張濤，邱遠(yuǎn)林，解天寶，高彬彬

（1重慶城建控股(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶400010；2重慶建工新型建材有限公司，重慶401122)

氣泡輕質(zhì)土在城市道路中的應(yīng)用

張濤1，邱遠(yuǎn)林1，解天寶1，高彬彬2

（1重慶城建控股(集團(tuán))有限責(zé)任公司，重慶400010；2重慶建工新型建材有限公司，重慶401122)

氣泡輕質(zhì)土是一種水泥混合輕質(zhì)材料，具有輕質(zhì)、強(qiáng)度可調(diào)、自立及良好的施工性等特點(diǎn)，有較強(qiáng)的適用性。閬中嘉陵江四橋及新區(qū)濱江路項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)用氣泡輕質(zhì)土替代常規(guī)路基填筑及設(shè)計(jì)的樁基承臺(tái)擋土墻結(jié)構(gòu)，解決了天燃?xì)夤艿烙绊懧坊膯?wèn)題，天燃管道在未遷移的情況下，得到了保護(hù)，道路建設(shè)順利實(shí)施。在地下管線眾多的城市道路建設(shè)中，氣泡輕質(zhì)土這一新型材料會(huì)有廣闊的使用前景。

關(guān)建詞：輕質(zhì)土；城市道路；發(fā)泡劑；環(huán)保材料

0　引言

氣泡輕質(zhì)土是采用水泥、水和發(fā)泡劑(氣泡群)等材料，按一定比例混合攪拌，在水泥的固化下凝固而成的氣泡類輕質(zhì)填筑材料。輕質(zhì)性、自立性、容重和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)性、保溫隔熱性是其的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，能有效地減小荷重和土壓力，解決加寬征地拆遷、高陡路堤施工放坡難題，避免寒區(qū)路堤出現(xiàn)凍脹翻漿等病害。此外，還可用于廢礦空洞、結(jié)構(gòu)物背面空洞、水下空洞、采空區(qū)和巖溶區(qū)空洞等填充，及房屋的內(nèi)外墻保溫、樓頂隔熱和樓板隔音等填筑工程。

1　氣泡輕質(zhì)土的特性

1.1微孔性

氣泡輕質(zhì)土是一種微孔類輕質(zhì)材料，其內(nèi)部含有無(wú)數(shù)個(gè)微細(xì)獨(dú)立均勻氣泡，氣泡直徑30～60μm，氣泡群含有率20%～90%。

1.2輕質(zhì)性

由于內(nèi)部均勻分布有大量氣泡，其容重比一般土建材料小很多(見(jiàn)表1)，可減少填筑自重。

表1　常見(jiàn)路基材料的容重比較表(kN/m3)[1]

1.3強(qiáng)度可調(diào)節(jié)

根據(jù)工程需要，通過(guò)調(diào)整水泥用量、氣泡群含量，或摻入可選添加材料，其容重可在4～15kN/m3范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，強(qiáng)度可在0.5～35.0MPa范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

1.4施工性能良好

由于不含骨料，其流動(dòng)性高，可通過(guò)管道進(jìn)行遠(yuǎn)距離泵送，水平泵送距離達(dá)500m以上(增加中繼可輸送更遠(yuǎn))，垂直泵送高度達(dá)30m以上。

采用管道泵送，使拌和場(chǎng)與澆筑點(diǎn)分離，作業(yè)面小。澆筑后可自流平和自硬化，自密實(shí)性好，不需要機(jī)械攤鋪、振搗和碾壓。施工對(duì)附近建筑物無(wú)影響，對(duì)居民干擾小，適合于長(zhǎng)距離管道或狹小空洞內(nèi)充填施工。

1.5自立性

氣泡輕質(zhì)土屬水泥類材料，具有與普通混凝土類似的初凝、終凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直臨空面?zhèn)葔毫榱?，可垂直填筑，?duì)結(jié)構(gòu)物無(wú)側(cè)壓力[2]。

2　使用原因

閬中濱江南路為城市主干道，沿七里新區(qū)嘉陵江河岸布設(shè)，道路臨江一側(cè)受不能占用嘉陵江河道限制，常規(guī)路堤放坡填筑不能采用，而采用樁基承臺(tái)基礎(chǔ)，混凝土路基擋墻結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

