张伟

摘要：文章阐述了泡沫轻质土形成的原理及优势，分析了泡沫轻质土在公路施工中的应用技术，以期为相关泡沫轻质土施工工程提供参考。

关键词：泡沫轻质土;特性;优势;施工技术

中图分类号：U415.6 文献标识码：A

DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.09.021

文章编号：1673-4874（2019）09-0073-02

0引言

近年来，我国基础建设蓬勃发展，工程的建设除了需要优良的建筑材料外，还需要采取先进的施工技术。泡沫轻质土是一种具有优良性能的材料，该材料的应用在国外已经有长达几十年的历史，但是我国直到2002年才全面引入这种材料。泡沫轻质土材料一进入中国市场，就凭借其优良的性能迅速占领了市场。到目前为止，泡沫轻质土材料已经得到我国建筑、公路建设行业的推崇和认可，成为了一种广为人知的新型施工材料，在北京、天津、广东等地占据的市场份额非常大。

1泡沫轻质土形成原理及优势

1.1泡沫轻质土形成原理

泡沫轻质工的形成原理相对比较复杂，首先要采取一定的物理方法，将发泡剂的水溶液制成泡沫的状态。然后，添加一定比例的水泥基胶凝材料和水加入搅拌。一般来说，为了使材料具备更加优异的性能，在搅拌时往往也会添加一些辅助材料。常用的辅助材料有掺合料、外加剂等。再次，将搅拌后的混合物通过一定的方法进行硬化.关于制造材料尤其应该注意的是，主剂和辅剂的用途是不一样的。主剂的主要作用是对胶片混合物起到凝固的作用，从而可以加强材料的物理强度;而辅料一般起到的是催化剂的作用。实际上，其制造工艺是比较复杂的，要经过一系列复杂的物理化学变化，此处不作详细阐述。

轻质泡沫土之所以具备质轻的特点，是因为在该材料的内部有大量的细微的空气泡的存在，这种空气泡是一种特殊的分散系，气泡和气泡之间的隔离物为液体薄膜。根据基础物理知识可知，液体的表面是具有张力的，正是由于这种张力的存在，导致液体的表面总是呈现自主的收缩趋势。一般来说，处于纯静状态的液体，即使是通过强有力的搅拌也不会产生过多的泡沫.因为当液体处于纯静状态下时，通过搅拌形成的泡沫会由于表面张力的原因而融合在一起。这种融合是自发的，所以最终所有的泡沫都会融合在一起，其宏观上呈现的状态就是没有形成足够的泡沫。而輕质泡沫土中的气泡是在搅拌的过程中形成的，之所以可以形成大量的泡沫是因为在溶液中加入了一种特殊的物质。这种物质可以降低液体表面的张力，同时提高气泡的机械强度。这样，当两个气泡相撞时，就可以有效地避免气泡破裂。随后，在形成了大量气泡的混合液中投入水泥和其他材料，继续搅拌即可获得泡沫轻质工混合材料。

1.2 泡沫轻质土的优势

作为新型轻质填土环保材料，泡沫轻质土有效地避免了其他传统建筑材料存在的弊端.以下为该材料具备的一些优点：

（1）泡沫轻质土的物理特性比较特殊。其物理强度比其他的填充物要大得多，一般情况下难以压缩。由于这一特性的存在，工人可以更好地控制工程结束后沉降的问题。同时，泡沫轻质工的质量比较小，在需要进行基底处理的位置处，因其轻质性可显著降低基底应力。

（2）泡沫轻质土另一个显著优点是具备高流动性，使得施工便捷高效，大幅度缩短施工工期。这主要体现在：

①常规填料需要填筑施工便道，需要施工空间，消耗的时间和材料都很多;而泡沫轻质工的准备时间比较短，运输难度比较低。其可以通过运输管道借助泵来进行运送，不需要额外修建施工便道，缩短了施工工期，降低工程成本。

②泡沫轻质土施工具有连续性，施工过程中不存在间断性，因此可以进行连续作业，不存在碾压，所以没有间断施工进行路基填筑的过程。

③制造和检验时间较短。一般来说，传统的路基填筑材料在施工结束后一直到检测合格，再等待其沉降稳定，一般都需要半年以上，而使用泡沫轻质土的耗时明显短得多。

（3）泡沫轻质土在进行固化后，由于其具有一定的物理强度和一定的自立性，因此可垂直填筑，工程的作业面较小，可有效地避免在施工现场由于高压线、光缆等的存在对工程造成的影响;同时还可以避免永久占地等问题。

