張偉

摘要：文章闡述了泡沫輕質(zhì)土形成的原理及優(yōu)勢(shì)，分析了泡沫輕質(zhì)土在公路施工中的應(yīng)用技術(shù)，以期為相關(guān)泡沫輕質(zhì)土施工工程提供參考。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)土;特性;優(yōu)勢(shì);施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U415.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.021

文章編號(hào)：1673-4874（2019）09-0073-02

0引言

近年來，我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)蓬勃發(fā)展，工程的建設(shè)除了需要優(yōu)良的建筑材料外，還需要采取先進(jìn)的施工技術(shù)。泡沫輕質(zhì)土是一種具有優(yōu)良性能的材料，該材料的應(yīng)用在國(guó)外已經(jīng)有長(zhǎng)達(dá)幾十年的歷史，但是我國(guó)直到2002年才全面引入這種材料。泡沫輕質(zhì)土材料一進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，就憑借其優(yōu)良的性能迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)。到目前為止，泡沫輕質(zhì)土材料已經(jīng)得到我國(guó)建筑、公路建設(shè)行業(yè)的推崇和認(rèn)可，成為了一種廣為人知的新型施工材料，在北京、天津、廣東等地占據(jù)的市場(chǎng)份額非常大。

1泡沫輕質(zhì)土形成原理及優(yōu)勢(shì)

1.1泡沫輕質(zhì)土形成原理

泡沫輕質(zhì)工的形成原理相對(duì)比較復(fù)雜，首先要采取一定的物理方法，將發(fā)泡劑的水溶液制成泡沫的狀態(tài)。然后，添加一定比例的水泥基膠凝材料和水加入攪拌。一般來說，為了使材料具備更加優(yōu)異的性能，在攪拌時(shí)往往也會(huì)添加一些輔助材料。常用的輔助材料有摻合料、外加劑等。再次，將攪拌后的混合物通過一定的方法進(jìn)行硬化.關(guān)于制造材料尤其應(yīng)該注意的是，主劑和輔劑的用途是不一樣的。主劑的主要作用是對(duì)膠片混合物起到凝固的作用，從而可以加強(qiáng)材料的物理強(qiáng)度;而輔料一般起到的是催化劑的作用。實(shí)際上，其制造工藝是比較復(fù)雜的，要經(jīng)過一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化，此處不作詳細(xì)闡述。

輕質(zhì)泡沫土之所以具備質(zhì)輕的特點(diǎn)，是因?yàn)樵谠摬牧系膬?nèi)部有大量的細(xì)微的空氣泡的存在，這種空氣泡是一種特殊的分散系，氣泡和氣泡之間的隔離物為液體薄膜。根據(jù)基礎(chǔ)物理知識(shí)可知，液體的表面是具有張力的，正是由于這種張力的存在，導(dǎo)致液體的表面總是呈現(xiàn)自主的收縮趨勢(shì)。一般來說，處于純靜狀態(tài)的液體，即使是通過強(qiáng)有力的攪拌也不會(huì)產(chǎn)生過多的泡沫.因?yàn)楫?dāng)液體處于純靜狀態(tài)下時(shí)，通過攪拌形成的泡沫會(huì)由于表面張力的原因而融合在一起。這種融合是自發(fā)的，所以最終所有的泡沫都會(huì)融合在一起，其宏觀上呈現(xiàn)的狀態(tài)就是沒有形成足夠的泡沫。而輕質(zhì)泡沫土中的氣泡是在攪拌的過程中形成的，之所以可以形成大量的泡沫是因?yàn)樵谌芤褐屑尤肓艘环N特殊的物質(zhì)。這種物質(zhì)可以降低液體表面的張力，同時(shí)提高氣泡的機(jī)械強(qiáng)度。這樣，當(dāng)兩個(gè)氣泡相撞時(shí)，就可以有效地避免氣泡破裂。隨后，在形成了大量氣泡的混合液中投入水泥和其他材料，繼續(xù)攪拌即可獲得泡沫輕質(zhì)工混合材料。

1.2 泡沫輕質(zhì)土的優(yōu)勢(shì)

作為新型輕質(zhì)填土環(huán)保材料，泡沫輕質(zhì)土有效地避免了其他傳統(tǒng)建筑材料存在的弊端.以下為該材料具備的一些優(yōu)點(diǎn)：

（1）泡沫輕質(zhì)土的物理特性比較特殊。其物理強(qiáng)度比其他的填充物要大得多，一般情況下難以壓縮。由于這一特性的存在，工人可以更好地控制工程結(jié)束后沉降的問題。同時(shí)，泡沫輕質(zhì)工的質(zhì)量比較小，在需要進(jìn)行基底處理的位置處，因其輕質(zhì)性可顯著降低基底應(yīng)力。

