泡沫輕質土施工技術探討

張偉

摘要：文章闡述了泡沫輕質土形成的原理及優勢，分析了泡沫輕質土在公路施工中的應用技術，以期為相關泡沫輕質土施工工程提供參考。

關鍵詞：泡沫輕質土;特性;優勢;施工技術

中圖分類號：U415.6 文獻標識碼：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.021

文章編號：1673-4874（2019）09-0073-02

0引言

近年來，我國基礎建設蓬勃發展，工程的建設除了需要優良的建筑材料外，還需要采取先進的施工技術。泡沫輕質土是一種具有優良性能的材料，該材料的應用在國外已經有長達幾十年的歷史，但是我國直到2002年才全面引入這種材料。泡沫輕質土材料一進入中國市場，就憑借其優良的性能迅速占領了市場。到目前為止，泡沫輕質土材料已經得到我國建筑、公路建設行業的推崇和認可，成為了一種廣為人知的新型施工材料，在北京、天津、廣東等地占據的市場份額非常大。

1泡沫輕質土形成原理及優勢

1.1泡沫輕質土形成原理

泡沫輕質工的形成原理相對比較復雜，首先要采取一定的物理方法，將發泡劑的水溶液制成泡沫的狀態。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異的性能，在攪拌時往往也會添加一些輔助材料。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行硬化.關于制造材料尤其應該注意的是，主劑和輔劑的用途是不一樣的。主劑的主要作用是對膠片混合物起到凝固的作用，從而可以加強材料的物理強度;而輔料一般起到的是催化劑的作用。實際上，其制造工藝是比較復雜的，要經過一系列復雜的物理化學變化，此處不作詳細闡述。

輕質泡沫土之所以具備質輕的特點，是因為在該材料的內部有大量的細微的空氣泡的存在，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。根據基礎物理知識可知，液體的表面是具有張力的，正是由于這種張力的存在，導致液體的表面總是呈現自主的收縮趨勢。一般來說，處于純靜狀態的液體，即使是通過強有力的攪拌也不會產生過多的泡沫.因為當液體處于純靜狀態下時，通過攪拌形成的泡沫會由于表面張力的原因而融合在一起。這種融合是自發的，所以最終所有的泡沫都會融合在一起，其宏觀上呈現的狀態就是沒有形成足夠的泡沫。而輕質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為在溶液中加入了一種特殊的物質。這種物質可以降低液體表面的張力，同時提高氣泡的機械強度。這樣，當兩個氣泡相撞時，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，繼續攪拌即可獲得泡沫輕質工混合材料。

1.2 泡沫輕質土的優勢

作為新型輕質填土環保材料，泡沫輕質土有效地避免了其他傳統建筑材料存在的弊端.以下為該材料具備的一些優點：

（1）泡沫輕質土的物理特性比較特殊。其物理強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束后沉降的問題。同時，泡沫輕質工的質量比較小，在需要進行基底處理的位置處，因其輕質性可顯著降低基底應力。

（2）泡沫輕質土另一個顯著優點是具備高流動性，使得施工便捷高效，大幅度縮短施工工期。這主要體現在：

①常規填料需要填筑施工便道，需要施工空間，消耗的時間和材料都很多;而泡沫輕質工的準備時間比較短，運輸難度比較低。其可以通過運輸管道借助泵來進行運送，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泡沫輕質土施工具有連續性，施工過程中不存在間斷性，因此可以進行連續作業，不存在碾壓，所以沒有間斷施工進行路基填筑的過程。

③制造和檢驗時間較短。一般來說，傳統的路基填筑材料在施工結束后一直到檢測合格，再等待其沉降穩定，一般都需要半年以上，而使用泡沫輕質土的耗時明顯短得多。

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

（4）用傳統填料進行填充時，工程具有一定的隱蔽性，所以工程的質量得不到保障，檢驗的難度也比較大;而使用泡沫輕質工進行施工屬于非隱蔽性工程，結果易于檢測，質量也有保障。

（5）泡沫輕質工具有環保性。現澆泡沫輕質工采用攪拌站攪拌水泥漿，運輸至現場加氣泡后進行澆筑，對現場施工環境造成的影響降到了最低。

（6）泡沫輕質工具有經濟性，其綜合成本低，相較于水泥攪拌樁等復合路基結構形式具有良好的經濟優勢。

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

2施工設計情況

（1）在泡沫輕質土填充層的最上面應該鋪設一層金屬網，另外加一層HDPE工膜，其作用是防止泥土的滲入。該工膜的鋪設厚度一般為0.5mm。

（2）鋪設在泡沫輕質土頂部的金屬網一般選用鍍鋅的鐵絲網。

（3）泡沫輕質土在施工時不能一次性澆筑完畢，需要分層進行澆筑。每一層的厚度應≤1m。在對泡沫輕質工進行澆筑時，要事先預置一根軟管，軟管的材料根據實際情況來確定。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施工準備工作

3.1施工配合比試配試驗

（1）當原材料的質量經過檢查且合格之后方可進行配合比試配試驗。

（2）在原材料檢驗合格后，還要進行兩次實驗。第一次為消泡試驗，消泡實驗的目的是確定濕密度增加率和沉陷距離。只有當這兩個參數達到要求后，才可以進行第二步實驗，即進行抗壓強度實驗。

