地铁工程填充用泡沫混凝土应用技术规程.docx
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1、地铁工程填充用泡沫混凝土应用技术规程1总则1.0.1为规范泡沫混凝土在XX地区地铁填筑工程中的应用,确保技术先进、安全可靠、绿色环保、经济合理,制定本规程。1.0.2本规程适用于泡沫混凝土在地铁车站、附属结构顶板和侧墙外侧回填、隧道二衬与初支结构之间充填、轨道交通路基回填、道路路基回填、隧道竖井回填、隧道横通道回填和空洞回填等领域中的设计、施工、质量检验与验收。1.0.3泡沫混凝土在地铁填筑工程中应用除应符合本规程的规定外,尚应符合国家、行业和XX现行有关标准的规定。-2-2术语和符号2.1术语2.1.1泡沫混凝土Foamedconcrete将泡沫剂制备的泡沫按比例引入胶凝材料、细集料、复合矿
2、物掺合料、外加剂和水制成的浆料中,形成均匀稳定的流体泡沫拌合物,经浇筑成型,固结养护而成的轻质多孔固态填筑材料。2.1.2泡沫剂Foamingagent泡沫剂能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况下,产生大量稳定的泡沫用于生产泡沫混凝土的一种表面活性剂。2.1.3流值Flowfactor泡沫混凝土流动性的量值,一般用圆筒法测量。2.1.4湿密度Wetdensity泡沫混凝土硬化前流动状态下的单位体积质量。2.1.5饱和密度Saturationdensity泡沫混凝土在使用环境状态下,经浸水等条件影响后的最大单位体积质量。2.L6标准泡沫密度Standardfoamdensity满足泡沫混凝土施
3、工、质量要求的最佳泡沫密度O2.1.7体积吸水率Volumetricwaterabsorption泡沫混凝土在标准实验条件下,经浸水饱和时,所吸水分的体积占单位体积的比值。2.L8水泥稀浆Cementslurry是指水、水泥、矿物掺和料等,按一定比例均匀混合的浆体。2.1.9发泡倍率Multipleofperformedfoam一定的泡沫体积与形成该泡沫的泡沫剂稀释液体积的比值。2.1.10粉水比Powderwaterratio泡沫混凝土中粉体材料与拌和用水的比例。2.1.11标准沉降距Distanceofstandardsubsidence泡沫混凝土拌合物在100nInIX100mm100m
4、rn的立方体试模中硬化后其表面的沉降距离。2. 1.12浇注区Castarea连续分布的独立的泡沫混凝土回填浇注区域或空间。3. 1.13沉降缝settlementjoint为防止由于地基不均匀沉降引起结构破坏所设置的垂直缝。2.2符号匕单位体积泡沫混凝土中泡沫体积含量(m3);凡单位体积泡沫混凝土中水泥的质量(kg);R单位体积泡沫混凝土中水的质量(kg);勺泡沫混凝土设计湿密度(kgm3);Pe水泥的表观密度(kg/m3);心水的密度(kg/m3);p1气泡群密度(kg/m3);几,泡沫混凝土强度等级(MPa);力皿一一泡沫混凝28d设计抗压强度(MPa);源,泡沫混凝土7d设计抗压强度(
5、MPa);泡沫富余系数;b粉水比。3材料及性能3. 1原材料3.1.1 水泥常温施工,宜采用42.5级及以上的普通硅酸盐水泥;冬期施工,宜采用同等级硅酸盐水泥或早强型普通硅酸盐水泥,其性能均应符合通用硅酸盐水泥GB175的规定。3. 1.2拌合用水拌和用水不应含有影响泡沫稳定性、泡沫混凝土强度及耐久性的有机物质、油渍等杂质;水质应符合混凝土用水标准JGJ63的规定。3.1. 3标准泡沫密度泡沫剂溶液的pH值为68。泡沫剂溶液的密度(D)应符合下列要求:1)当Dl.lkg3时,要求为D0.03kg/m3;2)当DWLlkg/n?时,要求为D0.02kg/m3;泡沫剂应对环境无污染,泡沫剂经稀释发
