粉等辅助材料, 加入这些材料的目的在于减少主剂的用量, 达到降低造价的目的。
2.3 基料、外加剂
泡沫轻质土中的可选组分, 根据工程的需要决定是否掺加。基料即原料土的要求:为了达到与固化剂及气泡的充分混合, 并确保泡沫轻质土的流动性, 原料土的直径宜小于5mm, 对于不满足要求的原料土, 应先期进行解泥及必要的筛分处理。外加剂和混凝土外加剂类似。
2.4 泡沫的形成
泡沫是由细小空气泡组成的分散体系, 气泡之间有细微的液体薄膜隔开。
由于液体的表面张力, 液体表面有自动缩小的趋势, 因而纯静液体经搅动后并不能产生大量泡沫。在纯静液体中, 两个气泡相碰就会毫无阻碍地结合在一起, 最后气泡全部破裂。但如果在液体中溶解一种能降低气-液界面张力的物质, 使形成在组成上与其他液体有区别的, 且有一定机械强度的临界层, 那么在两个气泡相碰时, 这种临界层便可作为“缓冲层”防止气泡破裂, 泡沫济液体在强大的高压空气的吹动下, 形成大量的表面涨力极强的一个个的气泡。
2.5 泡沫轻质土结构
将已制得的泡沫加入到由水泥、水等组成的料浆中均匀搅拌后即成为泡沫砼混合料, 泡沫的气泡就变为互相隔开的气泡。气泡的壁体是泡沫料浆的微粒和水构成, 它在毛细管作用下多少要产生变形而变成多面体。混合料中的细孔分布得愈均匀、尺寸愈小, 则泡沫砼强度愈高。
2.6 泡沫轻质土特性
2.6.1 轻质性
泡沫轻质土内含有大量的微小气泡群, 其容重可通过调整土体中的气泡和固化剂的含量, 可以按照需要使其容重在5~16k N/m3内进行必要的调整。
2.6.2 强度的可调节性
和容重的可调节性原理一样, 通过改变各种成分的配合比, 泡沫轻质土的强度可以在300~1500k N/m2的范围内进行调整。
2.6.3 高流动性
泡沫轻质土具有良好的流动性, 通过管道泵送, 其最大输送距离可达500m以上, 最大泵送高度可达30m。
2.6.4 固化后的自立性
由于使用水泥作为固化剂, 通常在浇筑5 h后就会开始固化, 且固化后可以自立, 可进行垂直填土, 且对挡土结构物几乎没有推挤力。
2.6.5 良好的施工性
由于其具有良好的流动性和固化后的自立性, 且不需振捣和碾压作业, 可进行远距离或在小空间内施工。此外, 泡沫轻质土中混有大量的气泡群, 成品的体积可达到材料体积的3倍以上。
2.6.6 耐久性
属水泥类材料, 与高分子材料相比, 其耐久性、耐热及抗油污能力强, 具有水泥材料同等的耐久性。
2.6.7 隔热性
泡沫轻质土中含有大量的气泡, 具有良好的隔热性。
3 泡沫轻质土施工
某市轻纺大道旧路修建于2003年, 为双向四车道。2011年进行改扩建, 拓宽为双向六车道。由于旧路经长时间通车, 沉降基础稳定, 控制新、旧路基沉降差是该工程的关键技术。建设单位组织次专家进行论证后, 决定对路基两侧加宽段及结构物两侧回填采用泡沫轻质土回填处理。
3.1 施工准备
3.1.1 拌合站场地建设
a、按照设备的尺寸及布置图, 对主机、泵、发泡装置等关键设备的摆放场地, 采用C20混凝土进行硬化处理。设置排水沟, 保证整个场地的水平, 并排水顺畅。
b、用红砖砌筑20m3蓄水池和两级排污沉淀池。
c、根据设备的生产用水和功率等要求, 计算好水管的大小和电缆的规格, 安装水电等设施, 供水能力在20吨/小时以上, 电的安装功率为120KW。
3.1.2 设备配置
泡沫轻质土施工设备选用华鑫博越国际土木建筑工程技术 (北京) 有限公司的“泡沫轻质土制备输送站”, 产能高达60~90m3/h, 整个输送站最大可实现120~180m3/h的施工能力。主要机具设备如下表:
主要施工机具设备
3.1.3 施工场地准备
a、打坝、排水、清淤进行台背泡沫轻质土路基基槽的整平碾压施工, 做好防、排水工程等施工准备工作。基槽开挖边坡坡比除设计明确规定的外, 其余坡比应控制在1:0.8~1:1范围内。
b、填筑50cm山皮土, 整平碾压完铺设防渗土工膜。
c、施工保护面板使泡沫土施工区域形成封闭的浇筑区域。
d、施工前, 应清除浇筑区基底杂物, 尤其应排清基底的积水;当在地下水位以下浇筑时, 应有降水措施, 严禁在基底有水的状态下浇筑施工。
3.2 配合比设计
本项目工程设计要求湿容重≤6.0k N/m3;200mm≥流动值≥160mm;泡沫标准密度50kg/m3。消泡试验泡沫轻质土湿密度增加率不超过10%。
配合比强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块。抗压强度试验方法同普通混凝土强度试验方法, 但要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验, 且强度结果不做尺寸折减。28天龄期抗压强度等级0.8MPa。