（3）在進行抗壓強度試驗的時候，選用的試塊體積為1000cm的標準立方體。該材料的抗壓實驗方案和普通混凝土是一樣的。

3.2澆筑前場地驗收

（1）在進行澆筑前場地驗收時，首先應保證澆筑的基底處沒有可見的積水。

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

4 施工工藝流程（見圖1）

5 施工要求

5.1泡沫的生成

泡沫的生產主要依賴發泡劑，在對發泡劑進行一定比例的稀釋后，向稀釋液里通入壓縮空氣即可。混合液內不應該有雜質有機物和油污等。這些物質會影響泡沫輕質土的性能。

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場現制現用，做到防止水泥漿凝固即可。

5.3泡沫與水泥（砂）漿的混合

輕質土是由生成的氣泡加入水泥漿制作而成的，施工過程中應對其參數進行調整。

5.4模板的安裝

根據施工圖紙以及輕質土的特性，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在地面上的方木進行加固。輕質土在進行澆筑的時候應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間>120min。為保證施工質量，并考慮施工因素，輕質土澆筑的時間也是需要進行嚴格控制的。一般來說每個分區分塊的澆筑時間應≤1.5h，以確保澆筑工作在澆筑材料凝固之前完成.除此之外，該材料在進行澆筑施工時還應該注意以下幾點：

（1）在進行泡沫輕質土的澆筑工作之前，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，在施工前首先要對基底工進行一定程度的碾壓，以確保壓實度>80%。

（2）泡沫輕質工在進行分層澆筑時，一般每一層的厚度標準是≤0.5m.如果是同一區段的施工，那么同一區段上要同時進行澆筑。除此之外還要注意施工期內的氣溫，以此來控制澆筑時長。如果現場氣溫>15℃，那么兩次澆筑的時間間隔>8h，<12h。

（3）澆筑時，如遇施工現場有降雨，則要立即停止澆筑施工，并且做好防水措施。

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

（5）澆筑過程中，澆筑管一般不能隨意移動。如遇特殊情況需要對澆筑管進行移動，那么要按照一定的移動順序操作.合理的移動順序為：只進行前后移動而不采取左右移動，以防止移動過程中對澆筑好的部分造成損壞。

（6）輕質土澆筑完后應將表面掃平。

（7）為防止對澆筑好的部分造成形變，不能在未固化的泡沫輕質土上放置重物.

5.6 金屬網及防滲土工膜的鋪設

（1）泡沫輕質土頂部要鋪設兩層其他材料，一層是金屬網，一層是防滲土工膜。金屬網在下，防滲工工膜在上。

（2）在對金屬網進行鋪設時，應有一定的形狀要求。首先要用硬U形釘來固定鋪設的位置，然后再進行正式的鋪設.鋪設的縱向長度為2m左右，橫向寬度為1.0m左右。

（3）防滲土工膜和金屬網都應該采取橫向鋪設的方法。

5.7 泡沫輕質土性能指標（見表1）

5.8施工問題及質量控制措施

根據本次泡沫輕質土施工經驗及泡沫輕質土的特性，總結出以下幾點泡沫輕質土極易出現的施工問題及相應的質量控制措施：

（1）泡沫輕質工施工中某些澆筑層比其他澆筑層疏松，強度偏低，存在軟弱夾層現象;同時對于同一澆筑層，某些部分強度極低，存在軟弱透鏡體現象。這些現象出現的原因是：在施工過程中由于某些因素導致濕密度不均勻。為了防止此類情況的出現，應該規范施工步驟，對混合漿液進行多次濕密度檢測，選擇合乎標準的漿液進行施工，使施工質量達到要求。

（2）在用泡沫輕質土進行澆筑的過程中，如果在工程體的內部出現了一定量的剪切裂縫，那么說明在同一澆筑層的澆筑時間過長。為了避免此類現象，應根據現場機械、人員、施工作業面等情況分區塊澆筑，保證分區分塊方量在90min以內能夠澆筑完畢。

（3）如果泡沫輕質土澆筑后的表面出現了明顯的沉陷或者開裂的情況，主要是因為澆筑過程中出現消泡問題，造成上層泡沫輕質工沉降開裂。此類問題的存在會影響公路工程的質量，對路堤的穩定性造成不可逆轉的危害，極易在完工后造成路基失穩開裂。為了避免這類情況，需要在澆筑施工中嚴格控制泡沫質量，并嚴格按照要求進行抽查。同時，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工中。如遇到下雨情況，應馬上停止澆筑，并覆蓋好剛澆好的泡沫輕質土，避免雨水消泡。輕質土澆筑完后需要在表面掃平。掃平時應盡量使澆筑口保持水平，并使澆筑口離當前澆筑泡沫輕質土表面盡可能低，避免過高泡沫輕質土對表面形成;中擊力，造成表面不平和空洞現象。

（4）成品保護措施。泡沫輕質工完成澆筑之后的一段時間里，由于其還沒有完全固化，所以在受到外界的壓力時往往會產生一定程度的形變。因此，不可在未完全固化的泡沫輕質土表面堆放重物，也不可在其表面上走動。如果由于某些特殊情況，施工人員必須進入施工現場時，應該在其表面墊上一層稍厚的墊板。在氣溫較高的夏季進行澆筑時，由于溫度過高，所以澆筑體的水化溫度也高，此時往往容易產生溫度縫隙.表面的泡沫輕質土層會由于水分的過快蒸發導致強度削弱。在每一層的泡沫輕質工完成澆筑之后都應該鋪設塑料薄膜來保持表面水分，對表面層進行養護。在完成最后一層的澆筑工作后，保養的時間應該>7d。對于道路表面的泡沫輕質土層，在完成施工后，其養護周期要長于一般的建筑物，以確保工程質量。

6 結語

綜上所述，泡沫輕質土是一種性能十分優良的澆筑材料，在道路施工、橋梁架設、房屋建筑等領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格較高的地方應用的程度更加廣泛，其優越性的體現更加明顯。可以預見，在未來的公路工程施工中，對該材料的性能要求會越來越高。為了應對市場的需求，泡沫輕質土應在一些方面進行改良，以在未來的公路建設中發揮出越來越重要的作用。