一種應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土及施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及路橋技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土及施工 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 橋頭跳車是由于公路橋頭及伸縮縫(橋頭引道）處的差異沉降或伸縮縫破壞而使 路面縱坡出現(xiàn)臺階引起車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍的現(xiàn)象，其原理是路面在臺背回填處出現(xiàn)不同 程度的沉降斷裂（沉降值一般為10~30cm，有的甚至超過60cm)，使車輛通過時(shí)產(chǎn)生跳躍 和沖擊，從而對橋涵和路面造成附加的沖擊荷載，使司機(jī)和乘客感到顛簸不適，甚至造成車 輛大幅度減速，嚴(yán)重的可導(dǎo)致交通事故（特別是車輛機(jī)械事故）。因此，橋頭跳車問題已成 為高等級公路的工程質(zhì)量和造價(jià)的重要影響因素。橋頭跳車問題一直是困擾市政管理工程 技術(shù)人員的難題之一。解決橋頭跳車的問題，是市政設(shè)施管理部門的重要任務(wù)。
[0003] 引起橋頭跳車的主要原因有不均勻沉降、剛度突變和車速與車輛本身的抗振性能 等。就城市道路路況而言，主要是柔性道路與剛性結(jié)構(gòu)物之間的連接處發(fā)生不均勻沉降， 產(chǎn)生錯(cuò)臺所致。橋梁與路基、路面的組成材料、剛度、強(qiáng)度、脹縮性等存在差異，且橋頭連接 處受力時(shí)易形成集中應(yīng)力。在車輛荷載、結(jié)構(gòu)自重、自然因素作用下，橋梁與道路同時(shí)發(fā)生 沉降，但兩者的沉降量有很大差異，道路的沉降量遠(yuǎn)大于橋梁的沉降量，形成錯(cuò)臺，導(dǎo)致行 車時(shí)發(fā)生橋頭跳車。究其最基本原因便是橋臺背回填問題，這是目前的建筑領(lǐng)域的技術(shù)難 題之一，只能利用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，對橋臺背回填時(shí)的每個(gè)問題認(rèn)真處理以及后期的巨大 維護(hù)費(fèi)用才能減輕橋頭跳車的問題。
[0004] 近年來，我國基礎(chǔ)建設(shè)速度非?？炜?，年均新建道路、橋梁10萬公里。道路、橋梁 建設(shè)投資規(guī)模大，年均新建道路、橋梁投資2~3萬億元。其中對于橋梁建設(shè)需要填方的地 方有路橋結(jié)合部的橋臺背、主橋與引橋間搭板下軟連接等部位，現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)采用低壓縮 比的土 (如碎石土或石渣土）來進(jìn)行填筑。常規(guī)施工工藝為施工時(shí)，每填筑20~50cm 土需 進(jìn)行碾壓、夯實(shí)；密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再進(jìn)行下一層填筑、碾壓、夯實(shí)；填筑達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo) 高后，需經(jīng)過半年或一年以上的工后沉降期；再進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)層鋪設(shè)。整個(gè)工作流程必須一 絲不茍，選料必須合適，工期花費(fèi)較長，后期維護(hù)較多，但是仍然解決不了橋頭跳車的問題， 只能減輕不能根治。
[0005] 可以說橋梁維護(hù)的70%的維修費(fèi)用是花費(fèi)在橋頭跳車的修補(bǔ)上，但是目前對于橋 臺背回填仍采用傳統(tǒng)的工藝，僅僅是提高地基的承載力，不但很難從根本上解決問題，還存 在工期過長、經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)等問題。針對橋臺背部位填筑材料出現(xiàn)的一系列問題，需要從全新 的角度找到解決的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土及施工方法， 填充后對地基荷載小，大幅降低地基處理強(qiáng)度，節(jié)約地基處理工期。
