摘要 為了研究石灰石粉對氣泡混合輕質(zhì)土性能的影響，該試驗在氣泡混合輕質(zhì)土中分別添加20% ～ 60% 石灰石粉，研究其3 d、7 d、28 d 抗壓強度性能及流動度性能。研究結(jié)果表明：摻加石灰石粉后，氣泡混合輕質(zhì)土的流動度變化不大，其力學(xué)性能在3 個齡期均表現(xiàn)出來先提高后下降的趨勢。通過與基準配合比相比較，可以節(jié)約成本，對于指導(dǎo)工程應(yīng)用有良好的經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞 石灰石粉；氣泡混合輕質(zhì)土；抗壓強度；流動度；配合比

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0189-03

0 引言

氣泡混合輕質(zhì)土是指將制備的氣泡群按一定比例加入由水泥、水及可選添加材料制成的漿料中，經(jīng)混合攪拌、現(xiàn)澆成型的一種微孔類輕質(zhì)材料[1]。該材料具有輕質(zhì)、強度可調(diào)、流動性高、施工性能良好、耐久性好、隔熱等優(yōu)點，能有效解決高等級公路軟基路堤中的橋涵跳車、公路路基加寬時新老路基的差異沉降、高填土路堤的穩(wěn)定性等工程難題，在公路建設(shè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用[2]。氣泡混合輕質(zhì)土中存在著大量空隙，且水膠比一般較大，水泥提供強度的功能弱化，以石灰石粉摻合料替代部分水泥，在滿足工程流動性、強度、容重要求的前提下，更能響應(yīng)節(jié)能環(huán)保要求，同時能降低工程造價，有著較好的工程應(yīng)用價值。

1 試驗

1.1 原材料性能

（1）水泥：該試驗采用廣東廣信水泥有限公司的P.O42.5R，其熟料成分及物理力學(xué)性能見表1。

（2）石灰石粉：該試驗采用市面上采購的石灰石粉摻合料，其物理力學(xué)性能見表2。（3）發(fā)泡劑：該試驗采用市面上采購的發(fā)泡劑，其性能見表3。

（4）水：采用試驗室用自來水，符合《混凝土用水標準》（JGJ63—2006）的規(guī)定。

1.2 試驗設(shè)備

試驗過程用到的主要設(shè)備有發(fā)泡機、攪拌機、1 L 容量筒及空心圓筒等，見圖1～4。

1.3 工藝流程

氣泡混合輕質(zhì)土制備過程參照《氣泡混合輕質(zhì)土填筑技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 177—2012）標準，整個氣泡混合輕質(zhì)土的制備流程如圖5 所示。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 CF0.8 級氣泡混合輕質(zhì)土試驗數(shù)據(jù)

分別記錄表4 中A～F 組配合比的流動度、濕容重以及3 d、7 d、28 d 齡期的抗壓強度試驗數(shù)據(jù)，結(jié)果見表5，序號A 組的氣泡混合輕質(zhì)土為基準配合比。

從表5 可以發(fā)現(xiàn)， 序號B～F 組數(shù)據(jù)濕密度均在600±50 kg/m3 范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。在流動性能方面，隨著摻合料摻量從20% 增加至60%，氣泡混合輕質(zhì)土的流動度基本呈變好趨勢，均能達到200 mm 以上，有較好的施工性能，滿足設(shè)計要求。強度性能方面，與基準配合比A 組相比，輕質(zhì)土的3 d 抗壓強度在石灰石粉摻量不超過40%時，是變好的；在石灰石粉摻量不高于40%時，輕質(zhì)土的7 d 強度性能也優(yōu)于基準配合比；輕質(zhì)土28 d抗壓強度隨著石灰石粉摻量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在石灰石粉摻量達到40% 以上時，輕質(zhì)土的28 d抗壓強度不能滿足配置強度要求。

