泡沫轻质土回填管道沟槽路面表层动力响应研究

市政道路下伏管道沟槽常采用土、砂子、碎石等传统散体材料回填,由于沟槽空间受限,压实度难以满足设计要求,管道破损渗漏或交通荷载作用下,容易造成路面开裂,甚至塌陷。泡沫轻质土具有轻质、高强、自密实、抗渗漏等特性,可以将其应用于管道沟槽回填工程。为了研究泡沫轻质土回填管道沟槽的路面动力响应特性,以振动加速度和动位移为动力响应指标,开展泡沫轻质土回填段和中砂回填段的路面动力响应现场试验。试验车速分别为20,40和60 km/h,车重分别为空载、半载、满载,共9种试验工况。研究结果表明,泡沫轻质土回填区段测点振动加速度最大值、动位移最大值分别为31.93 mm/s^(2)、6.23μm,而中砂回填区段分别为35.79 mm/s^(2)、6.90μm。振动加速度峰值、动位移峰值均随车重、车速的增加而增大。车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区段测点动位移峰值变化幅度仅为中砂回填区段测点的15.2%~51.0%;车速由20 km/h增加至60 km/h时,动位移峰值变化幅度为中砂回填区段测点的16.8%~66.8%。泡沫轻质土回填区段振动加速度峰值衰减率、动位移峰值衰减率分别为中砂回填区段的1.16~1.38倍及1.15~1.33倍,削减了沟槽回填区段路面测点振动的高频和低频成分,泡沫轻质土回填区段整体刚度较好,减振效果良好。研究成果可为泡沫轻质土回填管道沟槽的设计施工提供参考。

泡沫轻质土和砂土回填管道沟槽动力响应数值模拟对比分析

市政道路下覆管道回填区采用砂土等散体材料回填时,控制压实度是施工的关键技术难题之一。引入泡沫轻质土作为管道沟槽回填区材料能较好地解决回填压实度低的问题。为了研究回填管道沟槽泡沫轻质土的动力特性,结合某市政道路回填段行车激励现场试验,沿行车线路横向路面布设8个监测点,建立管道-回填区-路基路面三维动力模型,并施加不同工况下的三轴货车行车荷载激励,数值模拟结果与现场监测点实测数据对比验证了模型的可行性。运用此模型对泡沫轻质土、砂土回填区段的路基路面、管道外壁动力响应及路基工作区深度展开对比分析。结果表明:1)泡沫轻质土回填区沿深度方向动应力峰值衰减率、振动加速度衰减率分别为砂土回填区段的1.63~1.93倍及2.13~3.7倍。2)车重由空载变为满载时,泡沫轻质土回填区和砂土回填区管顶动应力峰值分别增加18.03 kPa和17.86 kPa,说明在回填区上行驶重型车辆时会导致埋地管道振动显著增加。3)泡沫轻质土、砂土回填区管顶和靠近行车一侧动位移峰值比例分别为1.31、1.96,泡沫轻质土回填区管道外壁动位移峰值分布较砂土回填区更加均匀。4)采用泡沫轻质土回填时路基动敏感区和动影响区深度分别为砂土回填的0.68~0.78倍、0.77~0.79倍,对路基稳定性有利。研究结果可为泡沫轻质土在市政道路管道沟槽回填中的相关应用提供参考。

大掺量石灰石粉泡沫轻质土的制备及其性能研究

利用石灰石粉替代部分水泥制备的泡沫轻质土可用作路基的填充材料,达到减小地基的沉降量和附加应力的目的。研究表明:在普通泡沫轻质土体系中,随着石灰石粉掺量增加,泡沫轻质土的流值和强度均逐渐降低,配制设计强度为1.0 MPa的泡沫轻质土,石灰石粉掺量不宜超过20%;而在高性能泡沫轻质土体系中,采用水固比为0.4,减水剂掺量0.2%,且减水剂与泡沫剂具有良好的相容性,石灰石粉的掺量可以达到40%。泡沫轻质土中掺入石灰石粉有利于泡沫的分散,不易形成大孔,大于0.5 mm大孔少,多数孔径在0.2 mm以下,孔径大小不均;孔形呈球状,连通孔少,多为单独的孔。大掺量石灰石粉泡沫轻质土样品的水化产物中C-S-H、CH、AFt和单碳水化铝酸钙C_(3)A·CaCO_(3)·11H_(2)O特征峰明显,石灰石粉具有早期加速水泥水化的作用。

