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。

气泡混合轻质土的主要力学特性及应用综述

介绍了气泡混合轻质土的基本概念,详细研究了其物理力学特性和影响因素,结果表明气泡混合轻质土具有密度小、隔热保温、渗透性小、低蠕变、抗冻融与耐久性良好等特点。列举了它在土建工程、特别是交通土建工程中的主要应用领域。

气泡混合轻质土控制软土路堤桥头沉降试验

为了验证气泡混合轻质土在控制软土路堤与结构物差异沉降方面的处理效果,对在建的沿海高速公路T6合同选择试验段开展了原位试验研究。分别选择146+957中桥0号台和3号台台背做为试验段,3号台台背直接采用预压-气泡混合轻质土回填处理,0号台台背采用预压-深层搅拌桩处理。在试验段布置了沉降板,跟踪测试处理后的软土路堤沉降随时间的演化规律。结果表明,由于气泡混合轻质土减轻了填土自重,在加载预压完成后填筑气泡混合轻质土,地基土处于超固结状态,路基工后沉降小,能有效防治软土路基桥头跳车。气泡混合轻质土和深层搅拌桩处理的对比表明,前者不仅处理效果好,而且施工方便,施工进度快,是一种很有发展潜力的软土路堤路桥过渡段差异沉降控制方法。

矿粉气泡混合轻质土组成设计及性能试验研究

通过正交试验提出了用于路基换填的矿粉气泡混合轻质土配合比设计参数,并研究了当水胶比在0.5~0.6范围内时胶凝材料用量、矿粉掺量、水胶比对其抗压强度的影响规律,进一步通过系统试验对其干缩和抗冻性进行了研究。结果表明:矿粉气泡混合轻质土的初步配合比为:水泥∶矿粉∶发泡剂∶水=1∶0.54∶0.03∶0.85;对气泡混合轻质土抗压强度影响的顺序大小为:胶凝材料用量>矿粉掺量>水胶比;随水胶比增大,其各龄期干缩率先增大后减少再增大,水胶比0.55的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率先增大后减小,水胶比0.6的抗压强度损失率最小;随矿粉掺量增加,其各龄期干缩率先减小后增大,矿粉掺量35%的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率逐渐增大,矿粉掺量15%的抗压强度损失率最小。

气泡混合轻质土在道路冻土地基保护中的试验研究

为减少因路基融沉引起不均匀沉降对冻土路段的破坏性影响,选择合适的材料铺设人工隔热保温层是防止冻土融化的有效技术措施。由于气泡混合轻质土导热系数小、隔热性能明显、承载能力强、使用成本低、工艺简单、施工速度快等特点,在总结国内外冻土研究成果的基础上,结合试验路段自然气候特点,提出将轻质土用于冻土地基隔热保温的修筑技术,并在我国北方某一级公路试验铺筑。通过对轻质土试验段隔热效果的监测和道路使用状况跟踪观测,表明其隔热效果良好,能够较好防止公路的季节性冻胀与永久冻土地基的融沉,可应用于类似工程。

轻量土及其在工程中的应用

轻量土可以分为发泡聚苯乙烯(EPS)块、发泡颗粒混合轻量土、气泡混合轻量土(FCB)和次生材料混合轻量土4种类型。根据其湿密度的不同,又可以将轻量土分为超轻量土、轻量土和准轻量土3个大类。由于轻量土具有轻量性、自立性、流动性、隔热性、耐水性、耐久性等特性,可以大幅度减小上部荷载和土压力。因此,在软土地基、山区陡峻斜坡的路基、桥涵等工程中得到了广泛的应用。在目前的实际设计和施工中,轻量土的设计可以参照国外的有关规程或手册。

气泡混合轻质土及其在公路工程中的应用研究进展

介绍了气泡混合轻质土的制备工艺流程,概述了国内外对其基本物理性能、力学性能以及耐久性方面的研究,分别从路基填筑加宽、软基处理、地铁隧道减荷、特殊地段路基填筑、回填灌浆及冻土地区隔热保温6个方面对其在公路工程中的关键应用技术进行了阐述;并通过与EPS块体及EPS颗粒混合轻质土的对比,分析了气泡混合轻质土在工程中的应用优势;最后从理论及施工两个方面提出了气泡混合轻质土技术存在的主要问题,展望了其发展趋势及研究方向。