道路K0+895～K0+967段，有一根天然氣管道橫向穿越道路，穿過(guò)嘉陵江連接兩岸城區(qū)，為城市主供氣管，埋置較深且時(shí)間久遠(yuǎn)，若進(jìn)行遷移，勢(shì)必造成城市天燃?xì)夤?yīng)中斷，影響居民生產(chǎn)生活，資金投入較大，綜上因素，天燃?xì)夤艿啦荒苓M(jìn)行遷移。

城市天燃?xì)庵鞴艿罊M向穿越道路且與部分樁基、承臺(tái)交叉，在不能遷移的情況下，只能變更樁基、承臺(tái)擋土墻結(jié)構(gòu)型式，氣泡輕質(zhì)土具有眾多優(yōu)良特性，適合此種情況下建設(shè)環(huán)境，采用氣泡輕質(zhì)土是一種理想的選擇，見(jiàn)圖2。

圖1　濱江南路樁基承臺(tái)擋土墻

圖2　氣泡輕質(zhì)土路基

此段路基地基承載力為200kPa，地基地質(zhì)情況良好，強(qiáng)度較高，可以起到擴(kuò)散荷載和協(xié)調(diào)變形的作用，可直接填筑氣泡輕質(zhì)土。氣泡輕質(zhì)土具有自立性，可垂直填筑，大大減少用地，滿足道路臨江一側(cè)不放坡而不影響河道要求；具有的輕質(zhì)性、強(qiáng)度可調(diào)性可減小路基荷載，基本消除路基的沉降，能保持好路基底下的結(jié)構(gòu)物的完好狀況，滿足不遷移天燃?xì)夤艿赖那闆r下，保證天燃?xì)夤艿劳旰?；其良好的施工性，可減少施工工期，提高工作效率。

3　氣泡輕質(zhì)土實(shí)施

3.1設(shè)計(jì)要求

斷面設(shè)計(jì)：氣泡輕質(zhì)土填筑與原路基截面相同。

容重設(shè)計(jì)：容重等級(jí)為W6～W12。

強(qiáng)度設(shè)計(jì)：路床下80cm范圍內(nèi)抗壓強(qiáng)度不小于1.5MPa，其他區(qū)域抗壓強(qiáng)度小于1.0MPa。

其他：側(cè)面采用水泥面板防護(hù)，面板為預(yù)制板，由角鋼焊接固定。

3.2質(zhì)量控制

質(zhì)量控制首先從源頭抓起，原材料的質(zhì)量決定最終質(zhì)量，在氣泡輕質(zhì)土中主要原材料有水泥、發(fā)泡劑，要嚴(yán)格控制進(jìn)貨關(guān)、檢驗(yàn)關(guān)。

固化材料:水泥作為固化材料，因地制宜擇優(yōu)選擇，嚴(yán)格檢查其質(zhì)量及其與發(fā)泡劑等其他材料的適應(yīng)性。

水:氣泡輕質(zhì)土用水未有明確標(biāo)準(zhǔn)，但應(yīng)使用潔靜的達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)的江水，不能含有油污等有害物質(zhì)。

發(fā)泡劑:發(fā)泡劑是氣泡輕質(zhì)土技術(shù)的關(guān)鍵[3]，現(xiàn)有的分界面活性類、蛋白類或樹(shù)脂類，都以增強(qiáng)分子活性為本質(zhì)。發(fā)泡劑要達(dá)到使氣泡群在氣泡輕質(zhì)土中分布均勻并具有穩(wěn)定性，能確保氣泡群在氣泡輕質(zhì)土的均勻性、輕質(zhì)性和流動(dòng)性，見(jiàn)表2。

表2　氣泡輕質(zhì)土的發(fā)泡劑性能要求

3.3施工過(guò)程質(zhì)量管理

和混凝土一樣，氣泡輕質(zhì)土在攪拌時(shí)的質(zhì)量管理要求高，因?yàn)樵跀嚢钑r(shí)的質(zhì)量管理中要確保氣泡輕質(zhì)土的流動(dòng)性、均勻性和輕質(zhì)性，所以原材料計(jì)量要準(zhǔn)確，必須按照濕容重、氣泡群密度、流動(dòng)值的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制[4]。