泡沫轻质土在高速公路改扩建工程路堤抬升段中应用的数值模拟

在我国高速公路改扩建工程中,由于新旧标准的差异,导致出现了纵断面抬升的路段,该路段不仅需要考虑拼宽路基的沉降问题,还需要考虑抬升的附加荷载作用在老路基所产生的附加沉降影响。本研究以江苏某高速公路改扩建工程为实例,阐述了泡沫轻质土置换老路的厚度计算方法,运用有限差分软件建立填土和泡沫轻质土拼宽改造的数值模型,对比分析了泡沫轻质土改造后地基土的沉降和变形的特征,发现泡沫轻质土引起的地基土的塑性增量较小,塑性变形增量区域较小,并探讨了泡沫轻质土路堤施工质量的控制要点和注意点,为软土地基中的高速公路的改扩建工程提供一套控制差异沉降的设计和施工方法。

铁路泡沫轻质土路基挡护结构的优化设计研究

泡沫轻质土在施工场地受限的路基帮宽工程中发挥了独特优势,为进一步优化铁路泡沫轻质土路基挡护结构,在商合杭(商丘—合肥—杭州)铁路肥东站开展工程现场试验,获得了挡护结构的受力特征与变化情况。结果表明:泡沫轻质土浇筑完成后具有良好的自立性及强度,挡护结构所受侧向压力显著降低,挡护结构承受的侧向土压力仅2~5 kPa,土压力系数逐渐减小趋近于0.1,因此泡沫轻质土路基挡护结构主要作用是防止泡沫轻质土的劣化、保护轻质土性能,兼作施工模板,可以根据泡沫轻质土填筑固化前的侧压力和风荷载进行结构优化设计。

基于X-CT扫描技术的泡沫轻质土孔结构分析

为研究泡沫轻质土内部孔隙三维空间分布状态和形态特征,采用X射线计算断层扫描技术(X-ray computed tomography,X-CT)获取了3种湿密度等级泡沫轻质土孔结构,并进行定量分析。基于混合高斯模型,通过解卷积确定孔相和固相灰度阈值,根据阈值将灰度图像划分为孔和固体两相材料,定量表征孔隙率、孔径、球度和孔隙形态等孔结构特征参数。将孔结构特征参数与强度进行关联分析,结果表明:随着泡沫轻质土的湿密度增大,孔径分布更加均匀,平均孔径降低,球状孔隙增多,导致泡沫轻质土应力分布更加均匀,抵抗外部荷载能力更强,整体强度更高。

基于泡沫轻质土的桥梁桥头路基施工技术分析

为探讨基于泡沫轻质土的桥梁桥头路基施工技术,采用实际案例结合理论实践的方法,立足泡沫轻质土的特性,分析了泡沫轻质土在桥梁桥头路基施工中应用的重难点和解决方法,并提出相应的质量控制措施。分析结果表明,在桥梁桥头路基施工中合理应用泡沫轻质土,可有效减小桥台和道路连接位置出现的沉降差异,降低出现桥头跳车问题造成的影响,提升车辆行驶的舒适性和安全性,而且泡沫轻质土在实际施工中质量可控,易于施工,可在类工程中得到大范围推广和应用。

掺加黏土的固废基泡沫轻质土强度和耐久性研究

为减小工程造价和环境污染等问题,采用电石渣、石膏和矿渣固废全部替代水泥制备了泡沫轻质土,研究黏土掺量对固废泡沫轻质土耐久性的影响。研究结果表明:当黏土掺量由0%提高到45%时,试样7 d的抗压强度由2.16 MPa降至0.58 MPa,28 d劈裂抗拉强度由0.73 MPa降至0.18 MPa;干湿循环10次后,当黏土掺量分别为0%、25%和35%时,试样抗压强度分别为2.06、1.28和0.62 MPa;当黏土掺量为45%时,冻融循环10次后的试样被完全破坏。养护前7 d,所有试样收缩应变增幅较大,应变范围为1523×10^(-6)~1932×10^(-6)。黏土掺量为25%~35%时,相较于黏土掺量为45%的泡沫轻质土收缩性的改善更明显。该研究建议泡沫轻质土作为路床填料时,黏土掺量小于25%,路堤填料黏土掺量小于35%。

局部竖向受荷条件下泡沫轻质土极限承载力研究

为了揭示泡沫轻质土的承载特性及破坏特征,开展了局部加载条件下泡沫轻质土承载试验,考虑泡沫轻质土湿密度、龄期、加载位置等参数变化,测试得到了泡沫轻质土荷载-位移曲线和破坏模式。结果表明,在受竖向局部荷载作用时,泡沫轻质土呈现类似地基的“弯沉盆”式变形规律。当加载点位置不同时,试件的承载能力及破坏模式都有较大的变化,呈现出局部剪切破坏或直剪破坏。基于试验结果,在Terzaghi地基承载力理论公式的基础上,构建了泡沫轻质土极限承载力计算公式。