泡沫轻质土试配强度应满足下式要求:
试中qu--泡沫轻质土试配强度 (MPa)
qc--泡沫轻质土试配强度 (MPa)
试配试验时, 经湿密度、流值和消泡试验符合要求后, 再制取试件进行养护做抗压试验。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数或种类, 或调整配合比组成材料的种类和用量, 重新进度试配试验。经试配, 选定本工程施工配合比, 如下表:
3.3 施工工艺及方法
泡沫轻质土的生产流程:泡沫的生成→水泥浆或水泥砂浆的制备→泡沫轻质土的生成即泡沫与水泥 (砂) 浆的混合。
泡沫轻质土的现场施工流程:基层清理→按设计要求支好模板→浇水湿润→泡沫砼浇筑→养护→检验和成品保护
1) 模板
施工时, 为了防止泡沫轻质土的溢出, 施工中模板之间, 模板与地基之间的间隙应尽量消除填塞密实, 必要部位采用防水土工膜进行封堵。
2) 输送
泡沫轻质土在由管道或泵管输送的过程中消解量是极小的。但如果使用预拌混凝土车和翻斗车进行输送的话, 由于振动使得气泡消解, 湿润度、空气含量将发生变化, 流动性也降低。因此, 针对本工程的特点, 采用移站施工, 管道进行泵送。
3) 浇筑
泡沫轻质土中气泡既有独立细微的特点, 也具有分散性。为减少气泡的消解及材料分离现象, 施工过程中要避免过度振动, 并且要控制好浇筑厚度宜为0.6m每层。这是考虑消泡的影响:一次浇筑太厚自重压力增大会使气泡消泡过多, 太薄则增加浇筑的临空面消泡损失率加大, 二者对气泡轻质土的轻质性有一定影响。
4) 养护
泡沫轻质土浇筑完成后为了防止由于急速干燥而产生裂缝, 固化后需要在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。
结语
泡沫轻质土作为一种新型路基材料, 浇筑施工点所占空间极小, 容重小, 施工速度快、不需机械碾压或振捣等优势, 在道路加宽、桥台后填土、软基路堤等得到推广应用。但是, 施工造价为灰土施工造价的4倍以上, 高昂的施工造价使该技术推广受到一定限制
参考文献
[1]《现浇泡沫轻质土技术规程》 (CECS249:2008) .
[2]陈忠平等.轻质土的关键技术开发及其施工工艺的研究[R].交通部联合攻关重点课题, 2003.
轻质泡沫混凝土施工的相关分析 篇4
关键词：轻质泡沫混凝土,建筑施工,应用分析
1 轻质泡沫混凝土概述
轻质泡沫混凝土[1]是一种比较新型的环保型、轻质建筑节能材料, 这种材料具有轻质性, 并且它的密度和轻度可以进行调节, 填充压力较小, 具有很高的流动性;除此之外, 这种轻质混凝土以水泥作为固化剂, 因此在水泥初步凝结后就会呈现出一种超凝固结构状态, 由于固立之后混凝土本身的自立性, 因此, 对于其它建筑结构几乎没有任何侧压力。这种轻质混泥土属于水泥类建筑材料, 因此它的使用寿命与水泥混凝土相类似, 具有稳定性和耐久性。轻质泡沫混凝土是在原来的混凝土类型上分支出来的一种, 由于其价格比较低廉, 而且节能环保, 因此在现代化的建筑中被广泛使用。尽管其具有其它混凝土不具备的优势特点, 但是轻质泡沫混凝土的推广时间较短, 生命周期也不长, 在实际的应用中还存在问题。所以国内外对于轻质泡沫混凝土的研究从未停止, 特别是在功能和质量方面进行都进行了大量的改进研究。
2 轻质泡沫混凝土的制作方式
轻质泡沫混凝土的具体制作工艺采用了物理方法将泡沫和粉煤灰以及水泥等一些原料混合而成, 成为料浆然后再经过搅拌、浇筑、养护等一系列工艺流程之后, 就会凝结成为一种多孔轻质的建筑材料, 这就是轻质泡沫混凝土建筑材料。但现在多数建筑工程仍然采用较多的是普通的建筑材料, 相比一般的混凝土建筑材料而言, 轻质泡沫混凝土建筑材料在环保、节能等方面更具有优势。轻质泡沫混凝土的制作方式一般会分成常见的两种类型, 一种是建筑工厂提前预制, 另一种是施工现场浇筑和制备。现场浇注制备完成后需要借助混凝土灌车将其运输到施工具体地点然后才能进行轻质泡沫混凝土施工。轻质泡沫混凝土提前预制指的是在施工工厂提前浇灌制作成型然后直接安装到施工现场的建筑物中。
轻质泡沫混凝土多见于一般的建筑墙体结构, 屋面结构以及建筑地基地面等场地。对建筑物墙体结构进行轻质泡沫混凝土安装时, 可以采用现场浇筑混凝土的方式浇筑混凝土墙体, 在一般性的建筑工程中可以采用给建筑物加固补偿的方式来施工, 这样可以使建筑物地基更加结实。但需要注意的是, 每个建筑物各个部分的自重情况不同, 所以在应用轻质泡沫混凝土进行施工时就有可能造成施工建筑物发生沉降现象, 从而对建筑物施工质量和施工效益产生影响。因此设计师在设计阶段就应该对建筑物自重较低的部分软体地基进行填充物补偿, 但施工人员要对软体建筑材料进行质量严格把控。