（2）泡沫輕質(zhì)土另一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是具備高流動(dòng)性，使得施工便捷高效，大幅度縮短施工工期。這主要體現(xiàn)在：

①常規(guī)填料需要填筑施工便道，需要施工空間，消耗的時(shí)間和材料都很多;而泡沫輕質(zhì)工的準(zhǔn)備時(shí)間比較短，運(yùn)輸難度比較低。其可以通過運(yùn)輸管道借助泵來進(jìn)行運(yùn)送，不需要額外修建施工便道，縮短了施工工期，降低工程成本。

②泡沫輕質(zhì)土施工具有連續(xù)性，施工過程中不存在間斷性，因此可以進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，不存在碾壓，所以沒有間斷施工進(jìn)行路基填筑的過程。

③制造和檢驗(yàn)時(shí)間較短。一般來說，傳統(tǒng)的路基填筑材料在施工結(jié)束后一直到檢測(cè)合格，再等待其沉降穩(wěn)定，一般都需要半年以上，而使用泡沫輕質(zhì)土的耗時(shí)明顯短得多。

（3）泡沫輕質(zhì)土在進(jìn)行固化后，由于其具有一定的物理強(qiáng)度和一定的自立性，因此可垂直填筑，工程的作業(yè)面較小，可有效地避免在施工現(xiàn)場(chǎng)由于高壓線、光纜等的存在對(duì)工程造成的影響;同時(shí)還可以避免永久占地等問題。

（4）用傳統(tǒng)填料進(jìn)行填充時(shí)，工程具有一定的隱蔽性，所以工程的質(zhì)量得不到保障，檢驗(yàn)的難度也比較大;而使用泡沫輕質(zhì)工進(jìn)行施工屬于非隱蔽性工程，結(jié)果易于檢測(cè)，質(zhì)量也有保障。

（5）泡沫輕質(zhì)工具有環(huán)保性。現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)工采用攪拌站攪拌水泥漿，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)加氣泡后進(jìn)行澆筑，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境造成的影響降到了最低。

（6）泡沫輕質(zhì)工具有經(jīng)濟(jì)性，其綜合成本低，相較于水泥攪拌樁等復(fù)合路基結(jié)構(gòu)形式具有良好的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

（7）泡沫輕質(zhì)土具有極強(qiáng)的耐性，其耐性遠(yuǎn)勝于普通的材料，和水泥的耐久性相當(dāng)。除此之外，它的耐熱性、耐腐蝕性與有機(jī)高分子材料相近.

2施工設(shè)計(jì)情況

（1）在泡沫輕質(zhì)土填充層的最上面應(yīng)該鋪設(shè)一層金屬網(wǎng)，另外加一層HDPE工膜，其作用是防止泥土的滲入。該工膜的鋪設(shè)厚度一般為0.5mm。

（2）鋪設(shè)在泡沫輕質(zhì)土頂部的金屬網(wǎng)一般選用鍍鋅的鐵絲網(wǎng)。

（3）泡沫輕質(zhì)土在施工時(shí)不能一次性澆筑完畢，需要分層進(jìn)行澆筑。每一層的厚度應(yīng)≤1m。在對(duì)泡沫輕質(zhì)工進(jìn)行澆筑時(shí)，要事先預(yù)置一根軟管，軟管的材料根據(jù)實(shí)際情況來確定。澆筑材料從該軟管的前端注入，澆筑完成后出料口一般選擇埋在澆筑材料里面。

3施工準(zhǔn)備工作

3.1施工配合比試配試驗(yàn)

（1）當(dāng)原材料的質(zhì)量經(jīng)過檢查且合格之后方可進(jìn)行配合比試配試驗(yàn)。

（2）在原材料檢驗(yàn)合格后，還要進(jìn)行兩次實(shí)驗(yàn)。第一次為消泡試驗(yàn)，消泡實(shí)驗(yàn)的目的是確定濕密度增加率和沉陷距離。只有當(dāng)這兩個(gè)參數(shù)達(dá)到要求后，才可以進(jìn)行第二步實(shí)驗(yàn)，即進(jìn)行抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。

（3）在進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的時(shí)候，選用的試塊體積為1000cm的標(biāo)準(zhǔn)立方體。該材料的抗壓實(shí)驗(yàn)方案和普通混凝土是一樣的。

