泡沫轻质材料在市政工程中的应用分析

 　　作为一种新型填筑材料，泡沫轻质材料具有轻质、高强、高流动性、固化后的自立性、施工方便的特点。文章结合工程实例从施工工艺、配合比参数等方面介绍了泡沫轻质材料在市政工程中的施工技术，以期为类似工程的施工提供参考与借鉴。

　　《功能材料信息》本刊以马列主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻党的教育方针和“双百方针”，理论联系实际，开展教育科学研究和学科基础理论研究，交流科技成果，促进学院教学、科研工作的发展，为教育改革和社会主义现代化建设做出贡献。

　　气泡混合轻质土是按照一定的比例将水泥、水和气泡经充分混合搅拌凝固后所形成的一种轻型混合材料。气泡混合轻质土具有容重小，强度和容重可根据需要在一定范围内调整，施工性好，固化后可以自立，渗透性和吸水性低，导热系数小，耐震、隔热、隔音及抗冻融性能强，与水泥混凝土材料有同等的耐久性等优点。在软基处理、道路加宽、桥台台背回填以及挡土墙回填等方面得到了广泛的应用。

　　1 泡沫轻质材料概述

　　泡沫轻质材料是“用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必须组分水泥基胶凝材料、水及可选组分集料、掺和料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料”。类似的材料有日本的“气泡轻量土”，国内的“泡沫混凝土”等。就硬化成型的过程而言，泡沫轻质材料、气泡混合轻质土与泡沫混凝土并无本质区别。但泡沫轻质材料的原材料(如集料及掺和料)可用范围更广，力学性能介于土与混凝土之间，使用功能更侧重于替代常规土或砂(不是作为混凝土)用于各种填充或充填。

　　2 泡沫轻质材料特征

　　2.1 轻质性

　　轻质性是现浇泡沫轻质材料最显著的特性，与几种常规土建材料相比，现浇泡沫轻质材料的容重相对要低。

　　2.2 容重和强度可调节性

　　调整现浇泡沫轻质材料的组成成份比例，即调整配合比，现浇泡沫轻质材料的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。工程上，现浇泡沫轻质材料的容重一般可在3～12kN/m3之间调节;而无侧限抗压强度的调节范围为0.3～5.0MPa。作为土工填筑材料，现浇泡沫轻质材料的无侧限抗压强度通常控制在0.3～1.2MPa。

　　2.3 良好的施工性

　　现浇泡沫轻质材料的流动性高，可通过软管泵送，现场施工浇注点与制作点可分离，且浇注点占的施工空间极小，可在狭小空间内施工。当作为路基填筑的替代材料时，现浇泡沫轻质材料浇注施工无须振捣碾压，施工便捷高效。

　　2.4 良好的环保特性

　　可大量利用粉煤灰等工业废渣做原材料，促进资源的再生利用，有利于环保;与土工泡沫塑料相比，现浇泡沫轻质材料属无机质材料，无论用于地上，地下工程，其对环境均无污染作用，环保优势明显。

　　3 泡沫轻质材料在市政工程中的应用

　　某大道旧路修建于2007年，为双向四车道。2014年进行改扩建，拓宽为双向六车道。由于旧路经长时间通车，沉降基础稳定，控制新、旧路基沉降差是该工程的关键技术。建设单位组织次专家进行论证后，决定对路基两侧加宽段及结构物两侧回填采用泡沫轻质材料回填处理。

　　3.1 施工准备

　　3.1.1 拌合站场地建设。(1)按照设备的尺寸及布置图，对主机、泵、发泡装置等关键设备的摆放场地，采用C20混凝土进行硬化处理。设置排水沟，保证整个场地的水平，并排水顺畅;(2)用红砖砌筑20m3蓄水池和两级排污沉淀池;(3)根据设备的生产用水和功率等要求，计算好水管的大小和电缆的规格，安装水电等设施，供水能力在20吨/小时以上，电的安装功率为120KW。