碱渣泡沫轻质土路基的施工方法及抗压强度测试

碱渣是氨碱法生产纯碱时产生的废渣,其大量堆积会污染环境。利用原状碱渣制备碱渣泡沫轻质土,并将其用作连云港至宿迁高速公路徐圩—灌云段的路基填料;优化施工方案,提出碱渣泡沫轻质土路基的施工方法;测定抗压强度,并将其与设计值及规范值进行对比。研究表明,碱渣泡沫轻质土的施工方法简单,抗压强度符合设计及规范要求。碱渣泡沫轻质土可替代传统泡沫轻质土,达到节约水泥、减少碳排放和降低工程造价的目的,具有广阔的应用前景。

废弃泥浆制作水泥泡沫轻质土室内试验研究

为处理废弃泥浆,利用水泥协同泥浆制作泥浆水泥泡沫轻质土来修筑高速公路路基。制作了相同重度、不同水固比以及相同水固比、不同重度的泥浆水泥泡沫轻质土试块,测试在标准养护条件下28 d抗压强度,探究泥浆水泥泡沫轻质土水固比、水泥比例与重度对28 d抗压强度的影响。结果表明:泥浆泡沫轻质土的28 d抗压强度与水固比成负相关,与重度和水泥比例成正相关;配制合适的废弃泥浆水泥泡沫轻质土可用于高速公路路基修筑。此外,1 m3泡沫轻质土中,各掺量分别为水泥397 kg、干泥浆193 kg、水383.5 kg、发泡液27.1 kg时,流值为187.3 mm,试块28 d抗压强度可达2.62 MPa,且早期强度较高、水泥用量较少,可作为泥浆水泥泡沫轻质土的推荐配比。

石灰石粉泡沫轻质土配制及性能研究

文中以某项目泡沫轻质土路基工程为背景,实现废弃资源循环利用并降低成本为目的,通过试验探究不同石灰石粉掺量、聚羧酸减水剂掺量对泡沫轻质土干密度、流动度、无侧限抗压强度等性能的影响。结果表明,石灰石粉的掺入会使泡沫轻质土的干密度和流动度降低,40%石灰石粉掺量的泡沫轻质土可以达到最大抗压强度;适量聚羧酸高性能减水剂的掺入可以增加泡沫轻质土的流动性和抗压强度,聚羧酸减水剂的最佳质量掺量分数为0.6%。

拜耳赤泥基泡沫轻质土流变特性及其调控方法

泡沫轻质土因其轻质、高强、流动性好、施工效率高的优点成为解决交通领域不均匀沉降等路基病害问题的有效材料.拜耳赤泥替代水泥制备成为赤泥基泡沫轻质土并应用于交通工程建设中,可获得巨大的工程价值和生态效益.本研究针对赤泥基泡沫轻质土工程适用性问题,开展了赤泥基泡沫轻质土流变性能调控方法研究,揭示了水胶比、减水剂对赤泥基泡沫轻质土流变特性、抗压强度的作用规律.试验表明,萘系减水剂对改善新拌浆液流动性能最为显著,水胶比0.5~0.6的流动度介于165~212 mm有利于现场浇筑;掺杂质量分数0.3%的萘系减水剂在水胶比0.5时可将流动度由165 mm增加至176 mm.水胶比的增加使抗压强度呈现先升高后降低的趋势,聚羧酸减水剂对抗压强度具有削弱作用,而萘系减水剂可提升抗压强度,最终确定了水胶比和减水剂的最佳设计值.

大掺量钢渣微粉-水泥泡沫轻质土的性能

【目的】提高钢渣利用率,实现部分钢渣替代水泥制备钢渣微粉-水泥泡沫轻质土,制备更加经济型的高性能泡沫轻质土。【方法】采用抗压强度、抗硫酸盐腐蚀等试验研究不同钢渣微粉掺量(质量比,下同)、水灰比(质量比,下同)、湿密度等泡沫轻质土物理力学特性及耐久性。【结果】随着钢渣微粉掺量的增加,泡沫轻质土抗压强度降低,吸水率增大,沉陷距减小;随着水灰比增大,泡沫轻质土吸水率、流值、沉陷距增大,抗压强度呈现先增后减的趋势,水灰比为0.7时,龄期为7、28、60 d的抗压强度达到最高,分别为0.68、0.90、1.28 MPa;随着湿密度的增大,抗压强度和流值增大,吸水率减小,沉陷距增大;施工湿密度为600 kg/m^(3)、水灰比为0.70、钢渣微粉掺量为50%时,泡沫轻质土水稳定系数为0.852,冻融稳定系数为0.752,28 d抗压强度可以达到0.90 MPa。【结论】钢渣微粉和碱性激发剂的掺入,能够有效提高钢渣利用率,同时减少水泥使用量;掺量为50%的钢渣微粉-水泥泡沫轻质土的力学性能得到保障。