3.2澆筑前場(chǎng)地驗(yàn)收

（1）在進(jìn)行澆筑前場(chǎng)地驗(yàn)收時(shí)，首先應(yīng)保證澆筑的基底處沒有可見的積水。

（2）確保澆筑區(qū)平面尺寸和基底的高度與規(guī)劃中的數(shù)值相差不大，一般來說要控制在0.1m之內(nèi)。

4 施工工藝流程（見圖1）

5 施工要求

5.1泡沫的生成

泡沫的生產(chǎn)主要依賴發(fā)泡劑，在對(duì)發(fā)泡劑進(jìn)行一定比例的稀釋后，向稀釋液里通入壓縮空氣即可。混合液內(nèi)不應(yīng)該有雜質(zhì)有機(jī)物和油污等。這些物質(zhì)會(huì)影響泡沫輕質(zhì)土的性能。

5.2 水泥漿或水泥砂漿的制備

水泥漿的制作一般都是在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)制現(xiàn)用，做到防止水泥漿凝固即可。

5.3泡沫與水泥（砂）漿的混合

輕質(zhì)土是由生成的氣泡加入水泥漿制作而成的，施工過程中應(yīng)對(duì)其參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

5.4模板的安裝

根據(jù)施工圖紙以及輕質(zhì)土的特性，本工程的模板采用1.5cm厚竹膠板背方木或小鋼模，模后采用鋼管頂托支撐擺設(shè)在地面上的方木進(jìn)行加固。輕質(zhì)土在進(jìn)行澆筑的時(shí)候應(yīng)該采取分層分塊澆筑的形式，并且每層澆筑的厚度一般≤0.5m。模板也要分層分塊安裝。

5.5 澆筑施工

普通硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間>120min。為保證施工質(zhì)量，并考慮施工因素，輕質(zhì)土澆筑的時(shí)間也是需要進(jìn)行嚴(yán)格控制的。一般來說每個(gè)分區(qū)分塊的澆筑時(shí)間應(yīng)≤1.5h，以確保澆筑工作在澆筑材料凝固之前完成.除此之外，該材料在進(jìn)行澆筑施工時(shí)還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

（1）在進(jìn)行泡沫輕質(zhì)土的澆筑工作之前，首先要保證基底無明顯積水，基底的土層不是松軟的;為確保土層是非松軟的，在施工前首先要對(duì)基底工進(jìn)行一定程度的碾壓，以確保壓實(shí)度>80%。

（2）泡沫輕質(zhì)工在進(jìn)行分層澆筑時(shí)，一般每一層的厚度標(biāo)準(zhǔn)是≤0.5m.如果是同一區(qū)段的施工，那么同一區(qū)段上要同時(shí)進(jìn)行澆筑。除此之外還要注意施工期內(nèi)的氣溫，以此來控制澆筑時(shí)長(zhǎng)。如果現(xiàn)場(chǎng)氣溫>15℃，那么兩次澆筑的時(shí)間間隔>8h，<12h。

（3）澆筑時(shí)，如遇施工現(xiàn)場(chǎng)有降雨，則要立即停止?jié)仓┕?，并且做好防水措施?/p>

（4）在進(jìn)行澆筑時(shí)，要遵守一定的施工順序，應(yīng)沿著澆筑區(qū)中較長(zhǎng)中心軸的順序澆筑。如采用兩條或者兩條以上澆筑管進(jìn)行施工時(shí)，一般采用兩條管道并排澆筑，或者選擇對(duì)角線澆筑。

（5）澆筑過程中，澆筑管一般不能隨意移動(dòng)。如遇特殊情況需要對(duì)澆筑管進(jìn)行移動(dòng)，那么要按照一定的移動(dòng)順序操作.合理的移動(dòng)順序?yàn)椋褐贿M(jìn)行前后移動(dòng)而不采取左右移動(dòng)，以防止移動(dòng)過程中對(duì)澆筑好的部分造成損壞。

（6）輕質(zhì)土澆筑完后應(yīng)將表面掃平。

（7）為防止對(duì)澆筑好的部分造成形變，不能在未固化的泡沫輕質(zhì)土上放置重物.

5.6 金屬網(wǎng)及防滲土工膜的鋪設(shè)

（1）泡沫輕質(zhì)土頂部要鋪設(shè)兩層其他材料，一層是金屬網(wǎng)，一層是防滲土工膜。金屬網(wǎng)在下，防滲工工膜在上。

（2）在對(duì)金屬網(wǎng)進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)，應(yīng)有一定的形狀要求。首先要用硬U形釘來固定鋪設(shè)的位置，然后再進(jìn)行正式的鋪設(shè).鋪設(shè)的縱向長(zhǎng)度為2m左右，橫向?qū)挾葹?.0m左右。