3 轻质泡沫混凝土的应用
3.1 轻质泡沫混凝土的施工工艺流程
轻质泡沫混凝土在我国大量兴起的主要原因是由于近几年国家提倡实行节能环保政策, 因此在建筑行业中也越来越重视节能减排发展理念的推广和应用。在实际的建筑施工过程中要求建筑设计人员和施工人员在材质的选择和使用贯彻绿色施工、环保施工的理念, 全方位做好建筑行业的节能工作, 在这样的时代要求下, 轻质泡沫混凝土就成为建筑行业施工材料的首选。
在具体的施工工艺方面, 轻质泡沫混凝土的施工工艺流程为:首先进行测量放样施工, 之后才能进行路基开挖工作, 挖出的断面为轻质泡沫混凝土施工断面时, 再进行第一层轻质泡沫混凝土挡板的预制[2], 随后要对预制好的第一层轻质泡沫混凝土立模板进行验收检查, 如果验收合格以后就可以按照设计师的设计配合比例来制作轻质泡沫混凝土, 然后再进行第一层混凝土的浇筑, 在此过程中还要进行土石方的填筑和钢筋网片的安装。在第一层轻质混凝土浇灌完成以后, 就可以进行第二层轻质泡沫混凝土挡板的预制, 然后再按照之前的验收方式进行施工验收检查, 对轻质泡沫混凝土模板的制作工艺以及质量进行检查, 随后可以进行第二层轻质混凝土的浇灌、安装钢筋片以及填筑土石方, 以此方式重复进行施工, 直到填筑到轻质泡沫混凝土的设计厚度要求之后, 才可以结束全部软体路基边坡石土方填筑施工作业, 最后进行施工验收检查, 合格之后方可停止一切施工作业。
3.2 轻质泡沫混凝土的施工方法
在软体路基段施工作业, 首先要保证软体路基的表面平整性, 这样有利于施工作业的开展, 在此过程中还要根据设计师设计的收坡宽度来加大路基平整面, 通常情况下, 平整施工的范围是在坡脚两米的范围内施工。在轻质泡沫挡板的安装方面, 一定要严格按照国家交通部最新颁布的《公路桥涵施工技术规范》[3]中的相关要求和规定来进行施工作业, 在挡板的质量方面一定要满足施工设计的强度和刚度两方面的具体要求。至于轻质泡沫混凝土的配合比设计上, 要严格按照施工设计师的实际要求来和建筑原材料的具体特性以及填筑体的所有施工要求来确定, 必须经过严格检查, 控制好施工质量。
3.3 轻质泡沫混凝土质量控制
(1) 原材料质量控制。对于建筑原材料的控制主要是针对水泥材料和轻质泡沫混凝土外加剂的质量管控, 这两种材料要同时满足轻质混凝土的气泡稳定性和流动性以及抗压强度等质量要求, 对于发泡剂的具体性能要求是, 必须使产生的气泡细微而且均匀、发泡率不能大于20, 稀释倍率要高于40, 产生的所有气泡要求不能够相互连通, 气泡的稳定性以及泌水性必须符合相关的施工性能要求。
(2) 施工工艺质量控制。在具体的施工质量控制方面, 如果安装模板时出现水平倾斜或者有误差存在, 这时候就应该及时对轻质泡沫混凝土模板逐层进行检查, 一定要使模板达到设计施工标准, 确保其板缝均匀, 表面平整性与柔顺性。在浇筑方面, 需要特别注意的是浇筑管的出料口要与被浇筑面保持平整, 在轻质泡沫混凝土凝结之前要完成浇筑, 在确保第一层浇筑层凝结之后方可进行上一层的浇筑施工, 以此类推来完成不同层面的浇筑作业, 直到顶层浇筑完工以后要即刻采用塑料薄膜或者土工布包裹, 以确保混凝土之间更好地凝结、护养, 但时间不宜过长也不宜过短, 控制在3 小时之内, 在浇筑时如果出现大雨天气, 必须采取积极的避雨措施来防止浇筑层受到不良影响, 在后续的施工过程中要对雨水浸泡过的浇筑层表面进行清理后继续进行下过程施工作业。
4 结束语
轻质泡沫混凝土是一种轻型环保和节能建筑材料, 除了文中介绍的, 轻质泡沫混凝土具有高流动性、轻质性强、耐久性好、可调节其强度而且施工工艺简单等几方面的优势特点之外, 它在软体路基处理工程中也具有十分广泛的应用, 它不但能够降低土方填方高度对路基造成的巨大影响, 而且这种材料还可以降低土方填筑对路基造成的超重负荷, 能够很好地解决软体路基的自重, 从而降低软体路基的外来附加应力, 这在很大程度上解决了软体路基不均匀沉降这一建筑难题。因此, 提高软体路基的稳定性, 轻质泡沫混凝土在软体路基施工处理方面可以作为一种新型施工推广材料。
参考文献
[1]赵军.天津西站公交车场轻质泡沫混凝土换填工程设计及应用[J].国防交通工程与技术, 2015, (03) :74-77+80.
[2]罗旋, 方志森.轻质泡沫混凝土在软基路基处理中应用研究[J].公路交通科技 (应用技术版) , 2015, (06) :91-92.
