气泡混合轻质土路用性能试验研究

岳新凯，姚 尚，殷世刚

(1.中铁四局集团第四工程有限公司，安徽 合肥 230041; 2.淮南市高新投资(集团)有限责任公司,安徽 淮南 232001)

0 引 言

气泡混合轻质土是一种新型微孔类轻质环保材料，具有轻质性、自立性、自密性、容重和强度可调节性、施工便捷性、保温隔热性等特点，可广泛用于软基路堤、加宽路堤、陡坡路堤、寒区冻胀路堤、结构顶减荷、桥台台背回填、预埋管线回填、空洞充填、塌方快速抢险及各类管线保温隔热等领域填筑工程。

气泡混合轻质土材料应用于路桥桥台背填充，是一项改变常规桥台背填筑工艺方法的新型技术。气泡混合轻质土材料具有密度小、质量轻、强度大于常规回填土、填筑后形成一个整体、抗冲击性能好、无侧向压力、对地基荷载小等优势。使用气泡混合轻质土填筑后，桥台背处于超固结状态，由此减少沉降和不均匀沉降、彻底消除台背路堤填料本身的工后沉降、避免桥头跳车厉害，具有明显的技术优势。

本文依托淮南市山南新区南经十六路快速路工程，根据不同比例的矿物掺合料、气泡群体积以及水泥用量对不同干密度级别的气泡混合轻质土吸水率、抗压强度的影响，为气泡混合轻质土在实际工程中桥头段填筑路基的应用提供可靠的试验参考数据。

1 原材料试验

本试验采用的水泥为淮南舜岳水泥有限公司生产的P.O.42.5普通硅酸盐水泥，具体的性能指标见表1和表2；粉煤灰来自淮南常华电力实业总公司粉煤灰开发分公司，主要性能见表3；发泡剂来自四川嘉阜泰建筑工程有限公司，其技术指标见表4。

表1 水泥的物理性能指标

表2 水泥的力学性能指标

表3 粉煤灰技术指标

表4 发泡剂性能指标

从以上试验数据可以看出，以上原材料性能指标能够满足相应规范的技术要求，可以作为实体工程的实施的原材料。

2 配合比试验

配合比中各种材料的用量可通过下列公式的计算：

每立方气泡混合轻质土的气泡群体积量应按下式计算：

根据项目实际应用的技术要求，需要气泡混合轻质土最小容重等级W 6,最小强度等级CF 0.8,因此试验采用0.8、1.0 MPa两种设计强度，适配强度采用设计强度的1.05倍，分别为0.84 MPa和1.05 MPa。参照经验选取两种水胶比0.47和0.50进行适配，经计算两种配比具体见表5，两种配比配置的试件物理力学性质见表6。

表5 两种水胶比具体配比数据

表6 两种配比试件物理力学性质

根据两种配比具体实验数据，配比A2气泡混合轻质土试件湿容重为6.4 kN/m3，能够达到最小容重等级W6的要求，而配比A1气泡混合轻质土试件湿容重为5.5 kN/m3，不能够达到最小容重等级W6的要求；两种配比28 d抗压强度分别为0.85 MPa、1.07 MPa，均能满足最小强度等级CF0.8的要求；两种配比2流动度分别为161 mm、167 mm，满足气泡混合轻质土流动度160～200 mm的要求。综上，配比A2能够完全满足实际工程的技术要求。

3 不同龄期强度相关关系分析

为了便于施工质量管理中用7 d的抗压强度来判断28 d的抗压强度，有必要得到28 d强度与7 d强度的相关关系。

采用确定的配比，预制符合规范规定的规格为100 mm×100 mm×100 mm的立方体混凝土试块，浇筑试模，24 h后脱模，将试件放在标准养护室内的支架上，彼此间隔10～20 mm，试件表面保持潮湿，并不得被水直接冲淋，养护7 d和28 d。根据CJJ T177-2012附录F所规定的方法测试不同龄期的强度，见表7。

表7 不同龄期强度试验数据

根据实验数据结果，对7 d强度与28 d强度数据进行回归分析，得到两者之间的相关关系，如图1所示。

图1 7d强度与28d强度相关关系图

两者基本呈线性相关，相关系数R2为0.8977，相关性良好。因此两者相关关系式可以用于气泡轻质土施工质量管理。

4 结 论

本研究通过对气泡混合轻质土原材料、配合比试验以及不同龄期强度进行数据处理及相关分析，得到以下结论：

(1)选择的不同厂家原材料性能指标能够满足相依技术指标的要求，可以作为依托实体工程实施的原材料来源。

(2)两种配比中，配比A1能够满足最小强度等级CF0.8的要求，而不能满足最小容重等级W6的要求，可用于地下水位大于3 m的路基填筑；配比A2则均能满足最小强度等级CF0.8和最小容重等级W6的要求。本试验配比水泥∶水∶气泡群∶粉煤灰=1∶0.667∶2.344∶0.333(气泡群单位为L)，可满足依托实体工程的技术要求。

(3)对比两种配比，可以看出气泡群的比例是影响气泡混合轻质土强度和流动性的关键因素，气泡群比例越大，使得最终试件气孔率越大，气孔平均间隔越小，导致强度变小；气泡群比例增大，流动度指标相应变大，而流动性是气泡混合轻质土泵送施工关键指标，施工时应根据现场实际条件调整气泡群量，以平衡强度指标要求和施工便利性两者之间关系。

(4)气泡混合轻质土7 d强度与28 d强度两者基本呈线性相关关系，相关性良好，两者相关关系式可以用于气泡轻质土施工质量管理与管控。