6、泡后,产生的泡沫应符合下列规定:1)泡沫密度应为50kgm33kgA2)标准气泡柱静置Ih的沉降距应不大于5mm;3)标准气泡柱静置Ih的泌水量应不大于25ml;4)泡沫半衰期时间应大于12h0适应性试验应按附录C的规定进行,泡沫混凝土拌合物静置Ih的湿密度增加率应不大于初始湿密度的3%O3. 1.4细集料1)集料宜为二区中砂,最大粒径不宜大于4.75mm,细度模数为2.32.9,其他性能应符合建设用砂GB/T14684的规定。2)细集料的掺入量与泡沫混凝土的设计密度有关,有抗浮设计要求的泡沫混凝土宜掺入一定量细集4. 料来提高密度。5. 1.5矿物掺和料1)宜采用II级及以上的粉煤灰,其性能
7、应符合用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T1596中相应的规定。2)宜采用S95及以上的粒化高炉矿渣粉,其性能应符合用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉GB/T18046的规定。3)硅灰应符合砂浆和混凝土用硅灰GB/T27690的规定。4)采用其他矿物掺和料时,应符合国家相关标准的规定。5.1. 6外加剂1)泡沫混凝土掺入减水剂、早强剂、防冻剂等外加剂时,各外加剂应符合混凝土外加剂GB8076与混凝土外加剂应用技术规程GB50119的要求。2)外加剂使用前应进行适应性试验,泡沫混凝土拌合物静置Ih的湿密度增加值应小于10%,且对泡沫混凝土的质量应无不良影响。3.1.7其他辅助材料1)钢丝网用的钢丝
8、直径宜为2.53.2b网格间距宜为100mm,钢丝网施工前不应有明显锈蚀。2)沉降缝之间的填缝材料宜采用20mm30mm厚的聚苯乙烯板或7mm20mm厚的夹板。防水土工膜的技术性能应满足表1的要求表1防水土工膜的技术性能指标技术性能规定值渗透系数(cm/s)1011断裂强度(KNm)220CBR顶破强度(KN)N2.5膜厚(mm)0.33.2泡沫混凝土性能3.2.1强度等级地铁工程填充用泡沫混凝土的抗压强度等级采用符号CF表示,按IoOnInIX100mm100mm立方体28d龄期抗压强度标准值进行划分,7d和28d抗压强度平均值和28d单组最小值按表2中的规定执行。表2泡沫混凝土强度等级泡沫
9、混凝土强度等级立方体抗压强度值(MPa)人平均值篇2S,平均值力皿单组最小值CFO.420.200.400.36CFO.6300.600.54CFO.8N0.400.800.72CFl.0N0.50NLoO0.90CFl.2N0.60NL201.08CFl.50.7521.501.35CF2.0NLOo22.001.80CF2.521.252.502.25CF3.021.5023.002.70CF3.521.7523.503.15a)九为泡沫混凝土7d龄期立方体抗压强度,几.为泡沫混凝土28d龄期立方体抗压强度;b)设计要求泡沫混凝土7d抗压强度不小于0.50倍28d压强度;C)当工期较紧时,
10、试验室试配7d抗压强度不小于0.55倍28d设计抗压强度,即可施,;d)当设计为大体积泡沫混凝土或大掺量矿物掺和料(单掺30%,复合掺40%)时,可忽略7d龄期抗压强度指标要求,仅满足设计龄期强度。3.2.2密度等级地铁工程填充用泡沫混凝土按湿密度划分为10个等级,采用符号DW表示,详见表3所示。表3泡沫混凝土湿密度等级湿密度湿密度勺.取值范湿密度湿密度取值范等级围(kgm3)等级围(kgm3)DW400350VReW450DW900850VReW950DW500450VRZW550DWlOOO950v1150DW600550Cr八W650DWllOO1150,1250DW700650Cr八W