气泡混合轻质土置换路基控制工后沉降研究

采用预压法处理公路软土地基时,由于预压期不足等原因在路面施工前有时会有个别路段沉降速率偏大、无法满足路面施工的沉降稳定要求,需在短时间内进行处理,以控制工后沉降。介绍了浙江申嘉湖杭高速公路(练杭段)采用气泡混合轻质土(以下称为FCB)置换部分路基控制工后沉降的工程实例。文中通过室内浸泡试验,提出了无掺土FCB的设计重度受水影响时的修正方法;建立了一种能反映FCB置换路基这种超载–卸载–再加载复杂过程的沉降预测方法,并用于FCB置换量的计算之中。另外,还提出了采用有效超载比来修正常规沉降速率的稳定标准和利用实测沉降速率估算FCB置换量的简便估算方法。最后对理论计算方法与实测资料进行了对比和分析。

轻质土的原材料及强度特性试验研究

气泡混合轻质土的性能主要受发泡剂以及原料土掺入量的影响,本文通过室内试验找到了发泡剂和原料土的合理掺入量,并通过对试验结果的综合分析,探讨了气泡混合轻质土强度指标随气泡和原料土的掺入量变化的规律。

气泡混合轻质土置换高速公路路堤工后沉降研究

以申嘉湖杭高速公路(练杭段)堆载预压处理段路基沉降速率较大断面采用气泡混合轻质土置换高速公路路堤为例,采用土体弹塑性本构模型及Bjerrum等时e-lgp曲线理论,对置换后地基土体的应力路径变化进行理论分析,地基土处于超固结状态;通过现场实测沉降资料,置换前处理段沉降观测点月沉降量在14 mm^18 mm,置换后沉降观测点月沉降量在2 mm^4 mm,沉降速率收敛较快,处理后效果明显,能够有效减少工后沉降。结果表明,采用气泡混合轻质土置换高速公路路堤不仅施工方便,质量容易控制,而且处理效果显著,是一种有效的减少软土地基工后沉降的控制方法。

气泡混合轻质土的吸水特性和抗冻融循环性能

利用自制的高效复配起泡剂，制作了气泡混合轻质土试样，探讨了吸水性与轻质土密度的关系，评价了气泡混合轻质土的抗冻融循环性能。试验结果表明，随着浸水时间的延长，轻质土吸水逐渐达到饱和，试样的密度趋向于一个稳定值；气泡混合轻质土由于气泡的作用，具有一定的抗冻融性能，因而在冻融循环环境中使用气泡混合轻质土是可行的。

高填方波形钢板拱桥优化设计技术研究

随着覆土高度的不断增加以及跨径的不断增大,覆土波纹钢板拱桥所受的土压力逐渐增加,常规波纹钢板拱桥形式已不能满足要求,提出波形钢板周围换填泡沫水泥轻质土、波纹钢板顶部铺设柔性材料两种优化设计技术,并使用有限元分析软件ANSYS分析各方案的可行性及受力特点。结果表明:所提方案均显著地减小了钢板应力和变形,使结构满足受力要求;换填泡沫水泥轻质土方案虽然结构顶部土压力远大于土柱法计算得到的土压力,但由于自身弹性模量较大与波形钢板共同承担了大部分土压力,也使得波形钢板受力和变形很小;铺设柔性填料方案结构所受土压力由于结构顶部与两侧土体显著的变形差而大量转移给力两侧土体,因而土压力最小。

单螺杆泵技术在气泡混合轻质土泵送中的应用研究

单螺杆泵具有能输送含固体颗粒的液体等优点,符合气泡混合轻质土的泵送工艺要求。根据单螺杆泵有关资料,针对其泵送的特殊工艺,对单螺杆泵的特殊性能、材质和参数等进行详细地设计。结果表明,所研制的单螺杆泵输送气泡混合轻质土后,其气泡在泵送过程中几乎没有损失,从而确保了施工质量,降低了施工成本,也对气泡混合轻质土技术的推广应用具有重大意义。

偏高岭土对路基填料泡沫轻质土性能的影响研究

泡沫轻质土作为一种新型的轻质填料,目前被广泛用于软土地基处理、道路加宽与桥台台背回填等方面。为了改善泡沫轻质土的性能,采用偏高岭土等量取代水泥,通过正交试验提出了偏高岭土泡沫轻质土最优配合比,并通过试验探讨了不同胶凝材料用量、偏高岭土掺量以及水胶比对轻质土抗压强度的影响规律,进一步对其干缩、干湿循环、抗冻性能及微观形貌进行了试验研究,最后确定了其初步最佳配合比。结果表明:泡沫轻质土抗压强度影响因素的显著性大小为:偏高岭土掺量>胶凝材料用量>水胶比;随水胶比的增大,其各龄期干缩率减小,而其干湿循环及冻融循环后的抗压强度损失率逐渐减小;随偏高岭土掺量增加,其各龄期干缩率先减小后增大,当其掺量为20%时干缩率最小,而其干湿循环及冻融循环后的抗压强度损失率逐渐增大;综合各性能得到偏高岭土泡沫轻质土最佳配合比为:水泥∶偏高岭土∶发泡剂∶水=1∶0.25∶0.025∶0.69。随着偏高岭土掺量的增加,试件内部偏高岭土易发生团聚、大气泡数量增加,导致结构密实度较差,不利于强度的发展。