泡沫轻质土 篇5
泡沫混凝土具有质轻、保温、隔声、耐火等特点,在建筑保温领域和功能型制品生产等方面的应用越来越广泛[1,2,3]。目前施工中泡沫混凝土的密度等级多在A03~A08之间,随着建筑工程对围护结构保温隔热性能要求的提高,绝干密度小于200 kg/m3的超轻质泡沫混凝土的制备逐渐成为行业研究的热点[4,5]。与普通泡沫混凝土不同,超轻质泡沫混凝土的泡沫引入量较大,相对水泥用量较少,硬化后气孔的孔壁薄,易出现表面粉化、吸水率高、强度低的情况。目前,国内常规的制备超轻质泡沫混凝土的技术手段是采用早强快硬型特种水泥,制备的超轻质泡沫混凝土绝干密度在150 kg/m3左右,28 d强度在0.1~0.2 MPa,但吸水率高达50%以上[6],制品的保温隔热性能远未达到预期目标。因此,为制备出性能优异的超轻质泡沫混凝土,并理清性能的影响因素及水平,本试验通过碱激发的技术手段制备出湿密度为200 kg/m3的超轻质碱激发泡沫混凝土(ULAAFC),分别研究了激发剂、水胶比、活性氧化镁等因素对ULAAFC力学性能、收缩性能、吸水率及导热性能的影响。
1 试验
1.1 原材料
磷渣:比表面积450 m2/kg,四川什邡双福磷渣加工厂,化学成分见表1。
矿渣:比表面积420 m2/kg,四川双实建筑新材料有限公司,化学成分见表1。
活性氧化镁:S85级,辽宁大石桥源宏镁业矿产品有限公司。
激发剂:水玻璃,液态,固含量35%,模数2.5,成都市新都五一硅酸钠厂;氢氧化钠,分析纯,成都科龙化工试剂厂。
聚丙烯纤维:长度9 mm,密度0.91 g/cm3,抗拉强度>450MPa,成都顺美国际贸易有限公司。
有机硅防水剂:固含量28%,p H值=12.5±1,山东科创新型建筑材料有限公司。
发泡剂:采用十二烷基硫酸钠、N-月桂酰-L-谷氨酸钠、茶皂素按质量比5∶5∶1复配而成,发泡倍数35~37倍,1 h沉陷距5~7 mm,1 h泌水量32.4~33.1 ml。
%
1.2 超轻质碱激发泡沫混凝土的制备
ULAAFC的制备采用混合搅拌法,即发泡剂的发泡与拌合过程同时进行。具体制备过程为:按既定配比称料、搅拌、形成匀质浆体,通过空压机发泡(造泡压力0.4~0.6 MPa),边发泡边搅拌直到拌合至设计湿密度200 kg/m3,浇模成型,并按相应性能的测试要求对试件进行标准养护。
1.3 测试方法
1.3.1 黏度测试
不同水胶比浆体的黏度采用NDJ-99型水泥净浆旋转黏度计进行测试,具体测试方法按照仪器的操作步骤执行。
1.3.2 收缩性能测试
浆体收缩性能测试参照JC/T 603—2004《水泥胶砂干缩试验方法》进行,在流动度相同的情况下成型,标准养护24 h后脱模,放置在相对湿度为(60±2)%的空气中至规定龄期。
1.3.3 XRD测试
将达到规定测试龄期的净浆,取其芯浸泡于无水乙醇中,用碾磨棒磨成粉末状,用D/Max-RB X射线衍射仪进行分析测试。
1.3.4 FESEM测试
将达到规定测试龄期的试件,取其新鲜断面放入无水乙醇中终止水化,在105℃真空干燥24 h后镀金,用S-4800型场发射扫描电镜观察断面形貌。
1.3.5 其它性能测试
ULAAFC的抗压强度、绝干密度、吸水率参照JG/T 266—2011《泡沫混凝土》进行测试,导热系数参照GB/T 10294—2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》,采用DRH-Ⅲ导热系数测定仪进行测试。
2 试验结果与讨论
试验的基准配比如表2所示,通过泡沫引入量控制其湿密度为(200±5)kg/m3,试验中保证研究变量以外的材料配比与基准配比一致。
2.1 激发剂对ULAAFC绝干密度和力学性能的影响
磷渣、矿渣都是具有潜在水化活性的胶凝材料,本身水化速度很慢,但在碱性物质的激发下,其Si—O、Al—O键断裂,形成Si O32-与Al O33-阴离子团,与游离Ca2+进一步结合生成C-S-H、C-A-H等具有胶凝性质的水化产物[7],因此,碱性激发剂的性能决定了磷渣、矿渣、粉煤灰的水化程度及强度的发展。
以Na OH和不同模数的水玻璃作为激发剂,研究不同掺量下激发剂对ULAAFC性能的影响,结果如图1所示。
从图1可以看出,采用Na OH激发时,随其掺量的增加,ULAAFC的3 d、28 d抗压强度总体提高;采用水玻璃激发时,随着水玻璃模数的增大,相同掺量下ULAAFC的3 d、28 d抗压强度逐渐降低,在水玻璃模数增至1.2时,ULAAFC的3 d抗压强度极低,低掺量下(小于8%)3 d强度几乎为0,模数相同时,随着水玻璃掺量的增加,ULAAFC的3 d、28 d抗压强度逐渐提高。相同掺量下,采用Na OH激发制备的ULAAFC的3 d抗压强度大于各模数水玻璃激发的强度,但28 d抗压强度低于Na2O·0.8Si O2和Na2O·1.0Si O2激发的强度,其中采用12%Na2O·0.8Si O2激发时,ULAAFC的28 d抗压强度达到最大,为0.33 MPa,但与12%Na2O·1.0Si O2激发的强度差别不大,仅相差0.01 MPa。激发剂对ULAAFC的绝干密度影响不明显,在不同激发剂及掺量下,ULAAFC的绝干密度均在146~153 kg/m3。