循环流化床粉煤灰基泡沫轻质土的制备及其耐久性研究

为促进循环流化床粉煤灰(CFBFA)、赤泥(RM)等固废实现大宗消纳,以其为主要原料辅以钢渣(SS)、脱硫石膏(DG)制备了循环流化床粉煤灰基泡沫轻质土(CBFLS),分析了浆体的流动度和CBFLS力学性能,通过吸水率、干湿循环、冻融循环和抗硫酸盐侵蚀的实验测试其耐久性,通过醋酸溶液浸出实验评估其环境安全性。结果表明,当原料配比m(CFBFA)∶m(RM)∶m(SS)∶m(DG)=47.5∶28.5∶19∶5时,900 kg/m^(3)的试块7、28 d强度分别为1.28、1.45 MPa,可以满足路床部位施工要求。CBFLS耐久性良好,并且可以有效固化Na+和其他重金属离子,浸出结果符合GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》的要求。

泡沫轻质土与水泥土搅拌桩在厚软土桥头路基处理中的应用

泡沫轻质土具有重量轻、固化后自立、耐久性高等优点,应用泡沫轻质土是目前解决道路改扩建路基处理、管线开挖回填处理、软土地基处理和桥头路基不均匀沉降等工程问题的有效措施。针对厚软土地基桥头路基处理,文中结合实际工程案例,分析了泡沫轻质土材料在厚软土桥头路基处理中的设计和应用,阐明了泡沫轻质土的特性和正台阶填筑设计施工方法。结果表明,采用泡沫轻质土进行厚软土桥头路基处理对控制地基不均匀沉降具有显著效果。

泡沫轻质土对高速公路改扩建新旧路基差异沉降的影响分析

依托某高速公路改扩建工程,研究新型材料泡沫轻质土作为填筑材料在路基工程中的应用效果。通过FLAC3D数值仿真软件,建立新旧路基模型,模拟新筑路基的沉降变化值,新建路基累计沉降值与距路基中心距离呈先增大后减小的趋势,距离路基中心12.5m处的沉降最大。对涵顶填土沉降在泡沫轻质土作用下的变化值进行了分析,阐述了泡沫轻质土的施工关键技术。

基于知识图谱的泡沫轻质土研究热点及发展趋势分析

随着我国对可持续发展的重视度不断提高,在新型建筑材料中的应用逐步增多,以“泡沫轻质土”为主题词讨论“泡沫轻质土”的应用发展状况及目前研究现状,通过CiteSpace文献数据分析软件对2000~2023年CNKI中国知网上搜集到的494条文献数据进行可视化分析。结合CiteSpace分析出的图谱,研究结果表明:1) 泡沫轻质土研究领域经历了稳定–增长的发展阶段,泡沫轻质土领域引起国内学者重视较晚,但近10年研究处于稳步增长状态。2) 陈忠平、李洪亮、伊利华,刘勇,张留俊等学者是该领域的核心研究人员。天津市市政工程设计研究院是该领域的核心机构,广东盛瑞科技股份有限公司、中交第一公路勘察设计研究院有限公司和长安大学公路学院紧跟其后,发文量在10篇以上。就整体合作情况来看,每个机构彼此间都有合作关系,其中天津是市政工程设计研究院和多家公司有着合作关系。3) 最近几年的热点主要集中在“数值分析”、“铁路特征”、“动力特性”、“铁路路基”上,学者对泡沫轻质土特性的研究拓展其新的应用领域。本文旨在为读者清晰梳理泡沫轻质土近年来的知识脉络及研究成果,从而便于相关学者系统阐述该领域前沿热点及研究状况。

泡沫轻质土在台背路基处治中的研究进展

2000年至今,我国高速公路得到了快速发展,截至到2021年年底,我国高速公路里程已经达到了16.91万km,在世界排名中稳居第一,但是泡沫轻质土在路基中的应用研究并不多,需要进一步探索及分析。从路基沉降原因、处治措施及泡沫轻质材料在国内外研究现状进行归纳总结,为今后工程施工提供参考。

基于足尺模型试验的泡沫轻质土加筋路堤变形研究

泡沫轻质土及土工格栅在治理山区软土路基病害中均有重要作用,得到了广泛的应用。单独应用泡沫轻质土存在很大的局限性,将泡沫轻质土与土工格栅的优势结合起来,对泡沫轻质土加筋路堤变形进行研究,对公路工程有着重要的意义。通过开展足尺模型试验,对泡沫轻质土路堤及泡沫轻质土加筋路堤变形进行研究,结果表明:使用泡沫轻质土加筋路堤比普通泡沫轻质土路堤可以减小沉降,也更有效地减小路基土压力,同时有助于基底土压力扩散,解决基底应力分布不均匀问题。因此,采用泡沫轻质土加筋路堤可以提高软土路基承载力,增强路基的稳定性。