公路路基中关于泡沫轻质土路基的研究.pdf

收稿日期：文章编号：（）文献标识码：公路路基中关于泡沫轻质土路基的研究李飞虎（江西安源路桥集团有限公司，江西萍乡 ）摘要：本文为研究在公路路基工程中泡沫轻质土路基的特性，通过理论研究与试验研究相结合的研究方法，对泡沫轻质土路基的基本特性及耐久性进行研究，研究结果表明：水固比是影响泡沫轻质混凝土力学性能的主要影响因素并且发现粉煤灰的掺入能有效的改善泡沫轻质土的力学性能，试验证明泡沫轻质土可作为路基填筑材料，并且其性能比常规的路基填料较好；在干湿循环和冻融循环中表明，泡沫轻质土的水稳定性能和冻融性能随着水固比的减小而增大。关键词：路基工程；泡沫轻质土；物理力学性能；耐久性 泡沫轻质土的基本物理力学性能泡沫轻质土其实又被称为泡沫轻质混凝土或者气泡混合轻质土，它是采用物理方法将发泡剂制备成泡沫，然后将泡沫按有一定的比例混加到已经搅拌均匀的水泥浆中，然后通过硬化作用形成一种拥有较多气孔的轻质材料，泡沫轻质土因其结构中存在大量的气孔，因此在作为路基填筑材料时，工程师门往往对其流动性、密度及抗压强度能否满足要求极为关注，倘若其流动性太小则会造成施工不便，若流动性过大则又不利于施工质量的控制；并且因其气孔多，密度小，其抗压强度能否满足要求呢？在实际的工程中我们常常用无侧限抗压强度、湿重度及流值来作为评定指标。无侧限抗压强度无侧限抗压强度时指在无侧限的条件下试件所能承受的最大竖向压力，它是反应泡沫轻质土强度特性的基本指标。本文为研究粉煤灰掺入量与水固比对泡沫轻质土的无侧限抗压强度的影响，通过不同参数的对比试验进行研究，具体的不同掺入量参数如表 所示。从表 中可以看出，当粉煤灰的掺入量相同时，随着水固比的减小，泡沫轻质土的无侧限抗压抗压强度逐渐提高，主要是因为水固比的减小，意味着泡沫轻质土中骨头材料增多，则其孔隙率将会减小，而泡沫轻质土的强度主要还是依靠水泥自身的胶凝作用，孔隙率的减小将会增加水泥与骨料之间的粘结力，因此提高其无侧限抗压强度；同样对比在相同水固比情况下，在泡沫轻质土中掺入粉煤灰能提高泡沫轻质土的无侧限抗压强度。表 无侧限抗压强度对比试验分析表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）粉煤灰掺入量水固比 无侧限抗压强度（）：湿重度材料在硬化前保持流动状态下的单位体积重量就称为湿重度，泡沫轻质材料的密度一般为填土密度的 到 ，对于湿重度的测定一般采用容量筒法测定，本文为研究粉煤灰掺入量与水固比对泡沫轻质土的湿重度的影响，通过不同参数的对比试验进行研究，具体的不同掺入量参数如表 所示。第 期（总第 期）华东公路 （）年 月 日 表 湿重度对比试验分析表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）粉煤灰掺入量水固比湿重度（）：从表 中可以看出，材料水固比的改变，能使泡沫轻质土的湿重度发生较大的变化，主要是因为水的密度远小于水泥和粉煤灰的密度，因此当泡沫轻质拌合物中水所占的比例减小时，其湿重度也将会减小；并且发现当粉煤灰的掺入量相同时，随着水固比的减小，泡沫轻质土的湿重度逐渐增大，说明粉煤灰对泡沫轻质土的湿重度有一定的影响。流值在泡沫轻质土中流值是用来度量泡沫轻质土的流动性的，试验证明泡沫轻质土具有较好的流动性，无需碾压及振捣即可实现自密实的状态，对于泡沫轻质土流值得测定，工程上一般采用圆筒法进行测量。流值得小大代表着流动性的大小，因此在工程中对流值得控制至关重要，一般控制在 。本文为研究粉煤灰掺入量与水固比对泡沫轻质土的流值的影响，通过不同参数的对比试验进行研究，具体的不同掺入量参数如表 所示。表 流值对比试验分析表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）粉煤灰掺入量水固比流值（）：从表 中可以看出，水固比对泡沫轻质土的流值影响较大，当粉煤灰的掺入量一定时，随着水固比的减小泡沫轻质土的流值随之减小，主要是因为当水固比减小，其内部的泥水或水泥与粉煤灰所占的比例增加，导致流动性减小；并且发现当水固比一定时，粉煤灰的掺入也能降低泡沫轻质土的流值，主要是因为粉煤灰比水泥具有更好的吸水性，能吸收更多水来改善泡沫轻质土的流动性。回弹模量路基材料的回弹模量是指材料在竖向荷载作用下抵抗竖向变形的一种能力，泡沫轻质土作为一种路基填筑材料其回弹模量同样至关重要。本文通过对四组试样进行回弹模量的测定，结果如图 所示，最后其回弹模量值如表 所示。