泡沫混凝土演示ppt课件.ppt

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八、泡沫混凝土拓展研究,一、泡沫混凝土的定义及生产,泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆和其他外掺材料按一定的比例充分均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的轻型填筑材料。,泡沫混凝土定义,泡沫混凝土生成流程,气泡制作流程图,泡沫混凝土微观结构,二、泡沫混凝土物理力学特性,轻质性在泡沫混凝土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡，气泡膜是一种具有较强韧性的物质，气泡之间互不贯通，从而使材料的容重可以控制在318kN/m3。公路建设上使用的泡沫混凝土湿容重约为500-800kg/m3，其饱和容重仅为常规土石填方容重的1/41/3。,泡沫混凝土物理力学特性,强度的可调节性通过调整水泥的种类、掺量和气泡含有率，泡沫混凝土的强度可在0.3-5.0Mpa的范围内调节。,泡沫混凝土物理力学特性（续）,高流动性泡沫混凝土具有良好的流动性，可通过管道泵送，实现垂直高度100米、水平距离500米的远距离输送。,泡沫混凝土物理力学特性（续）,固化后的自立性泡沫混凝土由于使用水泥作为固化剂，通常在水泥初凝后就会开始固化自立，固化后对挡土结构物几乎没有推挤力，因而可进行垂直填筑,从而可以简化防护、桥台等的设计。,泡沫混凝土物理力学特性（续）,低弹减震性好泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。具有与混凝土相当的防水性能泡沫混凝土具有相对独立的封闭气泡及良好的整体性，其透水系数为10-5cm/s量级，吸水率较低，使其具有一定的防水性能。强度耐久性能好有试验表明泡沫混凝土通过10的5次方的反复荷载，其无侧限抗压强度基本没有下降。同时耐久性与泡沫混凝土质量有关，吸水率低的泡沫混凝土耐久性就好。,泡沫混凝土物理力学特性（续）,良好的隔热、隔音效果及抗冻融性能泡沫混凝土含有大量的气泡，其气泡体积含有率可达40-70%，导热系数小，具有良好的隔热、隔音效果及抗冻融性能。环保性能好泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。,三、泡沫混凝土对泡沫的技术要求,泡沫是形成泡沫混凝土气孔的基础，要获得符合技术要求的气孔结构，就必须得先有符合技术要求的泡沫对泡沫的基本技术要求有以下5个方面，缺一不可1.泡沫稳定性越高越好，稳泡时间越长越好环保性能好稳定性好的泡沫，其液膜坚韧、机械强度好，另外，它有自我保水性，可长时间保持泡沫液膜的厚度和完整性。,泡沫混凝土对泡沫的技术要求,2.泡沫越均匀越好，泡径应大小一致最大泡径和最小泡径之间相差不能太大，可以避免压应力在大泡孔处集中而降低抗压强度。3.泡径越小越好，应以0.11mm为主相同的原料和配方，相同的设备和工艺，1mm泡径的泡沫混凝土的抗压强度，要比3mm泡径的泡沫混凝土至少高20%,泡沫混凝土对泡沫的技术要求（续）,泡沫混凝土对泡沫的技术要求（续）,4.泡沫泌水率越低越好，避免使用乳状泡沫主要是保证泡沫中的气泡数量和泡沫混凝土的气孔率，也就是保证泡沫混凝土的密度。5.泡沫对胶凝材料（水泥）没有负作用胶凝材料是泡沫混凝土强度的主要来源，泡沫的加入不能影响其胶凝性，也就是不产生胶凝负作用。,四、影响泡沫混凝土生产质量的主 要因素,发泡剂发泡剂就是能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下，产生大量泡沫的一类物质，发泡剂是影响泡沫混凝土浇注稳定性的第一因素，主要决定了泡沫量（发泡倍数）、泡沫的稳定性，和发泡机共同决定泡沫的泌水率。,影响泡沫混凝土生产质量的主要因素,影响泡沫混凝土生产质量的主要因素（续）,发泡机发泡机决定了发泡剂能否制成泡沫，制成的泡沫泡径的大小和泡沫的均匀性。搅拌机搅拌机是水泥浆体与泡沫混合成为泡沫混凝土的场所，他决定了施工过程中混泡的速度和均匀性，影响泡沫的稳定性和泡沫存留率。胶凝材料（水泥）胶凝材料决定了泡沫混凝土的强度，当然和泡沫掺量也有很大关系。