泡沫輕質(zhì)材料在市政工程中的應(yīng)用分析

王作文

摘 要：作為一種新型填筑材料，泡沫輕質(zhì)材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高流動(dòng)性、固化后的自立性、施工方便的特點(diǎn)。文章結(jié)合工程實(shí)例從施工工藝、配合比參數(shù)等方面介紹了泡沫輕質(zhì)材料在市政工程中的施工技術(shù)，以期為類似工程的施工提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：泡沫輕質(zhì)材料；形成原理及特性施工方法及工藝

氣泡混合輕質(zhì)土是按照一定的比例將水泥、水和氣泡經(jīng)充分混合攪拌凝固后所形成的一種輕型混合材料。氣泡混合輕質(zhì)土具有容重小，強(qiáng)度和容重可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)調(diào)整，施工性好，固化后可以自立，滲透性和吸水性低，導(dǎo)熱系數(shù)小，耐震、隔熱、隔音及抗凍融性能強(qiáng)，與水泥混凝土材料有同等的耐久性等優(yōu)點(diǎn)。在軟基處理、道路加寬、橋臺(tái)臺(tái)背回填以及擋土墻回填等方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1 泡沫輕質(zhì)材料概述

泡沫輕質(zhì)材料是“用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必須組分水泥基膠凝材料、水及可選組分集料、摻和料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學(xué)作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料”。類似的材料有日本的“氣泡輕量土”，國內(nèi)的“泡沫混凝土”等。就硬化成型的過程而言，泡沫輕質(zhì)材料、氣泡混合輕質(zhì)土與泡沫混凝土并無本質(zhì)區(qū)別。但泡沫輕質(zhì)材料的原材料（如集料及摻和料）可用范圍更廣，力學(xué)性能介于土與混凝土之間，使用功能更側(cè)重于替代常規(guī)土或砂（不是作為混凝土）用于各種填充或充填。

2 泡沫輕質(zhì)材料特征

2.1 輕質(zhì)性

輕質(zhì)性是現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料最顯著的特性，與幾種常規(guī)土建材料相比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的容重相對要低。

2.2 容重和強(qiáng)度可調(diào)節(jié)性

調(diào)整現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的組成成份比例，即調(diào)整配合比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的容重和強(qiáng)度可根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)。工程上，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的容重一般可在3～12kN/m3之間調(diào)節(jié)；而無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的調(diào)節(jié)范圍為0.3～5.0MPa。作為土工填筑材料，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度通常控制在0.3～1.2MPa。

2.3 良好的施工性

現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料的流動(dòng)性高，可通過軟管泵送，現(xiàn)場施工澆注點(diǎn)與制作點(diǎn)可分離，且澆注點(diǎn)占的施工空間極小，可在狹小空間內(nèi)施工。當(dāng)作為路基填筑的替代材料時(shí)，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料澆注施工無須振搗碾壓，施工便捷高效。

2.4 良好的環(huán)保特性

可大量利用粉煤灰等工業(yè)廢渣做原材料，促進(jìn)資源的再生利用，有利于環(huán)保；與土工泡沫塑料相比，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料屬無機(jī)質(zhì)材料，無論用于地上，地下工程，其對環(huán)境均無污染作用，環(huán)保優(yōu)勢明顯。

3 泡沫輕質(zhì)材料在市政工程中的應(yīng)用

某大道舊路修建于2007年，為雙向四車道。2014年進(jìn)行改擴(kuò)建，拓寬為雙向六車道。由于舊路經(jīng)長時(shí)間通車，沉降基礎(chǔ)穩(wěn)定，控制新、舊路基沉降差是該工程的關(guān)鍵技術(shù)。建設(shè)單位組織次專家進(jìn)行論證后，決定對路基兩側(cè)加寬段及結(jié)構(gòu)物兩側(cè)回填采用泡沫輕質(zhì)材料回填處理。

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 拌合站場地建設(shè)。（1）按照設(shè)備的尺寸及布置圖，對主機(jī)、泵、發(fā)泡裝置等關(guān)鍵設(shè)備的擺放場地，采用C20混凝土進(jìn)行硬化處理。設(shè)置排水溝，保證整個(gè)場地的水平，并排水順暢；（2）用紅磚砌筑20m3蓄水池和兩級(jí)排污沉淀池；（3）根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)用水和功率等要求，計(jì)算好水管的大小和電纜的規(guī)格，安裝水電等設(shè)施，供水能力在20噸/小時(shí)以上，電的安裝功率為120KW。