[0007] -種應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土，包含如下重量份的組成材料：水泥： 150-400份，混合材料：20-120份，水：50-200份，調(diào)節(jié)劑：15-50份，發(fā)泡劑：5-15份，微沫 劑：2-10份，防水劑：5-10份。
[0008] 進(jìn)一步的，所述混合材料包括?；郀t礦渣、煤矸石、電石渣中的一種或多種。
[0009] 進(jìn)一步的，所述調(diào)節(jié)劑包括減水劑、膠粉、增強(qiáng)劑、穩(wěn)泡劑中的一種或多種。
[0010] 進(jìn)一步的，發(fā)泡劑為雙氧水、鋁粉、氧化鎂和氯化鎂中的一種或多種。
[0011] 進(jìn)一步的，所述水泥采用PC42. 5水泥，所述微沫劑為將發(fā)泡劑與水進(jìn)行1:2000稀 釋，并通過柱塞栗進(jìn)行微量發(fā)泡制得。
[0012] 進(jìn)一步的，所述防水劑包括無機(jī)鋁鹽防水劑、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅中的一種或多 種。
[0013] 上述應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土的制備方法，包括如下步驟： 1) 利用自動(dòng)化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，通過變頻器控制水栗的抽水量、攪拌機(jī)的攪拌 速度和輸送機(jī)的輸送速度，通過管道向攪拌機(jī)內(nèi)加所述配比的水，同時(shí)，按所述配比向攪拌 機(jī)內(nèi)加入水泥、混合材料、穩(wěn)泡劑、減水劑、膠粉、增強(qiáng)劑和防水劑，通過攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，利 用變頻器控制攪拌速度，確保無水泥團(tuán)即可進(jìn)行澆筑施工，其中，水栗、攪拌機(jī)和輸送機(jī)的 輸入頻率均控制在50~70HZ范圍內(nèi)； 2) 利用自動(dòng)化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，通過柱塞栗和空壓機(jī)將微沫劑制成泡沫； 3) 利用自動(dòng)化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制，啟動(dòng)抽漿程序，變頻器控制抽漿的速度，以控制 最終成品的容重； 4) 在自動(dòng)化發(fā)泡水泥設(shè)備主機(jī)控制下，按所述配比分別將步驟1)制備的漿料和步驟 2)制備的泡沫輸送到混合器內(nèi)均勻混合制得混合漿料； 5) 排設(shè)管道或利用栗車進(jìn)行輸送、澆注。
[0014] 上述應(yīng)用于橋臺背回填的輕質(zhì)泡沫土的現(xiàn)場施工方法，包括如下步驟： 1) 施工現(xiàn)場整平處理，并用碎石鋪設(shè)10~20公分厚的路面，便于澆筑設(shè)備進(jìn)場； 2) 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及施工規(guī)范要求，放出臺背回填范圍及標(biāo)高范圍，使用白灰灑出臺背 施工范圍； 3) 根據(jù)回填范圍進(jìn)行開挖，開挖使用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行，結(jié)構(gòu)物50cm范圍內(nèi)使用人 工進(jìn)行開挖，并開挖好臨時(shí)排水溝，將地表水引至施工范圍外； 4) 對于開挖好的橋臺背回填區(qū)域邊緣設(shè)置外側(cè)模板，并在橋臺背回填區(qū)域通過間隔模 板按照10~15米間隔設(shè)置施工縫； 5) 通過澆筑設(shè)備將輕質(zhì)泡沫土輸送至回填區(qū)域進(jìn)行澆筑。