2.2 CF1.0 級氣泡混合輕質(zhì)土試驗數(shù)據(jù)

從表6 可以發(fā)現(xiàn)， 序號H～L 組數(shù)據(jù)濕密度均在650±50 kg/m3 范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。在流動性能方面，隨著摻合料摻量從20% 增加至60%，氣泡混合輕質(zhì)土的流動度基本呈變好趨勢，均能達到200 mm 以上，有較好的施工性能，滿足設(shè)計要求。強度性能方面，與基準配合比G組相比，石灰石粉摻量不高于40%時，輕質(zhì)土的3 d 抗壓強度基本接近；在石灰石粉摻量不高于40% 時，輕質(zhì)土的7 d 強度性能均高于基準配合比；輕質(zhì)土28 d 抗壓強度隨著石灰石粉摻量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，石灰石粉摻量30% 時，相比基準配合比抗壓強度提高了18%；在石灰石粉摻量在50% 時，輕質(zhì)土的28 d抗壓強度不能滿足配置強度要求。

結(jié)合表5 數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)摻合料在一定摻量范圍內(nèi)，對于改善氣泡輕質(zhì)混合土的抗壓強度性能是有積極作用的。這可能是因為試驗所選用的摻合料具有優(yōu)良的填充效應(yīng)，將其摻入到氣泡混合輕質(zhì)土后，可以有效提高孔壁密實度，減少孔壁上的膠凝孔隙率，減少微裂縫，大幅提高氣泡混合輕質(zhì)土的抗壓強度[3]。

結(jié)合表5～6 數(shù)據(jù)，隨著摻合料摻量的增大，氣泡混合輕質(zhì)土的流動度接近于逐步增大趨勢，這可能是石灰石粉摻入水泥漿體后，優(yōu)化了顆粒級配分布，有利于降低漿體材料的屈服應(yīng)力和塑性黏度，從而增加水泥漿體的和易性[4]。

3 氣泡混合輕質(zhì)土在工程中的應(yīng)用

G72 泉州至南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴建工程，工程地點位于廣西桂林市永?？h境內(nèi)，經(jīng)方案比較和綜合考慮試驗段內(nèi)路基采用填筑氣泡混合輕質(zhì)土處填，以減輕路基荷載、不均勻沉降，抑制側(cè)移，提高路基穩(wěn)定性。結(jié)合濕密度、抗壓強度、流動度三個指標，最終推薦的配合比見表7。經(jīng)石灰石粉改性后的氣泡混合輕質(zhì)土，保留了良好的流動性能和強度性能，同時降低了工程成本，隨著水泥用量的降低，降低了結(jié)構(gòu)物的水化熱，有效地解決了結(jié)構(gòu)物易開裂的問題，減少了表面裂縫，現(xiàn)場效果圖見6。

4 結(jié)論

（1）該文研究了氣泡混合輕質(zhì)土在添加石灰石粉后的力學(xué)性能、流動度性能，添加石灰石粉的配合比數(shù)據(jù)表明，在滿足強度及濕密度要求的前提下，經(jīng)過配合比設(shè)計，能有效改善流動度性能。

（2）在添加量不高于40% 摻量的前提下，輕質(zhì)土的28 d 強度能滿足技術(shù)指標要求。

（3）研究成果成功應(yīng)用于G72 泉州至南寧高速公路廣西桂林至柳州段改擴建工程，配合比中采用石灰石粉，不僅降低了工程成本，相對于純水泥配合比，現(xiàn)場結(jié)構(gòu)減少了表面裂縫，對氣泡混合輕質(zhì)土在改擴建工程項目中的應(yīng)用具有一定的實踐指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 氣泡混合輕質(zhì)土填筑技術(shù)規(guī)程： CJJ/T 177—2012[S]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2012．

[2] 陳忠平， 王樹林. 氣泡混合輕質(zhì)土及其應(yīng)用綜述[J]. 中外公路， 2003（5）： 117-120.

[3] 周志敏. 高強度泡沫混凝土的研究[D]. 長沙：湖南大學(xué)， 2011.

[4] 羅棟. 基于全顆粒級配優(yōu)化的高強大流動性混凝土研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)， 2019.