3.1.2 施工場地準(zhǔn)備。（1）打壩、排水、清淤進(jìn)行臺(tái)背泡沫輕質(zhì)材料路基基槽的整平碾壓施工，做好防、排水工程等施工準(zhǔn)備工作?；坶_挖邊坡坡比除設(shè)計(jì)明確規(guī)定的外，其余坡比應(yīng)控制在1：0.8～1：1范圍內(nèi)。（2）填筑50cm山皮土，整平碾壓完鋪設(shè)防滲土工膜。（3）施工保護(hù)面板使泡沫土施工區(qū)域形成封閉的澆筑區(qū)域。（4）施工前，應(yīng)清除澆筑區(qū)基底雜物，尤其應(yīng)排清基底的積水。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)要求濕容重≤6.0kN/m3；200mm≥流動(dòng)值≥160mm；泡沫標(biāo)準(zhǔn)密度50kg/m3。消泡試驗(yàn)泡沫輕質(zhì)材料濕密度增加率不超過10%。

配合比強(qiáng)度試驗(yàn)試塊采用10cm×10cm×10cm立方體試塊?？箟簭?qiáng)度試驗(yàn)方法同普通混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)方法，但要求壓力機(jī)采用小量程砂漿壓力機(jī)進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，且強(qiáng)度結(jié)果不做尺寸折減。28天齡期抗壓強(qiáng)度等級(jí)0.8MPa。

泡沫輕質(zhì)材料試配強(qiáng)度應(yīng)滿足下式要求：

qu≥1.05qc

式中，qu―泡沫輕質(zhì)材料試配強(qiáng)度（MPa）；qc―泡沫輕質(zhì)材料試配強(qiáng)度（MPa）。

試配試驗(yàn)時(shí)，經(jīng)濕密度、流值和消泡試驗(yàn)符合要求后，再制取試件進(jìn)行養(yǎng)護(hù)做抗壓試驗(yàn)。當(dāng)消泡試驗(yàn)確定的濕密度增加率無法滿足要求時(shí)，應(yīng)調(diào)整發(fā)泡劑的稀釋倍數(shù)或種類，或調(diào)整配合比組成材料的種類和用量，重新進(jìn)度試配試驗(yàn)。經(jīng)試配，選定本工程施工配合比，如下表：

3.3 施工工藝及方法

泡沫輕質(zhì)材料的生產(chǎn)流程：泡沫的生成→水泥漿或水泥砂漿的制備→泡沫輕質(zhì)材料的生成即泡沫與水泥（砂）漿的混合。

泡沫輕質(zhì)材料的現(xiàn)場施工流程：基層清理 → 按設(shè)計(jì)要求支好模板 → 澆水濕潤 →泡沫砼澆筑 →養(yǎng)護(hù) → 檢驗(yàn)和成品保護(hù)。

（1）模板，施工時(shí)，為了防止泡沫輕質(zhì)材料的溢出，施工中模板之間，模板與地基之間的間隙應(yīng)盡量消除填塞密實(shí)，必要部位采用防水土工膜進(jìn)行封堵。（2）輸送，泡沫輕質(zhì)材料在由管道或泵管輸送的過程中消解量是極小的，針對本工程的特點(diǎn)，采用移站施工，管道進(jìn)行泵送。（3）澆筑，泡沫輕質(zhì)材料中氣泡既有獨(dú)立細(xì)微的特點(diǎn)，也具有分散性。為減少氣泡的消解及材料分離現(xiàn)象，施工過程中要避免過度振動(dòng)，并且要控制好澆筑厚度宜為0.6m每層。（4）養(yǎng)護(hù)，泡沫輕質(zhì)材料澆筑完成后為了防止由于急速干燥而產(chǎn)生裂縫，固化后需要在表面覆蓋塑料薄膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

4 工程效益分析

采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料可以降低市政施工綜合成本，縮短引道施工周期，降低道路沉降，提高工程質(zhì)量，還減少施工對城市的污染。（1）加快了施工工期，若采用水泥攪拌樁復(fù)合路基結(jié)構(gòu)形式，施工周期大約為3個(gè)月，而采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料，施工周期僅為28天；（2）降低了綜合成本，采用水泥攪拌樁復(fù)合路基結(jié)構(gòu)形式，施工總成本約為179萬，而采用現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料，施工總成本為120萬，節(jié)約59萬，若優(yōu)化擋土墻及臺(tái)背設(shè)計(jì)后，成本會(huì)進(jìn)一步降低。（3）質(zhì)量穩(wěn)定，采用泡沫輕質(zhì)材料后，路基無沉降，也無滲水現(xiàn)象，提高了耐久性。（4）對環(huán)境影響小，現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)材料采用商品水泥漿，現(xiàn)場加氣泡后進(jìn)行澆注，避免了水泥漿現(xiàn)場攪拌與灰土拌合、攤鋪及碾壓，對現(xiàn)場施工環(huán)境造成的影響降到了最低。

參考文獻(xiàn)

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