11、750DW12001250,1350DW800750,850DW13001350m1450a)无论是地铁车站、附属结构顶板和侧墙外侧回填、隧道一衬与初支结构之间充填、轨道交通路基回填、道路路基回填、隧道竖井回填、隧道横通道回填和空洞回填等,泡沫混凝土均在潮湿环境中使用,在地基沉降和承载力验算时,应采用湿密度。3.2.3体积吸水率地铁工程填充用泡沫混凝土按体积吸水率划分为5个等级,采用符号W表示,详见表4所示。表4泡沫混凝土体积吸水率等级吸水率等级W5WlOW15W20W25体积吸水率WTW5VWtIOVw,15wr20wrW7(%)5101520253.2.4流值施工现场,浇筑管口量取泡沫混凝
12、土的流值应为170mmIOmmo3.2.5抗冻等级地铁工程填充用泡沫混凝土抗冻性划分为5个等级,采用符号F表示,详见表5所示。表5泡沫混凝土抗冻等级等级FlOF20F30F40F50冻融次数503.3配合比3.3.1一般规定泡沫混凝土的配合比设计应满足流值、湿密度、抗压强度和吸水率要求。采用体积法设计,单位体积泡沫混凝土所需泡沫体积(Vy)按式(3-1)计算:kPcPw式中:Vy单位体积泡沫混凝土中泡沫体积含量(m3);4单位体积泡沫混凝土中水泥的质量(kg);/?.单位体积泡沫混凝土中水的质量(kg);P,水泥的表观密度(kg/mD,一般取3000kgmi3100kgmi;%水的密度(kgm
13、3),取Ioookgm30泡沫混凝土试配强度应满足式(3-2)的要求:w.28rf1.15人心且几id050几Jt(3-2)式中:几,泡沫混凝土强度等级(MPa);力皿一一泡沫混凝土28d设计抗压强度QIPa);Z,j泡沫混凝土7d设计抗压强度(MPa)。泡沫混凝土的流值应符合3.2.4的要求。泡沫混凝土抗压强度试件尺寸为100nInIXlOOnInl100nun立方体。3.3.2配合比计算根据设计要求确定泡沫混凝土的强度等级(几,)和湿密度So根据3.3.1.3的公式(3-2),计算配合比设计强度(加28)。粉水比(b)是指水泥、矿物掺和料等粉料与水的比值,按式(3-3)计算,按表6取值。b
14、=%(3-3)表6泡沫混凝土水粉比的取值强度等级CF0.60.8CF0.81.0CF1.01.2CF1.23.0粉水比/b1.41.61.82.2根据公式(3-4),计算七。RJ)(3-4)(i+3g-p/式中:Rfir泡沫混凝土设计湿密度(kgi);泡沫富余系数,夏季高温一般取上限L4,冬季低温一般取下限1.1;P1气泡群密度(kg?),一般为50kgmi5kgm3;b粉水比。注:此公式仅限于纯水泥配合比设计,如有矿物掺和料,可按等量替代水泥方法计算。根据丹和公式(3-4),计算4。根据R心&、4和公式(3-5),计算单位体积泡沫混凝土中泡沫质量勺。%=(七+K+R)(3-5)当掺入一定量矿
15、物掺和料时,不同矿物掺合料的掺量应根据泡沫混凝土的性能通过试验确定。3.3.3配合比试配与验证根据3.3.2计算水泥、水及泡沫质量;当有矿物掺和料掺入时,可按水泥质量等质量百分比替代计算。按配比称量水泥(矿物掺和料)和水用于水泥稀浆的制备,水泥稀浆制备应符合公路工程水泥及水泥混凝土试验规程(JTGE30)的规定。泡沫各项指标应符合本规程3.1.3的规定,宜在30min内与水泥稀浆均匀混合。浆料与泡沫混合时,宜采用高压混合器混合;当采用搅拌混合时,搅拌机转速不应小于90rmin,混合搅拌时间宜为3min5mino测量新拌泡沫混凝土的流值是否满足本规程3.2.4的规定;如果不满足,泡沫按0.02号
16、或粉水比按0l差额调整,重新计算,拌和泡沫混凝土,直至流值满足3.2.4要求为止。应进行消泡试验,测定湿密度增加率及标准沉降距,如果湿密度增加率大于10%或标准沉降距大于5mm,则重新选择新的水泥、粉煤灰或者泡沫剂进行重新开始试配。泡沫混凝土抗压强度检验,龄期至少包含7d和28d抗压强度。仅当强度、湿密度、流值和吸水率满足设计要求时,该配合比可作为施工配合比,否则,应该降低泡沫掺量,重新进行试配试验。配合比试配试验应在监理见证下,由施工单位开展试验,经试验室验证合格后,方可指导施工使用。4工程设计4.1 一般规定4.1.1 1.1在工程设计前,应全面调查工程所在地的自然条件、地质条件和地下构件