（3）防滲土工膜和金屬網(wǎng)都應(yīng)該采取橫向鋪設(shè)的方法。

5.7 泡沫輕質(zhì)土性能指標(biāo)（見表1）

5.8施工問題及質(zhì)量控制措施

根據(jù)本次泡沫輕質(zhì)土施工經(jīng)驗(yàn)及泡沫輕質(zhì)土的特性，總結(jié)出以下幾點(diǎn)泡沫輕質(zhì)土極易出現(xiàn)的施工問題及相應(yīng)的質(zhì)量控制措施：

（1）泡沫輕質(zhì)工施工中某些澆筑層比其他澆筑層疏松，強(qiáng)度偏低，存在軟弱夾層現(xiàn)象;同時(shí)對(duì)于同一澆筑層，某些部分強(qiáng)度極低，存在軟弱透鏡體現(xiàn)象。這些現(xiàn)象出現(xiàn)的原因是：在施工過程中由于某些因素導(dǎo)致濕密度不均勻。為了防止此類情況的出現(xiàn)，應(yīng)該規(guī)范施工步驟，對(duì)混合漿液進(jìn)行多次濕密度檢測(cè)，選擇合乎標(biāo)準(zhǔn)的漿液進(jìn)行施工，使施工質(zhì)量達(dá)到要求。

（2）在用泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行澆筑的過程中，如果在工程體的內(nèi)部出現(xiàn)了一定量的剪切裂縫，那么說明在同一澆筑層的澆筑時(shí)間過長(zhǎng)。為了避免此類現(xiàn)象，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械、人員、施工作業(yè)面等情況分區(qū)塊澆筑，保證分區(qū)分塊方量在90min以內(nèi)能夠澆筑完畢。

（3）如果泡沫輕質(zhì)土澆筑后的表面出現(xiàn)了明顯的沉陷或者開裂的情況，主要是因?yàn)闈仓^程中出現(xiàn)消泡問題，造成上層泡沫輕質(zhì)工沉降開裂。此類問題的存在會(huì)影響公路工程的質(zhì)量，對(duì)路堤的穩(wěn)定性造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，極易在完工后造成路基失穩(wěn)開裂。為了避免這類情況，需要在澆筑施工中嚴(yán)格控制泡沫質(zhì)量，并嚴(yán)格按照要求進(jìn)行抽查。同時(shí)，澆筑要采取正確的方法，即從軟管的前端直接澆筑，且出料口要埋入泡沫輕質(zhì)工中。如遇到下雨情況，應(yīng)馬上停止?jié)仓⒏采w好剛澆好的泡沫輕質(zhì)土，避免雨水消泡。輕質(zhì)土澆筑完后需要在表面掃平。掃平時(shí)應(yīng)盡量使?jié)仓诒３炙?，并使?jié)仓陔x當(dāng)前澆筑泡沫輕質(zhì)土表面盡可能低，避免過高泡沫輕質(zhì)土對(duì)表面形成;中擊力，造成表面不平和空洞現(xiàn)象。

（4）成品保護(hù)措施。泡沫輕質(zhì)工完成澆筑之后的一段時(shí)間里，由于其還沒有完全固化，所以在受到外界的壓力時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生一定程度的形變。因此，不可在未完全固化的泡沫輕質(zhì)土表面堆放重物，也不可在其表面上走動(dòng)。如果由于某些特殊情況，施工人員必須進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)該在其表面墊上一層稍厚的墊板。在氣溫較高的夏季進(jìn)行澆筑時(shí)，由于溫度過高，所以澆筑體的水化溫度也高，此時(shí)往往容易產(chǎn)生溫度縫隙.表面的泡沫輕質(zhì)土層會(huì)由于水分的過快蒸發(fā)導(dǎo)致強(qiáng)度削弱。在每一層的泡沫輕質(zhì)工完成澆筑之后都應(yīng)該鋪設(shè)塑料薄膜來保持表面水分，對(duì)表面層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在完成最后一層的澆筑工作后，保養(yǎng)的時(shí)間應(yīng)該>7d。對(duì)于道路表面的泡沫輕質(zhì)土層，在完成施工后，其養(yǎng)護(hù)周期要長(zhǎng)于一般的建筑物，以確保工程質(zhì)量。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土是一種性能十分優(yōu)良的澆筑材料，在道路施工、橋梁架設(shè)、房屋建筑等領(lǐng)域有著巨大的作用和需求。尤其在一些施工條件比較惡劣的情況下，如地基軟化、拆遷面積小以及土地價(jià)格較高的地方應(yīng)用的程度更加廣泛，其優(yōu)越性的體現(xiàn)更加明顯?？梢灶A(yù)見，在未來的公路工程施工中，對(duì)該材料的性能要求會(huì)越來越高。為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的需求，泡沫輕質(zhì)土應(yīng)在一些方面進(jìn)行改良，以在未來的公路建設(shè)中發(fā)揮出越來越重要的作用。