3.3.1材料的計(jì)量精度

由于材料的計(jì)量精度直接影響到氣泡輕質(zhì)土的強(qiáng)度、均勻性、輕質(zhì)性、流動(dòng)性，因此在計(jì)量水泥、發(fā)泡劑、水、添加材料等材料時(shí)必須盡量做到準(zhǔn)確，計(jì)量設(shè)備的精確度應(yīng)達(dá)到表3要求。

表3　原材料的計(jì)量精度

3.3.2濕容重

濕容重在以減輕對(duì)結(jié)構(gòu)物土壓為目的填土中特別重要，它是根據(jù)選定的水泥[8]、水、氣泡群經(jīng)過(guò)混合攪拌而得到的，施工期間按規(guī)定檢測(cè)[5]。

測(cè)定時(shí)，按以下頻驟進(jìn)行：

從出料口取試料→先測(cè)定空容器的容積V和質(zhì)量m1→將試料裝在容器中水平放置，試料的表面與容器的上沿齊平(用直尺刮平)，然后測(cè)定其質(zhì)量m2→求濕密度∶濕容重=10(m2-m1)/V (kN/m3)。

3.3.3流動(dòng)度

流動(dòng)度是用來(lái)確認(rèn)是否達(dá)到了規(guī)定流動(dòng)性的參數(shù)。暫定配合比流動(dòng)度一般為180mm。取此值時(shí)，可確保材料不發(fā)生離析、泵送距離可達(dá)500m、澆筑時(shí)具有良好的操作性。流動(dòng)度不足，會(huì)造成流動(dòng)性低，影響正常作業(yè)，給質(zhì)量穩(wěn)定帶來(lái)影響?？梢哉f(shuō)流動(dòng)性試驗(yàn)是能準(zhǔn)確把握氣泡輕質(zhì)土品質(zhì)的最簡(jiǎn)單的方法。施工時(shí)需按規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。

試驗(yàn)按下述方法進(jìn)行：

由出料口取料→準(zhǔn)備一個(gè)內(nèi)徑80mm、高80mm的玻璃空心圓筒→將空心圓筒水平靜置于平穩(wěn)的鋼板或硬質(zhì)塑料板的平面上→將試料緩慢平穩(wěn)地注滿圓筒即可→輕敲圓筒的外表面，使試料的表面與圓筒的上端齊平→慢慢將圓筒垂直提升，并靜置1min→試料停止流動(dòng)后，用尺量出最大的直徑以及與其垂直方向的直徑，取兩者的平均值作為流動(dòng)值[6]。

攪拌時(shí)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4　攪拌時(shí)質(zhì)理管理標(biāo)準(zhǔn)

3.3.4抗壓強(qiáng)度

試驗(yàn)方法：每天澆筑時(shí)取樣，制作2組10cm×10cm×10cm的試樣共六個(gè)，檢驗(yàn)試樣7d的抗壓強(qiáng)度及28d的抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果取3個(gè)試樣的平均值。

3.4固化后的質(zhì)量管理

氣泡輕質(zhì)土固化后的管理，要看抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度。但因?yàn)樵摽箟簭?qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果需要28d后才能得到，要確認(rèn)其強(qiáng)度需等待的時(shí)間比較長(zhǎng)，因此一般認(rèn)為7d強(qiáng)度達(dá)到28d設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以上就認(rèn)為滿足施工要求，可以進(jìn)行下一步施工，但最終強(qiáng)度的確定還是以28d抗壓強(qiáng)度為準(zhǔn)。

3.5施工要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

3.5.1澆筑方法

為確保氣泡輕質(zhì)土中氣泡獨(dú)立而均勻分布，氣泡的消泡及材料的離析控制到最小程度，施工過(guò)程中應(yīng)避免過(guò)度振動(dòng)；澆筑過(guò)程應(yīng)從軟管的前端直接澆筑，且出料口要埋入氣泡輕質(zhì)土中或盡量靠近氣泡輕質(zhì)土的表面[7]。

