气泡混合轻质土试验路铺筑与分析

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1、气泡混合轻质土试验路铺筑与分析：气泡混合轻质土系是水泥、水与原土、料按着一定比例充分混合形成浆体，然后再与一定比例的足够细小的稳定气泡群，充分混合搅拌形成流体，并最终凝固成型的一种轻型填筑材料。本文通过应用气泡混合轻质土在实验路段上的铺筑监测,从而得出气泡混合轻质土在公路冻土地基冻胀，地基基层和桥台台背等情况下的应用与特性分析。　　关键词：气泡混合轻质土；冻土地基；冻胀　　　　1引言[[简介]郑鹏飞（1965-），男，高级工程师。　　]　　气泡混合轻质土系是水泥、水与原土、料按着一定比例充分混合形成浆体，然后再与一定比例的足够细小的稳定气泡群，充分混合搅拌形成流体，并最终凝固成型的一种

2、轻型填筑材料[1]。该材料的主要特点是容重比一般比土体小，导热系数小，隔热和抗冻融性能好，因此轻质土在软基处理、道路加宽、桥台的台背填土，以及解决道路冻胀翻浆等方面具有独特的优点[2]。　　　　2主要研究内容及实验方法　　对于寒区的冻土问题，本文主要针对不同的公路病害，设置实验路段。　　2.1冻土地基冻胀融沉防治实验　　对于冻土地基冻胀融沉的研究，本文选取牙海一级公路海拉尔东线K0850~K0900试验段为冻土地基冻胀融沉防治试验段。根据融沉病害的作用机理，发生冻胀融沉的能量主要来自路面及路堤上部的温度变化[3]。　　该实验段得填筑方案设计为如图1所示。　　　　图1所示轻质土隔热保温层

3、填筑横断面设计图　　2.2（底）基层试验段　　海拉尔东线连接线K0750~K0850试验段为以风沙为原料土的气泡混合轻质土（底）基层试验段。　　该试验段的填筑设计断面如图2所示。　　图2轻质土（底）基层兼保温层填筑断面设计图　　2.3桥台台背减压及冻胀防治试验段　　该实验段选取在大雁互通立交桥台背。轻质土填筑的目的是降低台背高填土土压力，防止台背高填土可能出现水平冻胀，提高桥台稳定性。　　　　图3大雁互通立交桥台背轻质土填筑从剖面设计图　　3现场监测及其结果分析　　3.1冻土地基冻胀融沉分析　　本试验段监测围绕实验目的，分别对路基基底轻质土填筑层顶、底位置进行地温监测，以检验轻质土的隔

4、热效果。　　将地温监测资料汇总整理成图，如图4所示。　　　　图4气温、轻质土顶底地温时程曲线　　通过监测结果可以得出：　　地温的变化趋势与气温的变化趋势总体上一致的，但最低温的时间点滞后于气温，其时间差轻质土顶为52天，轻质土底为81天。　　就地温的变化幅度而言，轻质土底的变化明显比土顶的小。　　轻质土顶2005年3月份达到最低点，接近-5℃，进入7月份，最高气温为12℃。如果没有轻质土的隔热保温层，显然路基基底的冻土很可能会融化并进而导致融沉。　　3.2弯沉分析和外观检测　　为了明确轻质土（底）基层的应用效果，对实验路段进行了弯沉测试。测试表明，轻质土基层的路面弯沉平均值和标准差分别

5、为17.4和5.5，略高于正常路段16.2和4.8。　　由于汽车荷载导致轻质土表面被碎石压碎，压碎后轻质土体积变小。（轻质土的气泡孔隙率约为60%）实验路段交通开放5个月后路面出现较多的纵横向裂纹，局部出现X裂和面层脱落，露出白色的轻质土基层。　　3.3桥台台背防冻分析　　为了明确台背填筑轻质土都在台背土压力及消减可能发生的水平冻胀力的效果，进行了轻质土地温监测、水平位移和土压力的监测。监测结果分别见图5、图6所示。　　　　图5台背轻质土顶底地温时程曲线　　从地温的监测结果可以看出：50cm厚的轻质土已经避免可能出现的水平冻胀的发生。　　　　图6轻质土水平位移监测图　　通过对于轻质土的

6、水平为的监测可以看出，轻质土台背与桥台之间产生了约8cm的缝隙，主要因为：　　轻质土的干缩系数较大，为1~2‰，是普通混凝土的4~6倍。　　温缩，随着轻质土温度从70℃降到0℃左右，将产生一定的收缩。　　故桥台土压力的监测结果均为0。　　4结论　　通过上述的实验分析可以得出以下结论：　　轻质土在应用与路基基底隔热保温防治路基的融沉是成功的。　　轻质土应用在寒区的桥台台背的填筑，一方面可降低台身的土压力，另一方面，可以消除水平冻胀力，起到防治桥台冻胀的作用。　　轻质土（底）基层实验证明，由于轻质土是多孔结构材料，不宜直接用作（底）基层保温隔热。