橋臺(tái)路基施工中的泡沫輕質(zhì)土施工技術(shù)

申佳明 劉正新 蔡富睛

中建八局第二建設(shè)有限公司，中國·山東 濟(jì)南 250000

1 引言

泡沫輕質(zhì)土主要是一種泡沫形態(tài)的土體，容重比較輕。在制作過程中，按照把發(fā)泡劑放在水溶液中，形成泡沫之后與水泥基膠凝材料、水、集料、添加劑、摻合料等進(jìn)行混合攪拌，在物理、化學(xué)作用下逐漸硬化，從而形成輕質(zhì)材料。該土體具有較強(qiáng)的耐久性，剛度較大，而且環(huán)保性、透氣性較高，在路基填筑工程中作為主要的回填材料得到了廣泛應(yīng)用。本文主要對(duì)泡沫輕質(zhì)土在橋臺(tái)路基工程中的施工技術(shù)進(jìn)行探究。

2 泡沫輕質(zhì)土概述

2.1 成分構(gòu)成

①凝膠材料。該材料主要包含主劑、輔劑，前者可以對(duì)土體骨架起到良好的固結(jié)、加強(qiáng)功能，后者可以對(duì)其產(chǎn)生良好的催化、早凝功能。主劑類型主要包含普通硅酸鹽、火山灰硅酸鹽、礦渣硅酸鹽等水泥，它們可以對(duì)土體內(nèi)的水分子產(chǎn)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生的物質(zhì)能夠在黏土顆粒作用下，進(jìn)行離子交換，生成硬質(zhì)固化物，實(shí)現(xiàn)對(duì)土體的加固作用；輔劑主要包含粉煤灰、石灰粉、硅粉等，可以對(duì)主劑的使用量進(jìn)行控制，從而減少成本[1]。

②發(fā)泡劑。把一定劑量的發(fā)泡劑放入到水溶液內(nèi)，并將其與壓縮空氣一起置入到發(fā)泡劑內(nèi)，在物理、化學(xué)作用下，形成表面活性劑等泡沫物質(zhì)。該物質(zhì)的表面張力較小，其液膜表面主要以電子層排列方式呈現(xiàn)。為了保障施工質(zhì)量，需要優(yōu)化發(fā)泡工藝，保障泡沫的均勻性和穩(wěn)定性。主要使用的發(fā)泡劑有植物性、動(dòng)物性、混合型等發(fā)泡劑。

③細(xì)骨料。細(xì)骨料主要以優(yōu)質(zhì)砂為主，但是為了減少施工成本，往往因地制宜，對(duì)現(xiàn)場的河砂、石灰石粉、碎石粉等廢棄土進(jìn)行廢物利用，制作成細(xì)骨料。為了保障其材料的單軸抗壓強(qiáng)度、擴(kuò)散速度滿足設(shè)計(jì)要求，需要開展重復(fù)性的試驗(yàn)對(duì)材料的性能進(jìn)行檢測，直到其適應(yīng)施工要求標(biāo)準(zhǔn)值。

2.2 特性分析

①輕質(zhì)性。泡沫輕質(zhì)土主要是由很多微小膠質(zhì)氣泡群構(gòu)成，整體容重不大。此外，可以結(jié)合具體的施工要求，對(duì)氣泡率進(jìn)行調(diào)整，從而改變其膠凝材料含量，使其總體容重滿足施工要求。但是在施工時(shí)，如果出現(xiàn)消泡、縮泡以及硬化過程中吸水現(xiàn)象，都是使其容重、密度變大。

②流動(dòng)性較高。該材料內(nèi)沒有加入粗集料，流動(dòng)性較高，通過還可以調(diào)整其水灰比改變其流動(dòng)性，并可以利用軟管進(jìn)行泵送使用，輸送距離較遠(yuǎn)，為澆筑施工提供便利。

③密實(shí)性特點(diǎn)，輕質(zhì)土具有較高的吸水性能，當(dāng)吸收一定的水量之后，其密實(shí)度增加，因此如果施工區(qū)域降水量較高，需要采取一定的防水措施。

④自立性。這是一種水泥類材料，在完成初凝之后，會(huì)逐漸硬化，呈現(xiàn)超固結(jié)狀態(tài)。這種情況降低混凝土對(duì)擋土墻的側(cè)壓力，實(shí)現(xiàn)垂直填筑[2]。

⑤耐久性，泡沫輕質(zhì)土是一種水泥材料，其強(qiáng)度性能比較高，不會(huì)受到凍融循環(huán)、干濕循環(huán)的影響，使用壽命比較長，耐久性較好，可以有效控制公路工程運(yùn)維成本。

⑥單軸抗壓強(qiáng)度較高。泡沫輕質(zhì)土的粘聚力較強(qiáng)，但是如果其材料中的摻假比例越大，其抗壓強(qiáng)度逐漸減小。其強(qiáng)度參數(shù)主要受到各種因素的影響，如水泥標(biāo)號(hào)、養(yǎng)護(hù)溫度、使用年數(shù)等。

因此，為了進(jìn)一步提升泡沫輕質(zhì)土抗壓強(qiáng)度，延長公路使用壽命，需要選擇較高的水泥標(biāo)號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行按時(shí)養(yǎng)護(hù)管理，確保養(yǎng)護(hù)溫度的適宜性。

