泡沫混凝土在公路路基塌方事故處理中的應(yīng)用

高國剛

(山西晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西晉中 030600)

0 引言

泡沫混凝土是水泥混凝土產(chǎn)生以來最大的科技進(jìn)步之一，具有輕質(zhì)、保溫、吸聲、耐火、防火、防水等幾十種功能，是迄今為止功能最多的大宗無機(jī)輕質(zhì)材料之一。它的發(fā)明與應(yīng)用，為混凝土開辟了一個特種應(yīng)用領(lǐng)域。泡沫混凝土將深刻影響我們的生活，造福于社會。泡沫混凝土自問世以來，就得到了工程建設(shè)者的重視，將其普遍應(yīng)用于修建運(yùn)動場和田徑跑道、園林綠化、軍事機(jī)場、防火墻工程等多個方面，還充分利用泡沫混凝土的其他特性，不斷擴(kuò)大其在建筑工程中的應(yīng)用，從而加快工程進(jìn)度，提高工程質(zhì)量。近年來，特別是到雨季，公路路基塌方事故頻發(fā)，嚴(yán)重的影響了人民群眾的生產(chǎn)生活秩序。將泡沫混凝土應(yīng)用于公路路基塌方處理，具有高效快速，不留安全隱患，又能確保公路質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 泡沫混凝土及其在我國發(fā)展的現(xiàn)狀

泡沫混凝土(英文名稱:foam concrete)，又稱為發(fā)泡水泥、輕質(zhì)混凝土等，是用機(jī)械方法將摻有泡沫劑的水溶液制備成泡沫，加入到含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及助劑組成的料漿中，經(jīng)混合攪拌、澆筑成型、蒸汽養(yǎng)護(hù)而成的一種輕質(zhì)多孔混凝土，是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且具有不燃性的新型建筑節(jié)能材料。

泡沫混凝土具有輕質(zhì)(密度等級為200 kg/m3～1 200 kg/m3)、良好的保溫隔熱性能(熱阻約為普通混凝土的10倍～20倍)、良好的低彈減震性能、很強(qiáng)的防水及耐久性能、環(huán)保性能好、很強(qiáng)的耐沖擊性能等，還具有施工方便，成本低廉的特性，被廣泛的應(yīng)用于墻體材料中(見圖1，圖2)。

圖1 泡沫混凝土

圖2 泡沫混凝土保溫板

近年來，國內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開發(fā)，使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣。美國、英國、荷蘭、加拿大等歐美國家以及日本、韓國等亞洲國家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，將其在建筑工程中的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。我國在泡沫混凝土研究及應(yīng)用方面起步較晚，現(xiàn)在主要將其應(yīng)用于屋面泡沫混凝土保溫層現(xiàn)澆、泡沫混凝土面塊、泡沫混凝土輕質(zhì)墻板、泡沫混凝土補(bǔ)償?shù)鼗确矫?。隨著我國公路大規(guī)模建設(shè)的鋪開，泡沫混凝土在其他方面的應(yīng)用也逐步得到了嘗試，并呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。

我國在泡沫混凝土的研究與生產(chǎn)方面取得了巨大進(jìn)展。2011年是我國泡沫混凝土行業(yè)劃時代的一年，開始了泡沫混凝土外墻保溫板及其制品為代表的快速發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了我國的泡沫混凝土產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。我國泡沫混凝土全年產(chǎn)量超過1 000萬m3，成為僅次于巖棉板的第二大無機(jī)外墻保溫材料，并實(shí)現(xiàn)了以天津西客站工程為代表的墻體現(xiàn)澆的規(guī)?；茝V應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國在泡沫混凝土技術(shù)研究方面得到新進(jìn)展。在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，我國可以制造出60 kg/m3～80 kg/m3的產(chǎn)品;導(dǎo)熱系數(shù)最低可達(dá)0．04W/(m·K);吸水率已由原來的30%左右降低到5%;200 kg/m3～300 kg/m3抗壓強(qiáng)度，也由原來的0．2MPa～0．3MPa提高到了 0．5 MPa ～1．0 MPa，最高可達(dá) 1．2 MPa。在產(chǎn)品生產(chǎn)上，山西省潞城泓鈺節(jié)能建材有限公司、遼寧藍(lán)光建設(shè)集團(tuán)有限公司、上海法普羅材料技術(shù)有限公司等可以生產(chǎn)出密度為100 kg/m3～150 kg/m3產(chǎn)品，泡沫混凝土在密度方面的迅速降低，為其最終取代膨脹聚苯板創(chuàng)造了技術(shù)條件。

2 泡沫混凝土路基塌方處理中的應(yīng)用

在國外，泡沫混凝土被廣泛用于港口的巖墻、屋面邊坡及擋土墻等，就是利用了其良好的輕質(zhì)性能，降低垂直載荷，也減少了對岸墻的側(cè)向載荷，降低了影響邊坡穩(wěn)定的作用力，從而增進(jìn)路堤邊坡的穩(wěn)定性。同理，將其應(yīng)用于路基塌方處理是可行的。