2.2 水胶比对ULAAFC绝干密度和力学性能的影响
浆体的水胶比是制备超轻质泡沫混凝土的重要控制因素,水胶比过小,料浆较干,容易结团;水胶比过大,料浆黏度较小,泡沫易串泡上浮,浇筑后容易出现分层,导致塌模现象发生。因此,选择合适的水胶比对超轻质泡沫混凝土的制备尤为重要。
水胶比对ULAAFC绝干密度和抗压强度的影响如图2所示,对浆体黏度的影响如图3所示。
从图2可以看出,ULAAFC的绝干密度和抗压强度均与浆体的水胶比有关,在相同湿密度(200 kg/m3)下,ULAAFC的绝干密度随着水胶比的增大而逐渐减小,当水胶比增至0.52时,绝干密度仅为110 kg/m3,较水胶比为0.34时减小了41 kg/m3,减幅达27%,3 d、28 d抗压强度在水胶比为0.46时达到最大,分别为0.19、0.32 MPa。考虑到不同水胶比下ULAAFC的绝干密度变化较大,单独研究抗压强度存在一定的局限性,因此,表3对不同水胶比ULAAFC的28 d比强度进行了分析。
从表3可以看出,在水胶比为0.46时,ULAAFC的28 d比强度最高,达到0.0023 MPa/(kg/m3)。
由图3可见,随着水胶比的增大,浆体的黏度几乎呈线性减小,当水胶比由0.34增至0.52时,对应浆体的30 min黏度由35.8 m Pa·s降至22.7 m Pa·s,浆体黏度减小导致可蒸发的自由水含量增加,因此,ULAAFC的绝干密度有所降低。但浆体黏度过大会影响泡沫的分散性,进而导致ULAAFC的匀质性变差,在受压过程中应力在多孔区集中,降低了强度,随水胶比的增大,这一问题逐渐得到改善,因此,强度有所增加,但持续增加水胶比,会大幅降低基材强度,导致ULAAFC的强度开始下降。
2.3活性Mg O对ULAAFC收缩性能和力学性能的影响
与普通硅酸盐水泥不同,碱激发水泥的水化产物中只有凝胶,没有钙矾石、氢氧化钙等结晶相,导致了碱激发水泥的干燥收缩远远大于普通硅酸盐水泥,因此相同密度等级的碱激发泡沫混凝土的干燥收缩也明显高于其在普通硅酸盐水泥制备时的水平。考虑到目前尚未出现泡沫混凝土收缩性能的标准测试方法,本试验通过对净浆收缩性能的测试,间接反映泡沫混凝土的收缩性能。
试验采用活性氧化镁替代磷渣,不同Mg O掺量浆体的1、3、7、14、21、28、60 d的干燥收缩测试结果如图4所示。
从图4可以看出,各组浆体的干燥收缩率均随着龄期的延长而增大,到60 d龄期时仍表现出不断增长的趋势,整体看来,基准组(Mg O掺量为0)的收缩率变化最大,其次各组收缩率随着Mg O掺量的增加而减小,这说明Mg O对浆体的收缩具有一定的改善作用,但值得注意的是,在低掺量下,这种改善作用并不明显,如Mg O掺量为10%时,浆体28 d的收缩率仅由4600×10-6降为4100×10-6,当掺量达到20%以上时,其收缩率有较大改善,通过SEM观察Mg O掺量为30%的浆体28 d断面形貌(见图5),可以发现大量由Mg O转化生成的Mg(OH)2与Mg CO3晶体,过程产生的膨胀抵消了部分浆体水化过程中产生的收缩,且其掺量越大,抵消的收缩量越多,因此,高掺量下,Mg O对浆体的收缩性能改善更明显。
Mg O对浆体凝结时间和抗压强度的影响如图6所示。
从图6可以看出,掺入Mg O的ULAAFC抗压强度在水化早期(3 d)表现为降低,但随着水化过程的推进,在10%~30%掺量范围内,随着Mg O掺量的增加,ULAAFC的28 d抗压强度总体上增强;进一步提高掺量至40%,28 d抗压强度开始出现下降趋势。
为研究Mg O在ULAAFC中的作用机理,本试验将Mg O掺量为30%的ULAAFC试块分别养护3 d、28 d后,破碎取芯粉磨进行XRD分析,结果见图7和图8。
从图7和图8可以看出,水化3 d时,Mg O的峰较强,说明其早期水化率低,掺入Mg O减少了浆体中活性胶材的含量,导致了早期参与水化反应的胶材用量减少,降低了整个体系的水化程度,致使其早期强度降低。但随着水化反应的进行,到28 d时,大部分Mg O发生水化反应生成Mg(OH)2,再经碳化生成碳酸镁,过程产生体积膨胀,增加了水化产物的致密度,因此,提高了ULAAFC的后期强度。但Mg O掺量过高时,部分Mg O得不到充分水化,在ULAAFC中仅起到惰性填料的作用,反而影响了强度。
2.4 聚丙烯纤维对ULAAFC绝干密度和力学性能的影响
采用碱激发水泥制备超轻质泡沫混凝土时,由于其浆体的收缩较大,泡沫膜壁薄,因此存在较大的开裂风险,因此,有必要在碱激发水泥中掺入有机纤维,并对其在超轻质泡沫混凝土中的使用效果进行评价。
聚丙烯纤维掺量对ULAAFC抗压强度及绝干密度的影响如图9所示。