　　3.1.2 施工场地准备。(1)打坝、排水、清淤进行台背泡沫轻质材料路基基槽的整平碾压施工，做好防、排水工程等施工准备工作。基槽开挖边坡坡比除设计明确规定的外，其余坡比应控制在1：0.8～1：1范围内。(2)填筑50cm山皮土，整平碾压完铺设防渗土工膜。(3)施工保护面板使泡沫土施工区域形成封闭的浇筑区域。(4)施工前，应清除浇筑区基底杂物，尤其应排清基底的积水。

　　3.2 配合比设计

　　本项目工程设计要求湿容重≤6.0kN/m3;200mm≥流动值≥160mm;泡沫标准密度50kg/m3。消泡试验泡沫轻质材料湿密度增加率不超过10%。

　　配合比强度试验试块采用10cm×10cm×10cm立方体试块。抗压强度试验方法同普通混凝土强度试验方法，但要求压力机采用小量程砂浆压力机进行抗压试验，且强度结果不做尺寸折减。28天龄期抗压强度等级0.8MPa。

　　泡沫轻质材料试配强度应满足下式要求：

　　qu≥1.05qc

　　式中，qu―泡沫轻质材料试配强度(MPa);qc―泡沫轻质材料试配强度(MPa)。

　　试配试验时，经湿密度、流值和消泡试验符合要求后，再制取试件进行养护做抗压试验。当消泡试验确定的湿密度增加率无法满足要求时，应调整发泡剂的稀释倍数或种类，或调整配合比组成材料的种类和用量，重新进度试配试验。经试配，选定本工程施工配合比，如下表：

　　3.3 施工工艺及方法

　　泡沫轻质材料的生产流程：泡沫的生成→水泥浆或水泥砂浆的制备→泡沫轻质材料的生成即泡沫与水泥(砂)浆的混合。

　　泡沫轻质材料的现场施工流程：基层清理 → 按设计要求支好模板 → 浇水湿润 →泡沫砼浇筑 →养护 → 检验和成品保护。

　　(1)模板，施工时，为了防止泡沫轻质材料的溢出，施工中模板之间，模板与地基之间的间隙应尽量消除填塞密实，必要部位采用防水土工膜进行封堵。(2)输送，泡沫轻质材料在由管道或泵管输送的过程中消解量是极小的，针对本工程的特点，采用移站施工，管道进行泵送。(3)浇筑，泡沫轻质材料中气泡既有独立细微的特点，也具有分散性。为减少气泡的消解及材料分离现象，施工过程中要避免过度振动，并且要控制好浇筑厚度宜为0.6m每层。(4)养护，泡沫轻质材料浇筑完成后为了防止由于急速干燥而产生裂缝，固化后需要在表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护。

　　4 工程效益分析

　　采用现浇泡沫轻质材料可以降低市政施工综合成本，缩短引道施工周期，降低道路沉降，提高工程质量，还减少施工对城市的污染。(1)加快了施工工期，若采用水泥搅拌桩复合路基结构形式，施工周期大约为3个月，而采用现浇泡沫轻质材料，施工周期仅为28天;(2)降低了综合成本，采用水泥搅拌桩复合路基结构形式，施工总成本约为179万，而采用现浇泡沫轻质材料，施工总成本为120万，节约59万，若优化挡土墙及台背设计后，成本会进一步降低。(3)质量稳定，采用泡沫轻质材料后，路基无沉降，也无渗水现象，提高了耐久性。(4)对环境影响小，现浇泡沫轻质材料采用商品水泥浆，现场加气泡后进行浇注，避免了水泥浆现场搅拌与灰土拌合、摊铺及碾压，对现场施工环境造成的影响降到了最低。

　　参考文献

　　[1] 陈忠平，孙仲均，钱争晖.泡沫轻质材料填充技术及应用[J].施工技术，2011(5).

　　[2] 马时冬.聚苯乙烯塑料泡沫轻质填土(SLS)的特性[J].岩土力学， 2001(9).

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