同时也影响稳定性，快凝胶凝材料的浇筑稳定性好。,五、泡沫混凝土在公路方面的应用,（一）用于软基路堤的填筑（二）用于桥台台背填土（三）用于道路加宽（四）滑坡路段路堤的填筑（五）陡峭及急转弯地段的填筑（六）隧道坑口的填筑（七）作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）作为寒冷地区道路的隔热层（九）地下空洞的填充（十）隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,各种软基处理技术的比较,泡沫混凝土的应用（续）,泡沫混凝土技术的开发及在公路建设中的应用为软基处理提供一种新的技术手段。其主要优点如下：可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性。可简化甚至取消软基处理，简化软基路堤中地下结构物的结构设计。施工工期短。,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背后填筑缓建桥头跳车（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,采用泡沫混凝土技术缓解桥头跳车问题可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性。泡沫混凝土自身能够自立，对桥台结构物几乎没有推挤任用；缓解桥台与路基结合部材料的刚性突变；施工工期短。,泡沫混凝土的应用,使用泡沫混凝土后的桥基差异沉降曲线,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,公路拓宽存在的问题在公路的道路加宽工程中，大多采用原路基两侧拼接加宽的方式，公路加宽就需要新征土地；新加宽的路基与原路基沉降差异，会导致路面及路堤两侧附近的结构物被拉裂破坏，增加公路运营后的维修养护费用；路基加宽施工，需要运入大量的施工设备及材料，会对已经超负荷运行公路交通带来更大的压力；公路加宽施工环境受限，因而施工工期长。,泡沫混凝土的应用,以5米高的填土路堤为例，假设路堤坡度为1:1.5，如果从路堤坡角内侧开始垂直填土，单幅路堤可增加7.5米的宽度，即单幅加宽两个车道而不需重新征地。,泡沫混凝土加宽道路的主要优点泡沫混凝土具有容重小，流动性好，固化后可以自立等特性。可垂直填土，节省用地、减少拆迁，节省投资,泡沫混凝土的应用,在软基路段进行扩幅填土时，可大幅度地降低填土荷重，减少新老路堤的沉降差异。施工时不需机械震捣和碾压。通过配管泵送泡沫混凝土，作业面小，几乎不影响现有交通。施工工期短，可使工程提前投入使用，给投资者带来超前收益。,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,当公路路线经过山区滑坡体时，常规工法通常会增加滑坡体荷重，使滑坡体可能再次失稳（如上图），需要对滑坡体进行额外的抗滑处治；当滑坡体规模较大时，设计上一般采用调整线路避开滑坡体的方法来解决抗滑处理难题。,泡沫混凝土的应用,如采用泡沫混凝土对滑坡体进行部分换填，利用轻质性，使路基路面总荷载小于换填部分的重量，则可确保滑坡体的稳定（如上图），无需对滑坡体进行处治，即使滑坡体规模很大，亦无须调整线路而增加公路里程长度，可取得显著的技术经济效益和社会效益。,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,可减少填挖工程量避免对原地形、地貌的破坏，消除工程的安全隐患可缩短施工工期。,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,隧道进出口的处理对环境、景观的影响较大，应尽量采用零开挖洞口，淡化洞口处理的方式。隧道进出口附近通常存在着偏土压、山体容易坍塌，给施工带来较大的不便。通常采用人工化的洞门结构处理方式对进出口进行较大面积的处理。工期长，所需人力、财力多，对进出口附近的环境景观破坏较大。,泡沫混凝土的应用,1、缓解隧道进出口开挖的偏围压，避免山体坍塌。2、避免破坏自然山体形态。尽可能维持自然地质地理环境平衡，环保优势明显。3、泡沫混凝土填筑体可作为隧道进出口的附属构造景观。4、施工便捷高效而安全。