从图9可以看出,当聚丙烯纤维掺量小于1.0%时,ULAAFC的抗压强度随着纤维掺量的增加而增大;当掺量为0.5%~1.0%时,ULAAFC的28 d抗压强度从0.30 MPa提高至0.35 MPa,此后,随着掺量的进一步提高,强度增速变缓;当纤维掺量超过1.6%时,强度开始下降;当纤维掺量从1.6%增加到2.0%时,ULAAFC的抗压强度从0.35 MPa降低至0.32 MPa。分析认为,在一定掺量范围内,聚丙烯纤维的增强效应占主导,有利于ULAAFC强度的提升,但掺量较高时,聚丙烯纤维在料浆中分散不均匀,局部存在团聚现象,影响了ULAAFC的匀质性。当然也有可能是加入过量的聚丙烯纤维后,ULAAFC的内部孔结构发生劣化,聚丙烯纤维的掺入对ULAAFC的绝干密度影响不大,掺量为0.5%~2.0%时,绝干密度的波动范围在5 kg/m3以内。
2.5防水剂对ULAAFC吸水率和导热系数的影响
一般来说,通过物理发泡制备的泡沫混凝土存在大部分的连通孔,尤其是超轻质泡沫混凝土,连通孔的比例会大幅增加,导致了超轻质泡沫混凝土具有较高的吸水率,而吸水率过高会显著降低泡沫混凝土的热工性能,因此有必要采取一些针对性的技术手段来降低吸水率。
本试验通过掺加防水剂对ULAAFC进行改性,掺入方式分内掺和外喷2种,测试了有机硅防水剂2种掺入方式对ULAAFC性能的影响,结果见图10。
由图10可见,采用内掺方式时,ULAAFC的吸水率有所降低,在掺量为4%时,吸水率达到最低值22%,较51%的基准吸水率有了大幅降低;进一步提高掺量,吸水率出现反增的趋势。而内掺有机硅防水剂对ULAAFC的导热系数影响不大,在掺量变化范围内,导热系数仅由基准值0.048 W/(m·K)降为0.045 W/(m·K),因此总体来看,内掺有机硅防水剂的使用效果并不理想。分析原因,可能是由于有机硅防水剂中的硅氧烷分子直接参与了胶材的水化反应,而并未在颗粒表面形成憎水层,也没有填补毛细管等孔隙,因此,水分仍然可以内渗,故防水处理的效果不大。为提高有机硅防水剂的防水效果,试验在原掺量的基础上,将内掺改为外喷的方式,喷涂之前,先将防水剂用水稀释40倍,再采用密封喷枪均匀喷涂于ULAAFC各表面,由图10可以看出,采用外喷的方式时,ULAAFC的吸水率和导热系数随有机硅掺量的增加而显著降低,当有机硅防水剂掺量为4%时,ULAAFC的吸水率仅为8%,导热系数降至0.038 W/(m·K),低于内掺时的最小值,进一步提高防水剂掺量,吸水率和导热系数的降幅不大,故有机硅防水剂外喷的最佳掺量为4%。
3 结论
(1)ULAAFC的3 d、28 d抗压强度随Na OH掺量的增加总体上增大,相同掺量下,随着水玻璃模数的增大,ULAAFC的3 d、28 d抗压强度逐渐减小,模数相同时,随着水玻璃掺量的增加,ULAAFC的3 d、28 d抗压强度逐渐增大。
(2)ULAAFC的3 d和28 d抗压强度及28 d比强度在水胶比为0.46时均达到最大,分别为0.19 MPa、0.32 MPa、0.0023MPa/(kg/m3)。
(3)随着Mg O掺量的增加,浆体的凝结时间逐渐延长,3 d抗压强度逐渐降低,后期28 d强度总体上有所增加。Mg O掺量超过20%时,对浆体的收缩有显著的补偿作用。
(4)ULAAFC的抗压强度随着聚丙烯纤维掺量的增加而增大,但增速在掺量超过1.0%时变缓,当聚丙烯纤维掺量超过1.6%时,纤维分散不匀,强度开始下降。
(5)ULAAFC的绝干密度随着水胶比的增大而减小,激发剂和聚丙烯纤维掺量对绝干密度的影响不大。
(6)有机硅防水剂采用外喷的方式要优于内掺,且有机硅防水剂外喷的最佳掺量为4%,此时,ULAAFC的吸水率降至8%,导热系数为0.038 W/(m·K)。
摘要：以湿密度200 kg/m~3的超轻质碱激发泡沫混凝土(ULAAFC)为研究对象,研究了激发剂、水胶比、聚丙烯纤维、活性MgO、有机硅防水剂对ULAAFC绝干密度、力学性能、收缩性能、吸水率、导热系数的影响。结果表明:激发剂、水胶比、聚丙烯纤维对ULAAFC的力学性能均具有显著的影响,但激发剂和聚丙烯纤维对绝干密度的影响不大;掺入20%MgO对ULAAFC的28 d抗压强度及收缩性能有一定的改善;有机硅防水剂外喷的效果优于内掺,且在外喷掺量4%时使用效果最佳,此时,ULAAFC的吸水率降至8%,导热系数为0.038 W/(m·K)。
关键词：碱激发,超轻质,泡沫混凝土,力学性能,吸水率
参考文献
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泡沫轻质土 篇6
随着社会经济格局的变化与发展, 建筑事业得到了蓬勃的发展, 在建筑材料的研究和应用上, 愈来愈亲赖于节能化、经济化。其中对轻质泡沫混凝土的研究和应用开发被愈来愈重视, 通过轻质泡沫混凝土在建筑中的应用显著地改善了材料和能源的应用环境, 提高了建材的物理性能, 具有轻质、保温、节能、隔热、利废等等多种优势, 在建筑中应用范围愈来愈广。
二、材料本身的性能优点
轻质泡沫混凝土在制作上, 首先是将发泡剂制备成泡沫液, 接着将制备而得的泡沫液混合添加进由多种材料造成的料浆之中, 料浆的材料大多是用多种物质的混合胶材、塑化剂及轻骨料等等组合而成。完成添加后, 实施搅拌混合、浇注和养护成型, 轻质泡沫混凝土是一种在其内部存在很多封闭气孔的混凝土, 轻质多孔的特性决定了其具有比较有效的物理力学性能。
