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            氣泡混合輕質土在機場跑道墊層中的應用

            發布時間:2020-07-25 分類:公司新聞, 其他應用, 知識資源 信息來源:www.jsttf.com

            隨著我國國民經濟的快速發展,民用機場的航班密度大幅度增加。國內的一些大型機場繁忙時每3- 5 min要起降一架飛機,而空客A 380這類大型飛機,其起飛重量達430 t之巨。

            因此機場跑道的負荷與日俱增。我國幅員遼闊,不僅緯度跨越大,而且各地地貌地質狀況迥異,所以機場跑道還要面臨季節性凍土,鹽漬土等不利地質條件。

            由于機場跑道承受荷載繁重復雜,并且受到凍融、鹽脹等不利條件影響,其使用期遠遠低于預期壽命。目前,國內雖然在鋪筑或維修混凝土板塊時,不斷提高混凝土強度等級及厚度,甚至采用配筋混凝土,但效果并不理想;西歐及美國對于機場跑道的修補技術目前主要采用碾壓混凝土的根本性修復,盡管能在短時間內快速啟用,但修補部位的耐高溫性及承載能力均較差。

            由于跑道基層在跑道結構中處于承上啟下的重要作用,在改善面層混凝土效果不明顯的情況下,應考慮通過提高基層的吸收沖擊能效果、保溫隔熱性能、隔水性能等,來提高整體結構的使用性能和耐久性。搗而不均勻分布,極易導致混合土產生分層現象。


            氣泡混合輕質土的生產方式,可分為機械混合發泡法和預發泡法。

            機械混合發泡法:先將母材(原料土或砂)、固化材料(水泥類或高分子類等)和水均勻混合,拌制成原料漿。再將原料漿和泡沫劑溶液倒入高速攪拌機中,通過葉片的高速攪拌,可產生大量氣泡,從而制得氣泡輕質混合土漿體。然后,將拌制好的漿體澆筑入模,經養護成型,形成輕質混合土。

            預發泡法:先將母材(原料土或砂)、固化材料(水泥類或高分子類等)和水均勻混合,拌制成原料漿,泡沫劑溶液通過發泡裝置發泡。預發泡法與機械混合發泡法的原理不同,其克服了第一種方法的缺點,采用發泡裝置發泡,發泡效率較高,發泡劑溶液的利用率較高,一般都能達到100%,泡徑均勻且泡沫輕質混合土的密度容易控制。

            1、氣泡混合輕質土材料及其生產方式

            氣泡混合輕質土是指水泥、水、細沙或砂性土和氣泡按照一定的比例,經過充分混合、攪拌并最終凝固成型的一種輕型填筑材料。氣泡輕質混合土的原理是:把配制好的泡沫劑摻入到拌制好的原料土漿,并攪拌均勻,產生氣泡,氣泡在漿體中占據了一定的空間。當固化材料將土顆粒膠結在一起后,固化體中就留下大量的小孔隙,從而降低了原料土的密度。氣泡混合輕質材料技術的關鍵問題是制造穩定、高效的氣泡?,F在一般都采用拌合攪拌來產生氣泡,如果能用發泡裝置來產生穩定的氣泡,這將會為實驗研究帶來很大幫助。由于氣泡輕質混合土是一種多孔介質,非密實體,在制取試樣時不能擊實振搗,否則氣泡由于振搗而不均勻分布,極易導致混合土產生分層現象。機械混合發泡法雖然步驟簡單,但是發泡效率低,發泡劑溶液不能完全制成氣泡,且制得的氣泡不均勻;另外,由于其消泡率較高,氣泡混合輕質土的密度也不易控制。所以,目前國內外大多采用預發泡法制備氣泡混合輕質土。

            2、氣泡混合輕質土的工程特性

            氣泡混合輕質土的特點如下:

            (1)輕質性:在氣泡混合輕質土內均勻分布著大量的獨立閉合膠質氣泡,氣泡膜具有很強的韌性,氣泡之間互不通水,從而使材料的容重比常規土小很多。根據工程上不同的需要,通過適當調整產品中的氣泡、固化劑及砂的比率,可以使氣泡混合輕質土的容重在5-12 kN/m3的范圍內自由調整。

            (2)強度可調節性:氣泡混合輕質土強度特性由原材料種類及配合比控制。原料砂的性質及用量、水泥的種類及用量,氣泡的含有率、水的用量、養護條件及齡期等都對其強度有影響。目前,無側限抗壓強度的調節范圍為0.3-15.0 MPa,工程應用范圍[z〕一般為0.5-1.5 MPa.

