冲击荷载作用下气泡轻质土性能试验研究.pdf

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1、梁兴胜等：冲击荷载作用下气泡轻质土性能试验研究l41DOI：10．13905／j．enki．dwjz．2015．01．050冲击荷载作用下气泡轻质土性能试验研究梁兴胜，李宁【1．江苏省交通科学研究院股份有限公司。南京210019；2．中交公路规划设计院有限公司江苏分公司。南京211300)【摘要】气泡混合轻质土已广泛应用于高速公路的加固问题。然而在周期性车辆冲击荷载作用下，气泡混合轻质土会产生裂纹甚至开裂破坏。为了研究在冲击荷载作用下，气泡混合轻质土的抗裂性能，基于室内垂直冲击试验，分析了不同发泡剂掺量下混合轻质土的抗裂性能，并研究了各试件初裂及终裂破

2、坏次数的发展规律。研究结果表明：气泡混合轻质土的初裂次数与普通混合土相近，但其终裂破坏次数远远大于普通混合土，具有较强的抗冲击性能；气泡混合轻质土其终裂次数随着发泡剂掺量的提高而增大，气泡混合土孔隙的存在能明显提高材料抗击性能，延缓材料的脆性破坏。【关键词】气泡混合轻质土；冲击荷载；裂纹；抗冲击性能【中图分类号】TU443【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2015)Ol一0141—03气泡混合轻质土⋯是一种密度小、强度高的人造轻质密实。24h后脱模，将试件放至养护室内养护至规定龄期，材料。采用气泡混合轻质土换填加固已通车高速公路桥头测定其

3、性能。路堤能有效减轻施加于地基的附加应力，使原来的地基土40O变为超固结土体，从而减小其次固结沉降。从根本上解决高速公路软基路堤中的填挖方路堤、新旧路堤及路堤与结面300旺-水泥构物之间的差异沉降问题，减少地下结构物所承受的土压200-水豁-黄砂力、提高结构物的使用寿命【2】。100·发泡剂然而目前的研究主要集中在气泡混合轻质土在静荷载OOl1作用下的力学特性及其在工程中的运用一，对于冲击荷．522．5载作用下气泡轻质土的力学特性研究报道较少_lJ。在实发泡剂与水泥用量比，％际工程中，由于车辆刹车、碰撞等作用会对路堤产生较大的圈1不同发泡剂掺量原料用量

4、图冲击作用，在反复冲击荷载作用下气泡混合轻质会产生裂1．2气泡混合土抗冲击试验纹甚至开裂等破坏。为了研究在车辆冲击荷载作用下，气泡混合轻质土的抗裂性能，本文基于室内试验，研究了在车1．2．1试验设备为了研究车辆荷载对气泡混合土冲击作用，本试验采辆冲击荷载作用下的气泡混合轻质土的抗裂性能，并对不同发泡剂掺量下的混合轻质土和普通混合土抗冲击性能进用从一定高度释放金属块撞击金属球的方法模拟冲击荷载行了比较，对实际气泡混合轻质土配比设计、抗裂性能研究对气泡混合土的冲击能，通过反复撞击观测气泡混合土试提供参考作用。件的开裂及破坏情况，并记录相应的撞击次数，本试验

5、所采1气泡混合土抗冲击试验用的实验设备如图2所示。1．1气泡混合土的制备1．2．2试验设备参数1．1．1试验材料(1)自由落锤冲击底座：200ramX200ram，相对间距本试验选用的水泥为普通硅酸盐水泥P．042．5，水泥密162mm、高度为64ram的挡板，挡板内边缘距底座边缘均度为3．14g／em。试验所用砂石材料为普通黄砂，试验前将为19ram。黄砂通过0．5mm筛并烘干。发泡剂为进口松香胶发泡剂。(2)方形钢：4．5kg；硬质钢球直径：63．5ram。试验用水为自来水。2试验结果与分析1．1．2试验步骤随着钢锤对试件冲击次数的不断增大，试件表

6、面逐渐(1)加入一定质量的水稀释配制好的发泡剂。开始出现裂缝，不同发泡剂掺量下试件出现初始裂纹的的(2)根据试验方案需要，按照一定比例将普通黄砂、冲击次数见图3。普通硅酸盐水泥和水均匀加至泡沫浆体内，拌制成气泡混图3、图4为试件初裂及终裂破坏次数与发泡剂含量关合轻质土浆体。为了研究不同发泡剂掺量下的气泡混合轻系图。从图中可以看出，试件出现初始裂纹的冲击次数基质土的抗裂性能，本试验设置了5组不同掺量的对照试验，本一致，大致为60次左右，表明发泡剂的掺量对试件的初裂具体材料用量比见图1。次数影响不大，这可能是因为由于发泡剂掺量变化范围有(3)将上述浆体均匀

7、倒人模具内，使其自动充满模具限(1％～2．5％)，各试件表面材料组成大体相同，受到冲击142低温建筑技术2015年第1期(总第199期)其中r为圆柱体试件底面半径；h为圆柱体试件厚度，代入数值，计算得V=1．15×10。m。根据各发泡剂比例?昆合土的密度，计算出各试件的质量，并由此得出单位质量(1kg)混合土所能吸收的冲击能，如图5所示。C=----．n厂、n／，．、’U’’／／UC==1．平钢板底座；2．与底座牢固焊接的钢板；3．硬质钢球；4．方形钢锤；5．试验试件发泡剂掺量，％图5不同发泡剂掺量试件单位质量吸收能量图图2气泡混合轻质土冲击试验示意图

8、未加发泡剂的普通混合土单位质量吸收能量=1128．6／(1．566X1．15)=626．7N-