3 泡沫輕質(zhì)土在橋臺(tái)路基施工中的應(yīng)用實(shí)踐

泡沫輕質(zhì)土在橋臺(tái)路基工程中的施工工藝流程，如圖1所示。

圖1 泡沫輕質(zhì)土在橋臺(tái)路基施工中的應(yīng)用流程

3.1 原材料配比的合理控制

為了進(jìn)一步提升泡沫輕質(zhì)土的使用性能，強(qiáng)化其對(duì)環(huán)境的抵抗能力，要選擇合適的型號(hào)的活性發(fā)泡劑。要對(duì)該活性發(fā)泡劑靜置1 小時(shí)，如果其氣泡群沉降量不超過五毫米，泌水量在25 毫升以下，且泡沫較為細(xì)密，才能進(jìn)行施工使用。通常情況下，選擇普通硅酸鹽水泥，并按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)性配比。要進(jìn)行科學(xué)合理的消泡試驗(yàn)，保障濕密度增大率在百分之十內(nèi)，混凝土沉降量較低，沒有出現(xiàn)材料離析現(xiàn)象。[3]同時(shí)，需要進(jìn)行配合比試驗(yàn)，制作立體試塊，并利用壓力機(jī)開展抗壓強(qiáng)度測定，確保其強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 做好施工前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行橋臺(tái)路基施工之前，需要結(jié)合各種要素進(jìn)行綜合性分析，如工期、現(xiàn)場情況、施工水平等，從而制定合理的施工組織規(guī)劃，對(duì)澆筑區(qū)域、澆筑層進(jìn)行合理劃分，保障澆筑施工的規(guī)范性開展。在完成路基開挖工序之后，需要對(duì)基底進(jìn)行全面清理，避免出現(xiàn)雜物、積水等，并鋪設(shè)一定碎石墊層，鋪設(shè)透水土工布，防止基坑積水，并利用一定型號(hào)的碾壓機(jī)對(duì)基底土層進(jìn)行碾壓，直到其壓實(shí)度達(dá)到80%；要結(jié)合設(shè)計(jì)要求安裝臨時(shí)模板，并確保模板與模板之間拼裝緊密性，避免出現(xiàn)漏漿問題；結(jié)合設(shè)計(jì)要求稱量發(fā)泡劑，并加入一定的清水，形成水稀釋液，與壓縮空氣儀器置入發(fā)泡劑，形成泡沫；在泡沫輕質(zhì)土制作過程中，一般需要拌合站對(duì)水泥漿進(jìn)行統(tǒng)一供應(yīng)，并確保水稱量符合流量標(biāo)準(zhǔn)要求。[4]在具體制作之前，需要對(duì)水泥材料進(jìn)行消泡試驗(yàn)，確保其濕密度符合設(shè)計(jì)要求后才能進(jìn)行使用；要保障水泥漿制作過程的連續(xù)性，避免出現(xiàn)較長的中間間隔，容易引起局部消泡和初凝問題；利用泵送的方式把水泥漿液運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，并結(jié)合施工要求對(duì)其進(jìn)行重復(fù)攪拌，避免出現(xiàn)顆粒物，在出料時(shí)利用濾網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行過濾；當(dāng)把對(duì)氣泡加壓后，將其與水泥漿液進(jìn)行混合，形成泡沫輕質(zhì)土，在施工使用之前，需要結(jié)合具體的施工要求，對(duì)材料參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保其流量、濕密度滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 現(xiàn)場澆筑施工

一般情況下，在對(duì)泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行現(xiàn)場澆筑時(shí)，為了保障澆筑施工質(zhì)量，要分層澆筑，單個(gè)澆筑區(qū)域頂面面積控制在400 平方米以下，澆筑區(qū)長軸控制在20 米以內(nèi)；要在縱向每隔15 米設(shè)置一條沉降縫，可以選擇一定厚度的聚苯乙烯板作為材料進(jìn)行施工；每層澆筑厚度不超過一米，確保上層水泥漿液完成初凝后才能對(duì)下層開始澆筑；要對(duì)每一層澆筑的時(shí)間進(jìn)行合理掌控，限制在初凝時(shí)間之內(nèi)從長軸一段逐漸延伸且一次性完成澆筑。[5]在現(xiàn)場澆筑時(shí)，要對(duì)澆筑管進(jìn)行前后依次前移，盡量避免左右移動(dòng)，并把出料口設(shè)置在泡沫輕質(zhì)土下部。如果施工環(huán)境溫度較高超過15 攝氏度，每層間隔澆筑時(shí)間控制在8 小時(shí)左右；如果溫度在15 攝氏度以下，間隔時(shí)間在12 小時(shí)左右。

3.4 成品養(yǎng)護(hù)管理

在對(duì)泡沫輕質(zhì)土澆筑完成之后，等到其硬化成型后，需要安排專業(yè)人員對(duì)其進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，避免其在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前受到外力損壞。要對(duì)成品進(jìn)行定期隨機(jī)的性能檢驗(yàn)，確保其試件準(zhǔn)干密度控制在濕密度標(biāo)準(zhǔn)值；如果泡沫輕質(zhì)土到達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，需要在其表面覆蓋塑料薄膜，避免降雨引起消泡問題；并進(jìn)行定期灑水，避免其水分蒸發(fā)過快，引起表面裂縫；通常情況下要持續(xù)性養(yǎng)護(hù)管理一周以上，確保其強(qiáng)度都達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值后才能開展路面結(jié)構(gòu)層的施工[6]。

4 結(jié)語

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土因此輕質(zhì)性、耐久性等優(yōu)勢在公路橋臺(tái)路基施工中發(fā)揮了極大的作用效果。在實(shí)際使用中，因其剛度較高，土質(zhì)較輕，可以減少填土荷載，可以有效緩解工后沉降、橋頭跳車問題。泡沫輕質(zhì)土施工操作較為簡便，施工周期較短，可以對(duì)整體的施工成本進(jìn)行有效控制，對(duì)于提升橋臺(tái)路基施工質(zhì)量大有幫助。