整個(gè)填筑體水平分層進(jìn)行澆筑，上層澆筑應(yīng)待下一層終凝固化后進(jìn)行，一次的最大施工厚度不超過(guò)1m，最小施工厚度不小于0.25m。

3.5.2養(yǎng)護(hù)

氣泡輕質(zhì)土澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產(chǎn)生裂縫，固化后需要加蓋塑料薄膜或麻袋等進(jìn)行保護(hù)，此外，如果施工中下雨，對(duì)固化前的氣泡輕質(zhì)土要進(jìn)行遮蓋，避免雨淋[8]。對(duì)于大體積氣泡輕質(zhì)土，更應(yīng)注意加強(qiáng)過(guò)程養(yǎng)護(hù)或采取泡沫板間隔，并防止因養(yǎng)護(hù)不夠?qū)е铝芽p產(chǎn)生。

3.5.3施工縫的設(shè)置

氣泡輕質(zhì)土應(yīng)注意每隔一定間距沿全斷面設(shè)置施工縫，縫寬1～2cm，用瀝青木板或夾板填塞滿，施工縫設(shè)置位置應(yīng)與面板及面板基礎(chǔ)的沉降縫一一對(duì)應(yīng)。

3.5.4施工順序

開(kāi)挖需澆筑氣泡輕質(zhì)土范圍的基坑→修筑設(shè)置面板的基礎(chǔ)，填筑碎石墊層→安裝預(yù)制面板→澆筑氣泡輕質(zhì)土→安裝氣泡輕質(zhì)土頂?shù)姆雷矙凇潘O(shè)施的完善。

4　應(yīng)用的結(jié)果及意義

氣泡輕質(zhì)土替代樁基承臺(tái)擋土墻，保證了橫穿道路的城市天燃?xì)庵鞴艿啦贿w移的情況下繼續(xù)正常使用，道路能順利實(shí)施。同時(shí)，省掉了鉆孔灌注水下混凝土樁、擋土墻及承臺(tái)鋼筋混凝土，減少了材料、人力的投入，實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，保護(hù)環(huán)境，節(jié)省了資金。氣泡輕質(zhì)土作為一種新型綠色環(huán)保材料，其良好的施工性易于推廣，輕質(zhì)性、自立性使其在工程建設(shè)，特別是空間狹窄、地下管道縱橫交錯(cuò)的城市道路建設(shè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1]張子達(dá).氣泡混合輕質(zhì)填土技術(shù)在道路加寬工程中的應(yīng)用[J].廣東公路交通，2013(2):5-7.

[2]祝新念，胡衛(wèi)東，肖四喜，等.氣泡混合輕質(zhì)土的特殊性能及工程應(yīng)用[J].大眾科技，2010(8):70-71.

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[4]朱旭華.氣泡混合輕質(zhì)土處理路橋過(guò)渡段技術(shù)研究[D].華南理工大學(xué)博碩論文，2005.

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[6]朱彤.氣泡混合輕質(zhì)土在防治高速公路軟弱地基橋頭跳車的應(yīng)用[J].交通科技，2010(4):49-52.

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Application of Bubble Light Soil in City Road

Bubble light soil is a kind of light cement mixed material,with light intensity,adjustable strength,independent and good workability and wide applicability.In the No.4 bridge project of Jialingjiang River and Binjiang Road project in Langzhong,the application of bubble light soil instead of ordinary road bed filling and the designed retaining wall resolves the problem of natural gas pipes blocking road bed,and the natural gas pipes are protected with no need of being removed and road construction goes smoothly.Bubble light soil,a new material,will have a bright prospect in urban road construction with numerous underground pipes.

light soil;urban roads;foaming agent;environment-friendly material

TU997

A

1671-9107（2015）07-0055-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.07.055

2015-05-14

張濤(1978-)，男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事道路工程、橋涵工程及建筑結(jié)構(gòu)的施工及技術(shù)工藝創(chuàng)新。

邱遠(yuǎn)林(1963-)，男，重慶人，專科，高級(jí)工程師，主要從事大型市政工程、公路工程的組織實(shí)施。