,泡沫混凝土,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,在溶岩分布地区，地下溶洞多，溶洞的覆盖层的情况较为复杂。在这些地段覆盖层上直接进行路堤的填筑时，由于填土荷载的作用（特别是高填土路堤），有可能出现溶洞覆盖层的承载力不足的问题，如将这些路堤改为桥梁，同样存在着桩基施工等难题。如果将原路堤填料改用泡沫混凝土，则可为解决上述难题提供一种新的技术手段。,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,在泡沫混凝土中，气泡的体积含有率可高达40%70%，气泡的含有率大，不但容重小，减震性能好，而且导热系数小，隔热、隔音效果好，抗冻融性能强。当用作寒冷地区冻土与填土路堤之间的隔热层时，可较好地切断原冻土与外界的能量交换，起到隔热保温的效果，为解决寒冷地区道路的冻胀病害提供一种新的技术手段。,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土在涵洞背部填筑上应用典型纵断面,泡沫混凝土的应用,（一）、用于软基路堤的填筑（二）、用于桥台台背填土（三）、用于道路加宽（四）、滑坡路段路堤的填筑（五）、陡峭及急转弯地段的填筑（六）、隧道坑口的填筑（七）、作为溶岩覆盖层表面路堤的填料（八）、作为寒冷地区道路的隔热层（九）、地下空洞的填充（十）、隧道空隙的填充,泡沫混凝土的应用,泡沫混凝土的应用,七、主要施工质量控制和检测,浇注方式,质量控制和检测,单层浇注厚度 一次浇注厚度过大时，由于泡沫混凝土自身重量的影响，深处的气泡受到压缩而使轻泡沫混凝土的湿容重有所增加。故原则上单层次浇注厚度不宜超过0.8m，同时考虑到单层浇注厚度太薄时消泡对泡沫混凝土容重的影响，原则上单层浇注厚度不应小于20cm。,质量控制和检测,浇注时间为避免泡沫混凝土初凝后受到外力干扰，初凝固化后气泡出现破裂现象，单次浇注时间应以不超过水泥初凝时间为控制标准：上下相邻层位之间的浇注间隔时间以下层泡沫混凝土顶面可行人且不留脚印为标准，一般这个间隔时间均大于水泥终凝时间。,质量控制和检测,质量控制和检测,取样计时 60分钟后,发泡剂稳定性检测（泌水量、沉降距）,质量控制和检测,合 格 不 合 格,发泡剂稳定性检测,发泡剂稳定性检测（泌水量、沉降距）,质量控制和检测,泡孔大小检测-目测对比法,合 格（0.1-1mm)不 合 格（大于1mm),七、泡沫混凝土经济指标,泡沫混凝土经济指标,泡沫混凝土主要成本构成一般设计构造要求：泡沫混凝土上方可设置一层厚度15cm的C15混凝土顶层。底层下方宜设置厚度不小于30cm的级配砂砾或碎石垫层。填筑体底部应设置1层钢丝网补强，填筑体顶层应设置1层钢丝网补强，填筑体填筑高度超过6m时，应每隔35m水平铺置一层或两层钢丝网。一般施工工艺要求：施工准备外墙面板制作与安装沉降缝、施工缝、伸缩设置-泡沫混凝土制作与施工顶板施工养护。平均单价在300350元/立方单纯泡沫混凝土材料价格约200元/立方,泡沫混凝土经济指标,同类型工程比较：1.轻质路堤（宽32m，长100m，高3.5m)EPS轻质路堤 695万元 泡沫砼轻质路堤 356万元 泡沫珠轻质土路堤 350万元 粉煤灰轻质路堤 278万元2.与地基处理比较（宽32m，长100m，高3.5m)塑料排水板+预压 160万 泡沫砼轻质路堤（部分）232万元 塑料排水板+真空预压 205万3.与地基处理比较（宽32m，长100m，高5.0m)水泥搅拌桩 266万元 泡沫砼轻质路堤 507万元 双向水泥搅拌桩 417万元 塑料套管桩 579万元 预应力管桩 401万元4.一般的桥梁工程 800万元 以上仅仅是从工程费用的比较，整体工程应考虑征地拆迁、环境、工期及营运费用等综合比较。,八、泡沫混凝土拓展研究,1.材料方面泡沫添加剂:早凝、增强的外加剂，以减少消泡增加强度。水泥浆材料添加：添加粉煤灰、细土、矿粉，以降低成本。预制块安装型，公路预制安装泡沫混凝土路基，尚未有见报道，可方便施工，环保。2.应用途径方面防撞设施：利用泡沫混凝土轻于水并具有消能的特点可作为水上，海上桥梁墩柱的防撞设施，可降低造价，方便施工和养护。海涂路基：探索泡沫混凝土在海涂软土路基的应用。,泡沫混凝土实用生产技术及其应用,感谢浙江省交通设计研究院感谢浙江省交工集团宏途交通建设有限公司 谢 谢 大 家,