（4）用传统填料进行填充时，工程具有一定的隐蔽性，所以工程的质量得不到保障，检验的难度也比较大;而使用泡沫轻质工进行施工属于非隐蔽性工程，结果易于检测，质量也有保障。

（5）泡沫轻质工具有环保性。现浇泡沫轻质工采用搅拌站搅拌水泥浆，运输至现场加气泡后进行浇筑，对现场施工环境造成的影响降到了最低。

（6）泡沫轻质工具有经济性，其综合成本低，相较于水泥搅拌桩等复合路基结构形式具有良好的经济优势。

（7）泡沫轻质土具有极强的耐性，其耐性远胜于普通的材料，和水泥的耐久性相当。除此之外，它的耐热性、耐腐蚀性与有机高分子材料相近.

2施工设计情况

（1）在泡沫轻质土填充层的最上面应该铺设一层金属网，另外加一层HDPE工膜，其作用是防止泥土的渗入。该工膜的铺设厚度一般为0.5mm。

（2）铺设在泡沫轻质土顶部的金属网一般选用镀锌的铁丝网。

（3）泡沫轻质土在施工时不能一次性浇筑完毕，需要分层进行浇筑。每一层的厚度应≤1m。在对泡沫轻质工进行浇筑时，要事先预置一根软管，软管的材料根据实际情况来确定。浇筑材料从该软管的前端注入，浇筑完成后出料口一般选择埋在浇筑材料里面。

3施工准备工作

3.1施工配合比试配试验

（1）当原材料的质量经过检查且合格之后方可进行配合比试配试验。

（2）在原材料检验合格后，还要进行两次实验。第一次为消泡试验，消泡实验的目的是确定湿密度增加率和沉陷距离。只有当这两个参数达到要求后，才可以进行第二步实验，即进行抗压强度实验。

（3）在进行抗压强度试验的时候，选用的试块体积为1000cm的标准立方体。该材料的抗压实验方案和普通混凝土是一样的。

3.2浇筑前场地验收

（1）在进行浇筑前场地验收时，首先应保证浇筑的基底处没有可见的积水。

（2）确保浇筑区平面尺寸和基底的高度与规划中的数值相差不大，一般来说要控制在0.1m之内。

4 施工工艺流程（见图1）

5 施工要求

5.1泡沫的生成

泡沫的生产主要依赖发泡剂，在对发泡剂进行一定比例的稀释后，向稀释液里通入压缩空气即可。混合液内不应该有杂质有机物和油污等。这些物质会影响泡沫轻质土的性能。

5.2 水泥浆或水泥砂浆的制备

水泥浆的制作一般都是在现场现制现用，做到防止水泥浆凝固即可。

5.3泡沫与水泥（砂）浆的混合

轻质土是由生成的气泡加入水泥浆制作而成的，施工过程中应对其参数进行调整。

5.4模板的安装

根据施工图纸以及轻质土的特性，本工程的模板采用1.5cm厚竹胶板背方木或小钢模，模后采用钢管顶托支撑摆设在地面上的方木进行加固。轻质土在进行浇筑的时候应该采取分层分块浇筑的形式，并且每层浇筑的厚度一般≤0.5m。模板也要分层分块安装。

5.5 浇筑施工

普通硅酸盐水泥的初凝时间>120min。为保证施工质量，并考虑施工因素，轻质土浇筑的时间也是需要进行严格控制的。一般来说每个分区分块的浇筑时间应≤1.5h，以确保浇筑工作在浇筑材料凝固之前完成.除此之外，该材料在进行浇筑施工时还应该注意以下几点：

（1）在进行泡沫轻质土的浇筑工作之前，首先要保证基底无明显积水，基底的土层不是松软的;为确保土层是非松软的，在施工前首先要对基底工进行一定程度的碾压，以确保压实度>80%。

（2）泡沫轻质工在进行分层浇筑时，一般每一层的厚度标准是≤0.5m.如果是同一区段的施工，那么同一区段上要同时进行浇筑。除此之外还要注意施工期内的气温，以此来控制浇筑时长。如果现场气温>15℃，那么两次浇筑的时间间隔>8h，<12h。

（3）浇筑时，如遇施工现场有降雨，则要立即停止浇筑施工，并且做好防水措施。

（4）在进行浇筑时，要遵守一定的施工顺序，应沿着浇筑区中较长中心轴的顺序浇筑。如采用两条或者两条以上浇筑管进行施工时，一般采用两条管道并排浇筑，或者选择对角線浇筑。

（5）浇筑过程中，浇筑管一般不能随意移动。如遇特殊情况需要对浇筑管进行移动，那么要按照一定的移动顺序操作.合理的移动顺序为：只进行前后移动而不采取左右移动，以防止移动过程中对浇筑好的部分造成损坏。

（6）轻质土浇筑完后应将表面扫平。

（7）为防止对浇筑好的部分造成形变，不能在未固化的泡沫轻质土上放置重物.

