論述泡沫輕質土裂縫的成因及控制措施

孫健

江蘇鎮江路橋工程有限公司，中國·江蘇 鎮江 212000

1 引言

泡沫輕質土的應用主要是通過機械設備將水泥材料和泡沫相互混合，開展攪拌工作和養護工作之后，最終制作成為輕質多孔的材料，具有一定的環保性能、節能性能、阻燃性能，受到高速公路工程的廣泛應用。但是如果在泡沫輕質土應用的過程中出現裂縫問題，將會導致整體工程項目的穩定性和質量受到危害。因此在實際施工中應按照泡沫輕質土裂縫成因，合理使用裂縫控制的措施和施工技術，確保工程施工效果和水平。

2 泡沫輕質土裂縫成因

2.1 水泥材料應用量過多

水泥是泡沫輕質土中非常重要的原材料之一，對其質量和性能會產生直接影響，而如果水泥的應用數量過多，會導致出現水化熱程度過高的問題，內部溫度和外部溫度的差異性大，在溫度應力的影響之下形成裂縫，再加上泡沫輕質土孔隙率普遍很高，容易出現水分快速蒸發的現象，也可能引發裂縫。如果不能在施工期間嚴格進行水泥應用數量的控制和管理，將會導致裂縫問題更為嚴重，對高速公路工程施工的質量造成危害。

2.2 材料本身抗裂性能低

泡沫輕質土材料本身的韌性很低，抗折的強度較差，在應用期間很可能會由于材料本身缺乏抗裂性能，出現基材裂縫的問題，如果不能嚴格控制，就可能會導致裂縫大面積擴展和延伸，導致高速公路工程的施工質量降低。

2.3 養護工作問題

泡沫輕質土裂縫問題的發生和養護工作問題存在直接聯系，通常情況下在完成施工工作之后，需要開展養護活動，但是如果不能合理進行養護，將會導致結構表面的水分蒸發速度加快，出現一定的拉應力引發嚴重的裂縫問題。

2.4 集料配制不合理

目前在泡沫輕質土施工的過程中由于沒有合理配制集料、粗集料和細集料的比例不合理或是攪拌不均勻，導致泡沫輕質土施工結構的內部空隙規格過大，空隙的內部被水所填充，結構應用期間受到壓力的影響導致孔隙內部水分溢出，就會在外部出現體積收縮的現象，從而引發裂縫問題。現場見圖1。

圖1

3 泡沫輕質土裂縫控制措施

3.1 水泥應用量的控制

為避免水泥水化熱所導致的裂縫現象，應做好材料應用數量的控制工作，可以適當選擇使用火山灰活性摻和料來替代水泥，如粉煤灰材料、礦渣材料、煤矸石材料等，都可以降低裂縫問題的發生率，不會對工程質量產生影響。通過降低水泥材料的應用數量，可以減少水化熱問題所產生的裂縫，同時還能形成滾珠效應，增強材料的流動性，降低水分應用數量，減輕蒸發效應所帶來的影響。對于煤矸石材料而言是采煤期間所排放的廢棄物，會占用很多土地資源，對空氣環境、水體環境造成污染，但是其中所含有的鈣元素、鋁元素、硅元素具備火山灰的活性，在堿性的環境中能夠生成水化硅酸鈣成分與水化鋁酸鈣凝膠成分，不僅能夠幫助工程在施工期間減少水泥的使用量，還能增強結構的強度。而礦渣材料則是在煉鐵期間浮出鐵水水面的熔渣，具備一定的活性，自硬性較高，在相應的細度指標下還能出現水化硬化的現象，提升結構的強度硬度。但是需要注意的是，礦渣材料應用過程中活性最高，粉煤灰材料活性稍低，而對于泡沫輕質土屬于輕質類型的材料，對密度的要求很低，粉煤灰材料的密度能夠滿足要求，因此可以結合高速公路工程項目的情況適當采用粉煤灰材料來替代水泥[1]。現場見圖2、圖3。

