发泡剂性能对公路软基用泡沫混凝土的影响.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月福建工程学院学报 :发泡剂性能对公路软基用泡沫混凝土的影响陈艳琼,李敏,林奕(福建船政交通职业学院 土木工程学院,福建 福州;霞浦县新陆交通投资有限公司,福建 霞浦;福建省交通规划设计院有限公司,福建 福州;)摘要:泡沫混凝土具有轻质、高流动性、易施工等特性,可作为桥头软基段路堤的换填材料。为评价发泡剂性能对泡沫混凝土的影响,通过室内试验,对比不同稀释倍数下的发泡剂物理指标和泡沫混凝土的强度,得出发泡剂的最佳稀释倍率。采用最佳稀释倍率的泡沫混凝土进行工程实例应用,得出其实测沉降量。利用 有限元软件,模拟该泡沫混凝土对软基换填后的效果,并结合公路桥头软基填筑现场监测结果,证
2、实该种泡沫混凝土能够达到减小路基沉降量要求,为软土地基处理提供方案。关键词:软基处理;发泡剂性能;泡沫混凝土;沉降变形;有限元分析中图分类号:;文献标志码:文章编号:(),(,;,;,):,:;收稿日期:第一作者简介:陈艳琼(),女,福建闽清人,副教授,硕士,研究方向:道路与桥梁工程技术、工程材料。福建沿海地区存在较多软土地基,且具有软土层厚、含水量高、压缩性大、强度低、灵敏度高等不良工程性质。这些不良性质通常会引起路基不均匀沉降,造成路面开裂、路堤失稳、桥头跳车等问题。由于泡沫混凝土具有轻质性、强度可调节性、高流动性、易施工性、固化后的自立性等特点,国内许多学者已针对泡沫混凝土在软土地基中的
3、应用开展研究。郝飞提出采用换填泡第 期陈艳琼,等:发泡剂性能对公路软基用泡沫混凝土的影响沫混凝土对软基进行换填,能有效减少路基自重和沉降问题。彭子茂等研究泡沫混凝土的不同置换形式对地基压力和路基沉降变化产生的规律,发现路用泡沫混凝土对减小基底压力具有较好作用,泡沫混凝土置换厚度越大,沉降量系数减小越明显。蒋万希分析轻质泡沫混凝土块体的刚度贡献对路堤沉降分布的定量影响规律,提出了考虑刚度修正的软土地基上轻质泡沫混凝土路堤沉降计算实用方法。梅岭等采用泡沫凝土对高陡地形的路堤进行换填,研究结果表明其对防止地基表面和路面不均匀沉降有显著效果。本研究对不同稀释倍率下的发泡剂物理指标及泡沫混凝土的强度进行
4、分析比较,提出公路用新型泡沫混凝土发泡剂质量指标要求;通过监测实际工程中相关技术参数,并结合有限元软件 进行数值模拟分析,证实其可靠性。发泡剂及泡沫混凝土的性能泡沫混凝土生产的关键在于发泡剂的研制。发泡剂是使对象物质能够成孔的一类物质,它的原理是阴离子表面活性剂水溶液通过机械作用力引入空气,有效降低液体的表面张力,从而在液膜表面双电子层外排列包围空气,形成气泡,再由多个气泡组成泡沫。发泡剂的稀释倍数对发泡剂的性能有很大影响。发泡剂稀释后的泡沫稳定性分析取 新型发泡剂,加 水,放置于 的瓶中,强力震荡 次,静置观察泡沫稳定性。根据上述试验过程,进行初始状态、的泡沫稳定性观察。初生的泡沫细腻、均匀
5、,直径在 左右;放置 后仍然比较稳定,泡沫量基本不变,直径增大至 ;放置,泡沫直径继续增加,其中上部分塌陷,泡沫体积为初生时的 左右;放置 ,泡沫直径达到 ,大部分泡沫塌陷。综上可知,随着放置时间的延长,泡沫直径逐渐增大,稳定性降低。不同稀释倍率下的泡沫物理指标分析稀释倍数是影响发泡剂性能的重要参数,需要先将发泡剂原液与水结合,按照合适的稀释倍数稀释,通过水泥发泡机或者机械搅拌,制作出较为丰富的泡沫,不同稀释倍数下发泡剂发泡后产生的泡沫数量、性质不同。因此,研究稀释倍数对发泡剂性能的影响至关重要。本试验采用浙江省湖州瑞翔交通工程新型材料限公司生产的 型发泡剂,稀释倍率分别为、倍,并得到不同稀释
6、倍率下的发泡剂泡沫物理指标,如表 所示。表 不同稀释倍率下的泡沫物理指标 稀释倍率 倍泡沫重量堆积高度沉降泌水量 由表 可 见,泡 沫 的 堆 积 高 度 均 大 于,沉降小于 ,说明该发泡剂所形成的泡沫具有良好的力学强度和稳定性。随着泡沫稀释倍率的增加,泌水量有明显的增大,说明液膜层中含水量增加,在泡沫混凝土初凝及凝固阶段可能起到重要的影响作用,最终影响泡沫混凝土的力学性能。不同稀释倍率下泡沫混凝土性能分析采用 普通硅酸盐水泥(浙江尖峰水泥厂生产),按水胶比为 制成水泥浆液,加入不同稀释倍率下的 型发泡剂,采用 型泡沫混凝土拌和机,设定功率 ,运行转速为 进行打浆。取样测定湿容重、流动度、含
7、气量如表 所示。同时取样浇制试块测定 强度、强度、吸水率、吸水量如图、所示。表 不同稀释倍率下的泡沫混凝土性能 稀释倍率 倍湿容重 流动度 含气量 福建工程学院学报第 卷图 不同稀释倍率下的泡沫混凝土强度 图 泡沫混凝土吸水前后质量 图 泡沫混凝土吸水率和吸水量 试验结果分析:()由表 可知泡沫混凝土流动度随着稀释倍率的增加而增大,湿容重随着稀释倍率的增加而增重,含气量随着稀释倍率的增加而降低。()从图 可知不同稀释倍率下制成的混凝土试块的强度指标,强度均达到 以上,强度均达到 以上。当稀释倍率为 倍时,强度最高。这是因为气泡的加入将液膜中的水引入混凝土试块中,改变水胶比含量,当稀释比例为 倍
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