5.6 金属网及防渗土工膜的铺设

（1）泡沫轻质土顶部要铺设两层其他材料，一层是金属网，一层是防渗土工膜。金属网在下，防渗工工膜在上。

（2）在对金属网进行铺设时，应有一定的形状要求。首先要用硬U形钉来固定铺设的位置，然后再进行正式的铺设.铺设的纵向长度为2m左右，横向宽度为1.0m左右。

（3）防渗土工膜和金属网都应该采取横向铺设的方法。

5.7 泡沫轻质土性能指标（见表1）

5.8施工问题及质量控制措施

根据本次泡沫轻质土施工经验及泡沫轻质土的特性，总结出以下几点泡沫轻质土极易出现的施工问题及相应的质量控制措施：

（1）泡沫轻质工施工中某些浇筑层比其他浇筑层疏松，强度偏低，存在软弱夹层现象;同时对于同一浇筑层，某些部分强度极低，存在软弱透镜体现象。这些现象出现的原因是：在施工过程中由于某些因素导致湿密度不均匀。为了防止此类情况的出现，应该规范施工步骤，对混合浆液进行多次湿密度检测，选择合乎标准的浆液进行施工，使施工质量达到要求。

（2）在用泡沫轻质土进行浇筑的过程中，如果在工程体的内部出现了一定量的剪切裂缝，那么说明在同一浇筑层的浇筑时间过长。为了避免此类现象，应根据现场机械、人员、施工作业面等情况分区块浇筑，保证分区分块方量在90min以内能够浇筑完毕。

（3）如果泡沫轻质土浇筑后的表面出现了明显的沉陷或者开裂的情况，主要是因为浇筑过程中出现消泡问题，造成上层泡沫轻质工沉降开裂。此类问题的存在会影响公路工程的质量，对路堤的稳定性造成不可逆转的危害，极易在完工后造成路基失稳开裂。为了避免这类情况，需要在浇筑施工中严格控制泡沫质量，并严格按照要求进行抽查。同时，浇筑要采取正确的方法，即从软管的前端直接浇筑，且出料口要埋入泡沫轻质工中。如遇到下雨情况，应马上停止浇筑，并覆盖好刚浇好的泡沫轻质土，避免雨水消泡。轻质土浇筑完后需要在表面扫平。扫平时应尽量使浇筑口保持水平，并使浇筑口离当前浇筑泡沫轻质土表面尽可能低，避免过高泡沫轻质土对表面形成;中击力，造成表面不平和空洞现象。

（4）成品保护措施。泡沫轻质工完成浇筑之后的一段时间里，由于其还没有完全固化，所以在受到外界的压力时往往会产生一定程度的形变。因此，不可在未完全固化的泡沫轻质土表面堆放重物，也不可在其表面上走动。如果由于某些特殊情况，施工人员必须进入施工现场时，应该在其表面垫上一层稍厚的垫板。在气温较高的夏季进行浇筑时，由于温度过高，所以浇筑体的水化温度也高，此时往往容易产生温度缝隙.表面的泡沫轻质土层会由于水分的过快蒸发导致强度削弱。在每一层的泡沫轻质工完成浇筑之后都应该铺设塑料薄膜来保持表面水分，对表面层进行养护。在完成最后一层的浇筑工作后，保养的时间应该>7d。对于道路表面的泡沫轻质土层，在完成施工后，其养护周期要长于一般的建筑物，以确保工程质量。

6 结语

综上所述，泡沫轻质土是一种性能十分优良的浇筑材料，在道路施工、桥梁架设、房屋建筑等领域有着巨大的作用和需求。尤其在一些施工条件比较恶劣的情况下，如地基软化、拆迁面积小以及土地价格较高的地方应用的程度更加广泛，其优越性的体现更加明显。可以预见，在未来的公路工程施工中，对该材料的性能要求会越来越高。为了应对市场的需求，泡沫轻质土应在一些方面进行改良，以在未来的公路建设中发挥出越来越重要的作用。