            ( 3)低彈減震性(抗沖擊):氣泡混合輕質土的多孔性使其具有低的彈性模量,從而使其對沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。其吸收沖擊能量為同質量普通混凝土的3-5倍。

            ( 4)自立性:具有自硬能力,對周圍擋土結構物幾乎沒有側壓力。

            ( 5)保溫隔熱性能:混凝土內部形成封閉的泡沫孔,其氣泡含有率可達40% -70%,具有良好的保溫隔熱和抗凍融性能.

            (6)不透水性:氣泡混合輕質土的透水性很小,對容重為10 kN/m;的飽和狀態與不飽和狀態的氣泡混合輕質土試驗發現,其透水系數數量級僅為10-5cm/s.

            (7)耐久性:氣泡混合輕質土屬水泥類材料,與高分子材料相比,其耐久性、耐熱及抗油污能力強。通過干濕循環、凍融循環及耐疲勞等試驗研究表明,氣泡混合輕質土具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

            ( 8)良好的施工性:氣泡混合輕質土由于其具有良好的流動性和固化后的自立性,且澆筑時不需要振搗和碾壓作業,可進行遠距離或在窄小空間內施工。此外,氣泡混合輕質土中混有大量的氣泡,原材料的體積僅為成品的1/ 3,提高了施工材料的運送效率。

            ( 9)環保性:氣泡混合輕質土所需原料為水泥和起泡劑,起泡劑為中性,不含苯、甲醛等有害物質,避免了環境污染和消防隱患。

            (10)經濟性:原材料價格低廉,綜合造價低。

            3、氣泡混合輕質土用于機場跑道墊層的優越性

            (1)由于氣泡混合輕質土容重在5-12 kN/m3之間,僅為普通混凝土材料的1/ 5^-1/ 2左右,用作基層可以減輕路面結構的自重。由于機場跑道承受荷載繁重且復雜,較輕的自重更有利于減輕土基壓力,減少沉降差異及附近建筑物的附加沉降破壞,大幅降低維修養護費用。

            ( 2)由于氣泡混合輕質土強度可以調節,可根據強度要求,計算出最優的材料配比,盡量減少原材料費用,節約建設成本。

            ( 3)墊層的作用主要是將面層和基層承受的荷載傳遞到土基。飛機起落時有巨大的豎向和橫向荷載,將低彈減震、吸收沖擊能效果好的氣泡混合輕質土作為墊層,不僅可以對豎向荷載起良好的緩沖作用,并且由于墊層緊貼基層,還可以對基層產生橫向的約束,吸收基層受到的橫向沖擊能量。

            ( 4)氣泡混合輕質土有非常好的保溫隔熱和不透水性能,可以防止結構由于深度不同而產生不同的脹縮變化,進而防止融沉、凍脹等病害現象出現。

            ( 5)施工時不需要機械振搗碾壓,節省工序,節約成本。

            (6)施工工期短,可以使跑道早日投入使用,創造更大的經濟效益。

            (7)材料環保無污染,符合新時代以人為本的建設要求。

            4、氣泡混合輕質土作為機場跑道墊層的施工及檢測要求

            4. 1氣泡混合輕質土的施工

            (1)氣泡混合輕質土澆筑:整個基層水平分層進行澆筑,每層澆筑的間隔時間至少一天。氣泡混合輕質土采用軟管泵送。澆筑時保持出料口埋入氣泡混合輕質土中,盡量避免消泡和離析現象產生。

            ( 2)縱橫坡調整:因為氣泡混合輕質土流動性大,澆筑過程中無法事先滿足路面坡度的要求,需待澆筑完成并達到一定的強度后,用墊層材料進行縱向和橫向坡度調整。

            ( 3)養護:氣泡混合輕質土澆筑完成后,為了防止由于急速干燥而產生裂縫,固化后需要加蓋麻袋等進行保護。此外,如果施工中下雨,對固化前的氣泡混合輕質土要進行掩蓋,避免遭受雨淋。對于大體積氣泡混合輕質土,應注意加強過程養護,確保不因養護問題導致產生裂縫.

            5、結束語

            氣泡混合輕質土具有輕質、抗沖擊性強、保溫隔熱性好、防水性強、良好的施工性及環保性等毛點,適合用于結構功能要求嚴格的機場跑道墊層在未來一定會有廣闊的使用前景。

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