[0015] 進(jìn)一步的，澆筑時(shí)采用分層澆筑，待下層輕質(zhì)泡沫土具有初始強(qiáng)度后進(jìn)行上層澆 筑，時(shí)間間隔為12~24小時(shí)，每層高度在0. 8~1. 5米。
[0016] 進(jìn)一步的，分層澆筑時(shí)距離底部50-80厘米以及頂部50-80厘米時(shí)，分別鋪設(shè)一 層鋼絲網(wǎng)片。
[0017] 本發(fā)明輕質(zhì)土利用PC42. 5水泥固結(jié)材料，使輕質(zhì)泡沫土在同等密度下提高強(qiáng)度， 進(jìn)而滿足承載力，同樣，在滿足同等強(qiáng)度下，可以大大降低產(chǎn)品的密度。添加減水劑，減水劑 分子中的憎水基團(tuán)定向吸附于水泥質(zhì)點(diǎn)表面，親水基團(tuán)指向水溶液，在水泥顆粒表面形成 單分子或多分子吸附膜，在電斥力作用下，使原來水泥加水后由于水泥顆粒間分子凝聚力 等多種因素而形成的絮凝結(jié)構(gòu)打開，把被束縛在絮凝結(jié)構(gòu)中的游離水釋放出來，這就是由 減水劑分子吸附產(chǎn)生的分散作用。水泥加水后，水泥顆粒被水濕潤，濕潤愈好，在具有同樣 工作性能的情況下所需的拌和水量也就愈少，且水泥水化速度亦加快。本發(fā)明在澆筑過程 中的分層澆筑，為了減少施工時(shí)間需要縮短混凝土出現(xiàn)初始強(qiáng)度的時(shí)間，即需要每層的輕 質(zhì)泡沫土可以較快擁有一定的強(qiáng)度來支撐下一層的澆筑，所以為了加快施工的進(jìn)度也可以 加入混凝土早強(qiáng)劑作為調(diào)節(jié)劑的一種，加速水泥水化速度，促進(jìn)混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展；既 具有早強(qiáng)功能，又具有一定減水增強(qiáng)功能，早強(qiáng)劑可以選擇氯鹽類早強(qiáng)劑，效果最好，除提 高混凝土早期強(qiáng)度外，還有促凝、防凍效果，價(jià)低且使用方便。
[0018] 調(diào)節(jié)劑還包括膠粉，膠粉直徑保持在80目以上，添加在混凝土中能提高撕裂、疲 勞等性能，還具有很好的防水性，對于輕質(zhì)泡沫土填充后的使用壽命有著很大的提高?；炷?土增強(qiáng)劑是最新一代滲透性硬化劑材料，可明顯提高混凝土基面的耐磨性、耐久性、抗壓強(qiáng) 度，一般可提高40%以上；混凝土增強(qiáng)劑反應(yīng)生成的堅(jiān)硬不溶物可填充堵塞混凝土中的毛 細(xì)孔，產(chǎn)生密實(shí)無孔表面層，能提高混凝土的抗?jié)B能力達(dá)30%以上；混凝土增強(qiáng)劑直接硬化 混凝土表層，形成的硬化層(不是附加涂層）遠(yuǎn)比其它硬化劑、涂料形成硬化層"外衣"更加 一體、永久、永久延長地面使用壽命。穩(wěn)泡劑能夠控制氣泡液膜的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使表面活性 劑分子在氣泡的液膜有秩序的分布，賦予泡沫良好的彈性和自修復(fù)能力，利于輕質(zhì)泡沫土 的穩(wěn)定性。
[0019] 混合材料有高爐礦渣，是冶煉生鐵時(shí)從高爐中排出的一種廢渣。在高爐冶煉生鐵 時(shí)，從高爐加入的原料，除了鐵礦石和燃料（焦炭）外，還要加入助熔劑。當(dāng)爐溫達(dá)到1400 一 1600°C時(shí)，助熔劑與鐵礦石發(fā)生高溫反應(yīng)生成生鐵和礦渣。高爐礦渣是由脈石、灰分、助 熔劑和其他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)組成的，是一種易熔混合物。從化學(xué)成分來看，高爐礦渣 是屬于硅酸鹽質(zhì)材料。將高爐礦渣加工成碎石之后制備輕質(zhì)泡沫土，可以改善水泥的性能， 調(diào)整強(qiáng)度等級，降低水化熱減少堿骨料反應(yīng)的發(fā)生擴(kuò)大應(yīng)用范圍。非活性混合材料有煤矸 石和電石渣，煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排