轻质泡沫混凝土的研究根据主要成分和功能上的差异, 通常分为多种类型, 常用的有以下几种: (1) 水玻璃泡沫混凝土; (2) 水泥砂浆和粉煤灰泡沫混凝土; (3) 陶粒、EPS轻集料泡沫混凝土; (4) 快硬低收缩泡沫混凝土; (5) 泡沫粉煤灰硅酸盐制品等等。
三、现浇泡沫混凝土应用于屋面的主要技术特点
现浇轻质泡沫混凝土的主要胶凝材料是水泥, 通过额外添加适量的水和外加剂进行拌合形成浆体, 接着与发泡剂、水和气混合发泡制作而成的泡沫通过机械实施混合后呈现出液态的轻质塑性浆料, 在通过现场浇筑而成型, 做成多孔混凝土制品。具体的在制作技术上有以下几个优点:
1、通常现场发泡, 借助泵送浇筑而成型, 施工非常便捷;
2、在应用中质量轻、强度高, 有着很好的保温隔热性能和防水防潮性能, 能够与基层很好的结合起来, 使得结构的整体性良好, 不起拱。
3、容重小, 大概只有普通混凝土的25%左右, 如此一来, 建筑物的自重大大的降低了, 减少了对地基的荷载和承压。
4、把它与其他材料相比, 性价比要优于其他保温材料, 另外在导热系数、抗压强度及吸水率上也有一定的优势。如与其膨胀珍珠岩相比, 其导热系数要低至少20%甚至可以达到接近60%, 其抗压强度比膨胀珍珠岩要高出1倍到3倍的样子;将其与陶粒混凝土或炉渣混凝土相比, 其导热系数要至少低70%, 吸水率要低超过60%;将其与加气混凝土砌块相比, 其导热系数要比后者至少低了40%甚至能接近60%左右, 在吸水率上其要比后者至少低了50%;
四、具体施工工艺
1、一般指标要求
在具体的施工中, 现浇轻质泡沫混凝土多为现场浇筑施工而成, 要求不可燃烧, 同时在具体的物理性能指标上应满足如表1所示的具体要求:
2、屋面设计构造
在将现浇轻质泡沫混凝土应用与屋面保温层设计时, 必须结合建筑物的使用要求和屋面结构形式, 考虑建筑物周围的环境和气候条件, 建筑物防水处理方法等众多因素来确定。通常情况下设计时防水层宜设置在保温层上部, 如图1所示为具体的构造示意图, 如果没有具体的设计要求, 屋面的坡度最好控制在2%到3%之间。
3、工艺流程
(1) 施工准备阶段, 在施工前, 将需进场的人、材料、设备等等准备工作做好, 对于需要进场的原材料再进场前必须实施见证取样, 测试合格后方允许其进程。
(2) 结合设计的具体要求, 实施泡沫混凝土的试配, 通过试配控制好发泡剂、水泥、水和外加剂等等具体掺量。
(3) 将基层的浮灰、积水以及其他杂物清理干净, 如果基层有裂缝或蜂窝等现象, 必须事先用水泥砂浆实施封闭处理。
(4) 按泡沫混凝土层的设计厚度和坡度, 贴灰饼, 拉线冲筋。天气干燥时, 应先润湿基层, 但不得有积水。
(5) 将发泡剂运用发泡瓶反应罐进行稀释后再实施加压, 接着运用机械将其与水泥浆一起实施高速的搅拌制作出泡沫混凝土。
(6) 在实施泡沫混凝土的摊铺时, 应采用分段流水作业的形式, 控制虚铺厚度为实际厚度的120%～130%, 接着借助大约长为3m的铝合金刮杠将其刮平就可以了。
(7) 等到泡沫混凝土终凝后, 用切割机切割分格缝作为排气槽, 并保证排气槽内部及交接处的通畅, 上部用宽为120mm的水泥压力板实施盖压, 将排气管沿着建筑屋面的边沿实施设置, 其双向间距均最好小于20m。如图2所示为屋面排气管构造示意图。
摘要：随着建筑施工工艺和新材料的发展, 现浇轻质泡沫混凝土在工程中被愈来愈多的使用, 本文结合作者的实践经验谈谈现浇轻质泡沫混凝土的物理性能, 及其在屋面工程中应用的主要技术特点及施工工艺。望能引起各位同行的关注, 一起来探究出更节能、更经济、更高质量的屋面施工工艺。
关键词：现浇轻质泡沫混凝土,屋面,施工,应用
参考文献
[1]山西建筑工程 (集团) 总公司:《GB50345—2004屋面工程技术规范》, 中国建筑工业出版社, 2004年。
泡沫轻质土 篇7
气泡混合轻质土 (Foam Cement Banking) , 是一种由原料土、固化剂、轻质材料、水等几种材料按照一定比例混合, 经过充分搅拌后形成的人工填土材料。其具有轻质性、良好施工性、高流动性等的特点, 并有着足够的强度和较好的变形特性。由于它的这些特性, 气泡混合轻质土作为一种路基填料, 可以有效地降低填土荷载, 减少软基的附加应力, 抑制软基的沉降和侧移, 还可以在一定程度上提高路基的稳定性。目前, 国内陈忠平[1]、刘汉龙[2]等介绍了气泡混合轻质土的材料特性、FCB工法具体施工工艺及其应用范围, 谭少华[3]等介绍了FCB在具体工程中运用, 等等。气泡轻质土已经在建筑工程与交通领域得到较广泛的应用, 而本文通过对某高速公路气泡混合轻质土填筑高速公路路堤的工程实例的研究, 介绍了利用气泡混合轻质土填筑公路路堤时的地基沉降变形规律, 并进行一定分析, 希望能为FCB工法及其理论的发展提供一定的支持。
1 工程概况
研究人员取某高速公路K10+342~K10+450共108m作为试验路段, 布置监测点, 并对试验结果进行分析。该处路基采用堆载预压加塑料排水板的处理方式, 于2007年7月开始堆载, 2008年9月结束加载。原计划2009年5月份对路基进行卸载, 并于年底建成并通车。然而该路段路基在卸载期间的沉降速率观测结果连续几个月在10mm/月~20mm/月的范围内, 难以满足相关规范, 并且没有明显的收敛迹象。