圖2

圖3

3.2 材料本身抗裂性能的改進

為提升泡沫輕質土材料本身的抗裂性能，應結合材料的特點，添加植物類型，聚合物類型，納米類型等纖維材料，以此增強整體材料的抗裂水平。

①適當添加植物纖維材料。當前在工程領域中的植物纖維主要就是農作物秸稈，中國是農業大國，農作物秸稈的數量很多，如果隨意進行焚燒或者丟棄將會引發嚴重的環境污染問題，而將植物秸稈纖維添加到泡沫輕質土材料中，就能夠增強結構的抗壓強度，例如：在泡沫輕質土材料中設置稻稈纖維，纖維長度為毫米，并且添加數量為3%的情況下，能夠最高程度上提升材料的抗裂性能。但是由于秸稈夾層內部存在木素成分、半纖維素成分與低聚糖成分，堿性環境會導致水泥出現緩凝的現象，最終形成很多孔隙結構，形成泡沫穿并的影響作用，使得孔隙結構不能符合標準要求，整體材料的強度和應用壽命降低，在此情況下就可以通過凝膠乳液提前進行農作物秸稈纖維的處理，增強耐堿侵蝕的性能，縮短凝結的時間周期長度。

②將聚合纖維添加到泡沫輕質土的材料中，能夠改善抗裂縫的性能，如添加聚丙烯類型、聚乙烯醇類型的聚合物纖維，對于聚丙烯纖維而言是目前市場領域中常見的塑料，具有成本低、拉伸強度高、彈性模量均勻的優勢，但是應用在泡沫輕質土中很容易出現結團的現象，所以必須要嚴格控制纖維的直徑與長度，確保能夠發揮其提升泡沫輕質土強度的作用。而聚乙烯醇纖維材料是將聚乙烯醇作為主要部分所制作合成的纖維，具備很高的機械強度、耐酸堿腐蝕的性能良好，分散性較高，能夠和水泥材料之間良好粘結，將其設置在泡沫輕質土中可以很大程度上提升結構的韌性，但是由于材料具備一定的吸水性能，會導致最終所制作的結構應用強度和效果降低，所以應結合實際情況將聚乙烯醇材料和粉煤灰材料相互整合，不僅能夠發揮聚乙烯醇纖維的提升結構韌性作用，還能借助粉煤灰材料的滾珠效應增強強度。

③合理添加碳纖維材料。對于此類材料而言，主要就是將片狀石墨，微晶等各類有機纖維，沿著纖維的軸向進行堆砌所制作，在碳化處理和石墨化處理之后獲得微晶石墨材料，與玻璃纖維材料相比彈性模量高出三倍左右，密度非常低，疲勞性能和耐腐蝕性能較高，適合應用在泡沫輕質土的施工中能夠大幅度提升結構的強度和韌性。

④適當添加納米纖維材料。以上所提出的纖維材料都屬于毫米級別，而對于泡沫輕質土而言其中存在很多細小的裂縫，使用納米纖維材料就可以幫助改善結構強度和質量，例如：將納米纖維材料和聚丙烯纖維材料相互整合應用在泡沫輕質土施工中，可以拓寬增強韌度的范圍，比單純使用聚丙烯纖維材料的增強韌度效果高很多，在納米纖維添加數量在0.5%左右的情況下，還能改善拌合物的早期水化性能和流動性能[2]。

3.3 強化養護工作力度

完成泡沫輕質土的施工工作之后，應制定完善的養護工作計劃方案，首先，施工之后立即在結構表面區域均勻涂抹防水劑材料，同時，還需設置鐵絲網或是防裂網，避免出現結構開裂的問題。其次，強化早期的保水力度，在結構外部覆蓋塑料薄膜，預防表面區域水分蒸發速度過快出現干縮裂縫。如果是夏季高溫環境施工，就要經常在結構表面灑水，減少結構內部和外部溫度差異性，避免出現溫度裂縫的現象[3]。

3.4 集料的合理配制

為預防因為集料不合理配制出現裂縫，應在施工之前進行不同集料配合比的試驗分析，按照泡沫輕質土的質量要求明確粗集料和細集料的應用數量、做好攪拌工作，使得泡沫輕質土的水灰比參數、密度參數等控制在標準范圍之內，避免出現裂縫問題和質量缺陷。

4 結語

綜上所述，高速公路工程施工過程中泡沫輕質土裂縫問題的成因就是沒有嚴格控制水泥材料的應用數量，泡沫輕質土材料本身抗裂性能很低，缺乏完善的養護工作模式，集料的配制缺少科學性，最終引發不同類型的裂縫問題。因此在高速公路工程施工過程中應按照裂縫的成因，合理進行泡沫輕質土集料的配制、水泥數量的控制，強化養護的力度，利用添加纖維材料改善材料本身的抗裂性能。