气泡轻质土的制备与性能研究

制备了不同原料土掺量的气泡轻质土,研究了原料土掺量对气泡轻质土流动度和抗压强度的影响,并通过扫描电镜探讨了气泡轻质土的微观结构与力学性能之间的关系。结果表明:原料土掺量增大,气泡轻质土的流动度减小,但原料土掺量在25%以内,对气泡轻质土的流动度影响较小;原料土对气泡轻质土的抗压强度影响很大,随原料土掺量增加,抗压强度大幅度降低;扫描电镜观察表明,随原料土掺量增加,气泡轻质土的孔径增大、气孔形状完整性变差、孔壁变薄,导致气泡轻质土的抗压强度降低。

发泡轻质土回填沉降分析与工程应用

本文依托K3+085.0分蓄洪区总排渠中桥桥背发泡轻质土回填工程,介绍了发泡轻质土的现场施工应用。结合发泡轻质土具体填筑工程,建立有限元沉降计算模型,研究发泡轻质土密度与抗压强度参数对沉降的影响,结果表明:降低发泡轻质土的密度能明显改善桥背路面沉降状况,轻质土抗压强度的设计则更需要考虑回填结构与路面之间的局部作用。文中模拟计算了实验室制备的5种发泡轻质土材料回填时桥头搭板末端的总沉降,计算结果表明,综合考虑工程安全与经济性因素,设计发泡轻质土密度为700 kg/m3,抗压强度为1.5Mpa较为合适,且采用C型发泡轻质土填筑时,台后路面沉降能满足桥头跳车病害防治指标。最后将C型发泡轻质土应用于工程实践,根据工后沉降观测结果,台后路面在工后3个月内没有明显沉降发生,达到了项目预期要求。

气泡轻质土应力-应变特性及耐久性研究

针对气泡含量对气泡轻质土抗剪强度及冻融循环对其抗压强度和吸水率的影响问题,通过三轴试验和抗压强度试验,对气泡轻质土的力学特性进行了研究,得出以下结论:随着气泡含量的减小,气泡轻质土的破坏峰值逐渐增大;当混合料比例一定时,冻融循环对气泡轻质土吸水率的影响较弱,气泡含量对吸水率影响较小;气泡轻质土粘聚力随着气泡含量的增加而减小,内摩擦角则呈现先增大后减小的趋势。

发泡剂对气泡轻质土性能和微观结构影响研究

研究了不同类型发泡剂对气泡轻质土流动度、抗压强度、吸水率和开口孔隙率的影响,并通过扫描电镜(SEM)观察了不同发泡剂制备的气泡轻质土的微观结构。结果表明,气泡稳定性好的发泡剂制备的气泡轻质土流动性小,但抗压强度高、吸水率低、开口孔隙率较小。SEM观察表明,3种发泡剂中,动物蛋白类发泡剂制备的气泡轻质土的气孔孔径相对较小、气孔形状规整、孔壁较厚,气孔不易破碎。

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。

冻融-盐蚀作用下气泡混合土损伤试验研究

为解决新疆盐渍软土地区路基腐蚀、盐胀等病害问题,研究了气泡混合土试件在冻融-盐蚀复合作用下试件的剥落损伤情况,对比不同配合比的气泡混合土试件的剥落厚度变化规律;采用外包裹彩条布的方式增强气泡混合土试件的抗侵蚀能力,评价其增强抗侵蚀性能的效果;此外,以仅在盐侵蚀单独作用下的气泡混合土试件的剥落损伤情况作为对比,探讨冻融对气泡混合土损伤的加剧程度。结果表明:采用向气泡混合土试件中掺加矿渣或包裹彩条布的方法均能够显著增强气泡混合土试件的抗盐侵蚀性能和抵抗冻融-盐蚀复合破坏的能力;盐蚀-冻融复合作用下,气泡混合土试件的损伤程度显著高于其仅在盐溶液侵蚀环境下的损伤程度。由此证明,采用耐腐蚀性强、抗冻性好的气泡混合土作为路基填料,可起到减轻路基荷载、增强路基耐久性的作用,是解决新疆盐渍土地区路基病害的有效手段。