17、,全面收集工程区域的地质、水文、地形、地貌、气象等资料,了解地下建(构)筑物、涵洞、管线等埋设情况。4.1.2 1.2泡沫混凝土填筑设计应遵循安全性、耐久性、适用性和经济性的原则。4.1.3 3泡沫混凝土填筑设计内容应包括:材料性能设计、填筑体强度、形状、界面、变形验算,涉及主体验算时应考虑填筑形状、界面对结构受力的改变、综合刚度或者进行受力分配。4.1.4 泡沫混凝土填筑设计及材料性能,应考虑足够的强度、稳定性和耐久性。4.1.5 泡沫混凝土用于路基回填时,车辆荷载不得直接作用在泡沫混凝土填筑体顶面,泡沫混凝土填筑体项面距地面或路基顶面埋深不应低于O.6m,泡沫混凝土填筑体厚度不应小于0.5
18、m04.1.6 当地下水或土体对混凝土有腐蚀作用时,应进行泡沫混凝土耐久性专项研究。4.2 材料性能设计4.2.1设计应根据使用功能要求和环境条件具体明确泡沫混凝土的强度等级、湿密度等级、体积吸水率等级和其他性能指标,见表8。表7工程设计要求使用目的设计项目设计内容主要设计指标减轻荷重或土压性能设计明确物理力学性能指标湿密度、抗压强度、吸水率及耐久性形态设计确定填筑形状、空间范围和构造细节稳定性验算指标辅助工程设计护壁、防排水、抗滑锚固、隔离金属网及内部构造设计无空洞或狭小空间填充性能设计明确物理力学性能指标湿密度/抗压强度形态设计以填充饱满为原则无辅助工程设计无无4.2.2软基换填时,应计算
19、地基的沉降变形量,并验算地基承载力要求,地基沉降和承载力验算时,泡沫混凝土的设计湿密度、抗剪强度、接触面的摩擦系数等指标按城市道路路基设计规范CJJ194取值。4.2.3路堤填筑时,应根据轨道路线等级、荷载条件、填筑部位等合理设计湿密度、抗压强度等级等指标。4.2.4受地下水位影响时,应对泡沫混凝土构筑物进行抗浮计算,抗浮安全系数要求五闫.2,根据抗浮系数、地下水位高度和结构参数可计算泡沫混凝土最小允许密度。尸二刍他U2PMgh式中:Fs抗浮系数;%,泡沫混凝土湿密度(kg/m)H泡沫混凝土填筑高度(m);h泡沫混凝土填筑体在地下水位线以下的总高度(m);外泡沫混凝土填筑体顶部的总荷载(kPa
20、);4水的密度,取100Okgg重力加速度,取98Nkg4.2.5受地下水或渗水作用时,应对泡沫混凝土的吸水率提出明确要求,并做好地下水位线以下或有渗水作用的处治设计。1)当填筑结构处于地下水位以上,且无渗水接触时,泡沫混凝土的体积吸水率等级不宜大于W25。2)当填筑结构处于地下水位以上,有渗水接触,且有防水处理时,泡沫混凝土的体积吸水率等级不宜大于W20。3)当填筑结构处于地下水位以上,有渗水接触,且无防水处理时,泡沫混凝土的体积吸水率等级不宜大于W15。4)当填筑结构处于地下水位以下,有防水处理时,泡沫混凝土的体积吸水率等级不宜大于WlO05)当填筑结构处于地下水位以下,无防水处理时,泡沫
21、混凝土的体积吸水率等级不宜大于W5o4.2.6设计时,严禁泡沫混凝土直接暴露空气中,应做好封闭措施。4.2.7当泡沫混凝土用于隧道竖井回填、隧道横通道回填和空洞回填时,应按施工性和经济性综合确定强度和密度等级,最小强度等级不应低于CF0.5,最小湿密度等级不应低于DW500;当泡沫混凝土用于隧道二村与初支结构之间回填时,最小强度等级不应低于CFl.0,最小湿密度等级不应低于DW500。4.3结构设计1 .3.1地铁车站、附属结构顶板上方填筑地铁车站、附属结构顶板上方泡沫混凝土的填筑断面结构包括:路面结构层或地面回填土层、泡沫混凝土填筑层、回填土层、防水层、地铁车站、附属结构顶板(图1)。路一构
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