在我國，公路路基塌方事故頻發(fā)，特別是在雨季。大部分的塌方事故原因主要是由于一段時間內(nèi)暴雨及持續(xù)降雨，導(dǎo)致雨水大量聚集，由于排水不暢，造成部分水體直接進(jìn)入公路路堤，一方面填料及路基土層變軟，一方面雨水直接沖刷路基，造成路基強(qiáng)度支撐能力降低，從而導(dǎo)致路基塌方事故的發(fā)生。使用泡沫混凝土快速處理路基塌方事故，主要有以下優(yōu)勢:不留安全隱患;確保公路質(zhì)量;成本低，經(jīng)濟(jì)適用。使用泡沫混凝土進(jìn)行路基塌方處理，主要是利用泡沫混凝土路堤的輕質(zhì)性能提高路堤邊坡的穩(wěn)定性，并對相關(guān)的排水設(shè)施，路面及安全防護(hù)措施進(jìn)行恢復(fù)。施工方案是:采用泡沫混凝土路堤及固角擋墻進(jìn)行塌方路面恢復(fù)。施工材料及主要機(jī)具:發(fā)泡劑，水泥(普通硅酸鹽水泥42．5級或32．5級，還可使用快硬硅酸鹽水泥或硫鋁酸鹽水泥)，一級粉或者二級粉煤灰、礦渣微粉等活性摻合料，發(fā)泡機(jī)，專用水袋，磅秤，手推車，稀釋容器，平鍬，尖鐵鍬，刮杠，木抹子，膠皮水管，鋼絲刷等。

施工流程:1)清理坍塌的松土及其他雜物。在清理松土過程中，必須自上而下一次性清除。2)再將現(xiàn)狀地面挖成臺階狀，陡率不能超過1∶1(見圖3)。3)澆筑泡沫混凝土路堤。4)完善排水系統(tǒng)。

泡沫混凝土施工是一種新型的施工工藝，對施工材料要求較高，要滿足泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度，流動度及氣泡穩(wěn)定性的要求。在施工中，必須高度重視施工原材料的質(zhì)量問題。

在施工中，要注意以下要點(diǎn):1)在泡沫混凝土層原路堤之間鋪墊橫向排水墊層，以利于路堤內(nèi)滯留雨水的排出。2)路基基礎(chǔ)頂部預(yù)留鉚釘，以增強(qiáng)與泡沫混凝土路堤的連接，提高橫向抗滑儲備。3)施工時，采用樁基固角，徹底消除路基整體向外側(cè)發(fā)生位移的可能(見圖4)。4)還可以在泡沫混凝土中加入玻璃纖維型，提高混凝土的抗壓和抗折強(qiáng)度，抑制了早期干縮開裂。5)處理路段與未處理路段路面結(jié)構(gòu)采用臺階式連接，并在接縫處鋪設(shè)聚酯纖維布來提高韌性，防止開裂。6)如填筑體長度大于15 m時，必須設(shè)置變形伸縮縫。7)在施工中，泡沫混凝土澆筑自下而上，澆筑一層，等強(qiáng)度達(dá)到要求后，再澆筑下一層，依此類推。固化前，應(yīng)避免對混凝土的擾動。8)如遇到大雨或者連陰雨時，應(yīng)對未固化的混凝土表層采取遮擋措施。當(dāng)繼續(xù)澆筑時，應(yīng)對經(jīng)雨水浸泡的表層進(jìn)行鏟除后再澆筑。9)施工中做好防水工作，設(shè)置臨時排水設(shè)施。

圖3 高速塌方段使用泡沫混凝土處理現(xiàn)場

圖4 公路塌方段使用泡沫混凝土處理現(xiàn)場

3 泡沫混凝土存在的缺陷

經(jīng)過多年的發(fā)展，泡沫混凝土還存在以下缺陷:1)強(qiáng)度偏低，一般低于2．0 MPa，有的甚至不足1．0 MPa。2)開孔率偏高，影響了泡沫混凝土的保溫性能。3)開裂、吸水，硬化泡沫混凝土表面開裂，導(dǎo)致吸收大量外來水分。

在我國，隨著在科研上投入的不斷增加，泡沫混凝土技術(shù)的迅猛發(fā)展，在克服上述缺陷上取得了巨大成就。如中科筑誠已經(jīng)將500 kg/m3泡沫混凝土的強(qiáng)度提高到2．5 MPa;北京鴻銳嘉已經(jīng)將180 kg級別泡沫混凝土開孔率控制在10%以下。

4 結(jié)語

泡沫混凝土作為一種新型的建筑材料，具有良好的工程應(yīng)用性能。將泡沫混凝土應(yīng)用于路基塌方處理，施工簡單快速，能夠有效提高路基穩(wěn)定性，縮短工程工期，降低工程成本，達(dá)到質(zhì)量保證的效果，還不會產(chǎn)生污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時由于其固有缺陷，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)以下方面的研究:1)進(jìn)一步降低成本，研究更加簡單可靠的泡沫混凝土生產(chǎn)工藝。2)進(jìn)一步研究影響泡沫混凝土性能的因素，著力于提高其強(qiáng)度及控制氣泡開孔率。3)進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

［1］徐仁貴，黃天元．泡沫混凝土在高速公路搶險工程中的應(yīng)用［J］．交通世界，2011(11):35-37．

［2］王娜娜，崔建鑫．泡沫混凝土的研究及其在道路工程中的應(yīng)用［J］．城市建設(shè)理論研究，2012(14):58-60．

［3］呂錫嶺．泡沫混凝土拓寬路基的差異沉降研究［J］．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012(3):59-62．