文中采用文献沉降预测方法[4]并根据具体沉降资料进行预测, 得出在没有对路基进行其它处理的情况下, 沉降速率难以收敛, 为了使路基沉降速率满足规定卸载标准, 必须延长预压期至次年6月的结论, 推迟了全线通车的时间。针对这个问题, 本工程采用FCB工法, 换填路堤土体以处理有关路段路基。
具体换填路段处理方案为:挖除地表预压土并用气泡混合轻质土换填至设计标高, 在进行后续部分的施工。选取K10+370和K10+420断面进行观测, 具体断面设计如图1所示, 换填深度1~2m。本工程气泡混合轻质土主要参数为:容重5.5k N/m3, 顶层80cm以内28d抗压强度大于800k Pa, 80cm以下部分28d抗压强度大于600k Pa, 最大泵送距离大于1500m, 轻质填料采用表面活性类发泡剂。
换填路段各土层具体的土工参数如表1所示, 从上到下分为三层, 分别为杂填土 (厚0~2.2m) 、淤泥质亚粘土 (厚度18.2~20.5m) 、亚粘土 (厚25.5~35.5m) 。换填区域地下常水位位于地面以下2.5m处。
2 轻质土换填路段路基应力计算以及分析
用气泡轻质土填筑公路路基, 对于路基, 可以理解成一个卸载的过程, 到底卸载了多少这个问题具有一定的可研究性[5], 本文采用椭圆—抛物双屈服面模型计算土体沉降, 以研究这个问题:
第一屈服面f1:
第二屈服面f2:
式中:εvp1———与第一屈服面f1所对应的塑性体积应变;
εsp1———与第二屈服面f2所对应的塑性广义剪应变;
G———弹性剪切模量, 它随p而变:
模型所含的8个参数, 可由常规三轴排水试验测得偏应力 (δ1-δ2) 作用下的轴向应变εa和体积应变εa来确定。
工后沉降是选择路基处理方案的一个重要指标, 图2描述了在施工期沉降随时间变化的情况, 可以看出, 换填后的路基沉降速率很快开始收敛, 稳定在0.4mm/d~0.7mm/d间, 满足了规范规定的标准。本文以换填段土工参数为依据, 采用土体椭圆—抛物双屈服面本构模型计算换填段路基最终沉降, 以研究处理路基的工后沉降。
表2、表3为前述计算结果, 从中可看出, 工后沉降与换填深度紧密相关, 在换填深度达1m时, 工后沉降减少量最大, 随着换填深度越大时, 工后沉降的减少幅度逐渐变小, 换填越多, 路基工后沉降越小。经过分析, 土体的前期固结应力影响着对路基的处理效果, 一般换填之后的地基土体为超固结土, 土的超固结比随换填量的增大而增大, 从而导致工后次固结沉降减小。考虑气泡混合轻质土层对路堤结构层刚度的提高, 交通荷载对路基的影响较小[6]。所以, FCB置换层可以提高路堤刚度进而减少交通荷载的不利影响, 最终达到大量减少工后沉降的效果。
3 FCB试验段沉降变形规律分析
本工程从2007年7月开始施工, 并同时进行有关监测, 2010年1月建成通车之后, 为全面研究试验段的沉降变形情况, 对路段的观测延长至2011年8月, 整个观测阶段历时1100余天。有关观测数据如图3和图4所示。
如图3所示, 2009年5月结束填筑轻质土后, 沉降曲线逐渐平缓, 路基沉降速率明显收敛, 路面加载后, 沉降速率略有增大, 施工结束后, 沉降速率很快开始收敛。在工程中, 未换填前, 各路段路基沉降速率约在0.4mm/d~0.7mm/d间, 进行换填作业后, 根据监测资料算得沉降速率下降到0.05mm/d~0.2mm/d, 下降明显, 路基稳定性提高。
在路面施工结束后, 重新布置工后沉降观测点, 以观测换填路段工后沉降情况, 观测点布置如图5所示。由于篇幅有限, 本文以K10+370、K10+420为例, 介绍和分析各试验路段路基的工后沉降变化。图4描述了在2010年1月后工后沉降的变化情况:路基开始阶段的工后沉降速率较大, 后期月沉降量有显著收敛。值得注意的是, K10+420的工后变化曲线出现反弹, 经过分析应该是由于通车阶段行车道交通荷载增加, 路基填土向两端转移, 从而影响到了路段路缘带上的观测点。综上可见, 高速公路地基采用的处理方式无法使沉降速率显著收敛以符合相关标准时, 采用FCB工法可以有效减短工期, 并有着填土荷载减少, 工后沉降小, 施工方便等的优点, 是一种值得继续深入研究的地基处理方法。
4 结论
通过对轻质土填筑公路路基工程实例的监测以及相关理论的推导分析, 得到如下结论:
(1) 采用气泡轻质土置换路基, 由于其比重小的特点, 可以在一定程度上减少路基的工后沉降, 并且能够加快地基沉降速率的收敛, 从而加快施工进程。
(2) 气泡混合轻质土可以通过增加路堤结构层刚度的方式减少交通荷载对路堤的不利影响, 提高行车稳定性, 进而保证处理路段建成之后的车辆通行安全。
(3) 气泡混合轻质土工法具有便于施工、工期较短等特点, 并能够有效处理软土地基、减少工后沉降, 所以, FCB工法是解决软土路基施工堆载期路基沉降过大、沉降速率不明显的一种具有较大发展潜力、值得进一步研究的新技术。
参考文献
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