图 表 回弹模量试验结果表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）水固比回弹模量（）试件试件试件试件平均值 ：从表 中可以发现，泡沫轻质土与一般的路基填筑材料相比，其回弹模量更大，说明泡沫轻质土材料能够承受外界荷载的作用，可以作为路基填料。泡沫轻质土的耐久性能研究公路路基填筑材料长期受车辆循环荷载，干湿循环作用、冻融循环作用等外界因素的影响，本文为研究在不同外界外景因素对泡沫轻质土的水稳定性冻融稳定性进行研究，采用耐久性来分析不同外界因素作用下泡沫轻土力学性能的稳定性。水稳定性能分析本文采用干湿循环来对不同配比的试件水稳定性进行研究。试验时所用的仪器包括路面材料强度试验仪、恒箱水稳、游标卡尺、电热鼓风干燥箱和经过标准养护 的试件，在试验的过程中先将试件放入电热鼓风干燥箱中烘干 ，此时设置的温度为 到 ，待风干后将试件放入恒温水槽中浸泡 ，此时设置的温度为 到 ，以此作为一次循环，进行五次的循环，并测定试件的无侧限抗压强度，将其与标准的无侧限抗压强 年第 期李飞虎：公路路基中关于泡沫轻质土路基的研究 度相比，得到具体的水稳定系数，具体的结果如表 所示。表 水稳定性能结果表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）粉煤灰掺入量水固比 无侧限抗压强度（）无侧限抗压强度（）水稳定系数 ：从表 中可以看出，在经过干湿循环后的试件 的无侧限抗压强度比标准养护 未经过干湿循环作用的无侧限抗压强度要小，并且随着水固比的减小，试件的水稳定系数逐渐增大，主要是因为轻泡沫质土存在大量的气孔，在干湿循环后，土体自身及内部空隙中的水分受环境稳定的影响发生了较大的改变，当泡沫轻质土的水固比越小，内部水泥的含量将相对增加，相应的孔隙减小，土的骨架将越紧密，抗水侵蚀抗裂的能力越好；因此当水固比越小时，泡沫轻质土的水稳定系数越大；本次所研究的试件水稳定系数均大于 ，说明轻质泡沫土的水稳定性均较好，能够满足干湿循环作用下的耐久性要求。冻融稳定性能分析本文采用周期性冻融循环来对不同配比的试件冻融稳定性进行研究。试验时所用的仪器包括路面材料强度试验仪、恒箱水稳、游标卡尺、冰柜和经过标准养护 的试件，在试验的过程中先将试件放入冰柜中冻结 ，此时设置的温度为 到 ，待结冻后将试件放入恒温水槽中浸泡融化 ，此时设置的温度为 到 ，以此作为一次循环，进行五次的循环，并测定试件的无侧限抗压强度，将其与标准的无侧限抗压强度相比，得到具体的水稳定系数，具体的结果如表 所示。表 冻融稳定性能结果表编号水泥（）水泡沫（）粉煤灰（）粉煤灰掺入量水固比 无侧限抗压强度（）无侧限抗压强度（）水稳定系数 ：从表 中可以看出，在经过冻融循环后的试件 的无侧限抗压强度比标准养护 未经过冻融循环作用的无侧限抗压强度要小，并且随着水固比的减小，试件的冻融稳定系数逐渐增大，主要是因为轻泡沫质土存在大量的气孔，在干湿循环后，土体自身及内部空隙中的水分受环境稳定的影响发生了较大的改变，当泡沫轻质土的水固比越小，内部水泥的含量将相对增加，相应的孔隙减小，土的骨架将越紧密，抗冻融开裂的能力越强；因此当水固比越小时，泡沫轻质土的水稳定系数越大；本次所研究的试件冻融稳定系数均大于 ，说明轻质泡沫土的冻融稳定性均较好，能够满足冻融循环作用下的耐久性要求。结论本文通过对泡沫轻质土路基的基本特性和耐久性进行研究，研究结果表明：水固比是影响泡沫轻质混凝土力学性能的主要影响因素，当粉煤灰掺入量一定时，随着水固比的减小，泡沫轻质土的无侧限抗压强度、湿重度均逐渐增大，流值逐渐减小；发现粉煤灰的掺入能有效的改善泡沫轻质土的力学性能，并且试验证明泡沫轻质土可作为路基填筑材料，并且其性能比常规的路基填料较好；在干湿循环和冻融循环中表明，泡沫轻质土的水稳定性能和冻融性能随着水固比的减小而增大。参考文献 丰福俊泰，三鸠信雄，田中久士 研究?泡混合?量土品质管理法?土木学会论文集，（）：瓦川善三，谷井敬春，横田圣哉 石灰?理土用盛土工法 土木技术，（）：周志敏 高强度泡沫混凝土的研究 湖南大学硕士学位论文，陈婷婷 纤维增强泡沫轻质混凝土基床表层结构的力学性能分析 西南交通大学硕士学位论文，刘楷 水泥、地聚合物气泡混合轻质土工程特性试验研究 东南大学硕士学位论文，浙江省地方标准 公路工程泡沫混凝土应用技术规范（）杭州：浙江省质量技术监督局，天津市公路工程地方标准 现浇泡沫轻质土路基设计施工技术规程（）天津：天津市市政公路管理局，关博 现浇泡沫轻质土应用在铁路路基的室内动力模型试验研究 广州大学硕士学位论文，林乐彬 气泡混合轻质土在冻土地区路基病害防治中的研究 吉林大学硕士学位论文，华东公路 年第 期