泡沫輕質材料在市政工程中的應用分析

王作文

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

關鍵詞：泡沫輕質材料；形成原理及特性施工方法及工藝

氣泡混合輕質土是按照一定的比例將水泥、水和氣泡經充分混合攪拌凝固后所形成的一種輕型混合材料。氣泡混合輕質土具有容重小，強度和容重可根據需要在一定范圍內調整，施工性好，固化后可以自立，滲透性和吸水性低，導熱系數小，耐震、隔熱、隔音及抗凍融性能強，與水泥混凝土材料有同等的耐久性等優點。在軟基處理、道路加寬、橋臺臺背回填以及擋土墻回填等方面得到了廣泛的應用。

1 泡沫輕質材料概述

泡沫輕質材料是“用物理方法將發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，并經物理化學作用硬化形成的一種輕質材料”。類似的材料有日本的“氣泡輕量土”，國內的“泡沫混凝土”等。就硬化成型的過程而言，泡沫輕質材料、氣泡混合輕質土與泡沫混凝土并無本質區別。但泡沫輕質材料的原材料（如集料及摻和料）可用范圍更廣，力學性能介于土與混凝土之間，使用功能更側重于替代常規土或砂（不是作為混凝土）用于各種填充或充填。

2 泡沫輕質材料特征

2.1 輕質性

輕質性是現澆泡沫輕質材料最顯著的特性，與幾種常規土建材料相比，現澆泡沫輕質材料的容重相對要低。

2.2 容重和強度可調節性

調整現澆泡沫輕質材料的組成成份比例，即調整配合比，現澆泡沫輕質材料的容重和強度可根據需要在一定范圍內自由調節。工程上，現澆泡沫輕質材料的容重一般可在3～12kN/m3之間調節；而無側限抗壓強度的調節范圍為0.3～5.0MPa。作為土工填筑材料，現澆泡沫輕質材料的無側限抗壓強度通常控制在0.3～1.2MPa。

2.3 良好的施工性

現澆泡沫輕質材料的流動性高，可通過軟管泵送，現場施工澆注點與制作點可分離，且澆注點占的施工空間極小，可在狹小空間內施工。當作為路基填筑的替代材料時，現澆泡沫輕質材料澆注施工無須振搗碾壓，施工便捷高效。

2.4 良好的環保特性

可大量利用粉煤灰等工業廢渣做原材料，促進資源的再生利用，有利于環保；與土工泡沫塑料相比，現澆泡沫輕質材料屬無機質材料，無論用于地上，地下工程，其對環境均無污染作用，環保優勢明顯。

3 泡沫輕質材料在市政工程中的應用

某大道舊路修建于2007年，為雙向四車道。2014年進行改擴建，拓寬為雙向六車道。由于舊路經長時間通車，沉降基礎穩定，控制新、舊路基沉降差是該工程的關鍵技術。建設單位組織次專家進行論證后，決定對路基兩側加寬段及結構物兩側回填采用泡沫輕質材料回填處理。

3.1 施工準備

3.1.1 拌合站場地建設。（1）按照設備的尺寸及布置圖，對主機、泵、發泡裝置等關鍵設備的擺放場地，采用C20混凝土進行硬化處理。設置排水溝，保證整個場地的水平，并排水順暢；（2）用紅磚砌筑20m3蓄水池和兩級排污沉淀池；（3）根據設備的生產用水和功率等要求，計算好水管的大小和電纜的規格，安裝水電等設施，供水能力在20噸/小時以上，電的安裝功率為120KW。

3.1.2 施工場地準備。（1）打壩、排水、清淤進行臺背泡沫輕質材料路基基槽的整平碾壓施工，做好防、排水工程等施工準備工作。基槽開挖邊坡坡比除設計明確規定的外，其余坡比應控制在1：0.8～1：1范圍內。（2）填筑50cm山皮土，整平碾壓完鋪設防滲土工膜。（3）施工保護面板使泡沫土施工區域形成封閉的澆筑區域。（4）施工前，應清除澆筑區基底雜物，尤其應排清基底的積水。

3.2 配合比設計

本項目工程設計要求濕容重≤6.0kN/m3；200mm≥流動值≥160mm；泡沫標準密度50kg/m3。消泡試驗泡沫輕質材料濕密度增加率不超過10%。

配合比強度試驗試塊采用10cm×10cm×10cm立方體試塊。抗壓強度試驗方法同普通混凝土強度試驗方法，但要求壓力機采用小量程砂漿壓力機進行抗壓試驗，且強度結果不做尺寸折減。28天齡期抗壓強度等級0.8MPa。

泡沫輕質材料試配強度應滿足下式要求：

qu≥1.05qc

式中，qu―泡沫輕質材料試配強度（MPa）；qc―泡沫輕質材料試配強度（MPa）。

試配試驗時，經濕密度、流值和消泡試驗符合要求后，再制取試件進行養護做抗壓試驗。當消泡試驗確定的濕密度增加率無法滿足要求時，應調整發泡劑的稀釋倍數或種類，或調整配合比組成材料的種類和用量，重新進度試配試驗。經試配，選定本工程施工配合比，如下表：

3.3 施工工藝及方法

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

泡沫輕質材料的現場施工流程：基層清理 → 按設計要求支好模板 → 澆水濕潤 →泡沫砼澆筑 →養護 → 檢驗和成品保護。

（1）模板，施工時，為了防止泡沫輕質材料的溢出，施工中模板之間，模板與地基之間的間隙應盡量消除填塞密實，必要部位采用防水土工膜進行封堵。（2）輸送，泡沫輕質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，采用移站施工，管道進行泵送。（3）澆筑，泡沫輕質材料中氣泡既有獨立細微的特點，也具有分散性。為減少氣泡的消解及材料分離現象，施工過程中要避免過度振動，并且要控制好澆筑厚度宜為0.6m每層。（4）養護，泡沫輕質材料澆筑完成后為了防止由于急速干燥而產生裂縫，固化后需要在表面覆蓋塑料薄膜進行保濕養護。

4 工程效益分析

采用現澆泡沫輕質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合路基結構形式，施工周期大約為3個月，而采用現澆泡沫輕質材料，施工周期僅為28天；（2）降低了綜合成本，采用水泥攪拌樁復合路基結構形式，施工總成本約為179萬，而采用現澆泡沫輕質材料，施工總成本為120萬，節約59萬，若優化擋土墻及臺背設計后，成本會進一步降低。（3）質量穩定，采用泡沫輕質材料后，路基無沉降，也無滲水現象，提高了耐久性。（4）對環境影響小，現澆泡沫輕質材料采用商品水泥漿，現場加氣泡后進行澆注，避免了水泥漿現場攪拌與灰土拌合、攤鋪及碾壓，對現場施工環境造成的影響降到了最低。

參考文獻

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