摘要：氣泡混合輕質(zhì)土容重比一般土小很多，強(qiáng)度可達(dá)到甚至超過良好的土體，強(qiáng)度和容重可按需要自由調(diào)整，具有良好的力學(xué)特性、隔熱、隔音性能，用來(lái)解決道路橋頭跳車、高路堤失穩(wěn)，新舊路基沉降等問題，氣泡混合輕質(zhì)土是一種值得推廣的好材料。
　　關(guān)鍵詞：氣泡混合輕質(zhì)土，特性，設(shè)計(jì)，運(yùn)用，質(zhì)量控制
　　1氣泡混合輕質(zhì)土的概念
　　氣泡混合輕質(zhì)土是按照一定的比例在原料土中，添加固化劑、水和氣泡，經(jīng)過充分混合、攪拌后所形成的輕型填土材料；其主要特點(diǎn)是容重比一般的土體小，而強(qiáng)度和變形特性可以達(dá)到甚至超過良好的土體，是工程界近年開發(fā)并被推廣的土建新材料。輕質(zhì)材料的種類很多，按其容重可分為準(zhǔn)輕質(zhì)材料（如粉煤灰）；輕質(zhì)材料（如氣泡混合輕質(zhì)材料）及超輕質(zhì)材料（如EPS）等。最早是使用粉煤灰、礦渣等材料制作輕質(zhì)土。
　　1972年挪威率先在公路填土中使用了泡沫塑料塊體（即EPS），此后EPS在路堤填筑中得到了較為廣泛的應(yīng)用；1980年代，日本又相繼將廢棄的泡沫塑料制成一定大小的顆粒，并按一定的比例與工程廢棄土混合制成了容重可自由調(diào)整的輕質(zhì)土；最近，廣東冠粵路橋有限公司率先在國(guó)內(nèi)開展了氣泡混合輕質(zhì)土（即向土中混入一定比例的氣泡和固化材料制成容重和強(qiáng)度都可自由調(diào)整的填土材料）的研究，取得了較好的效果。
　　2氣泡混合輕質(zhì)土的特性及優(yōu)點(diǎn)
　　氣泡混合輕質(zhì)土容重比一般土小很多，強(qiáng)度可達(dá)到甚至超過良好的土體，強(qiáng)度和容重可按需要自由調(diào)整，具有良好的力學(xué)特性、隔熱、隔音性能及便于施工等特性，氣泡混合輕質(zhì)土用于工程建設(shè)上，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　2.1輕質(zhì)性
　　氣泡混合輕質(zhì)土內(nèi)均勻分布著大量的獨(dú)立閉合膠質(zhì)氣泡，氣泡膜是一種具有較強(qiáng)韌性的物質(zhì)，氣泡之間互不通水，從而使材料的容重比常規(guī)土小得多，根據(jù)工程的需要，通過調(diào)整產(chǎn)品中的氣泡、固化劑及土的含有率，氣泡混合輕質(zhì)土的容重可在5~12KN/m3的范圍內(nèi)自由調(diào)整。
　　2.2強(qiáng)度的可調(diào)節(jié)性
　　與容重的可調(diào)節(jié)原理一樣，通過改變輕質(zhì)土中各種成分的比例，其強(qiáng)度可在0.3MPa~5MPa的范圍內(nèi)調(diào)整。
　　2.3高流動(dòng)性
　　氣泡混合輕質(zhì)土具有良好的流動(dòng)性，可通過泵送，其最大輸送距離可達(dá)500m，如果通過中繼泵，還可輸送更遠(yuǎn)的距離，最大泵送高度可達(dá)30m。
　　2.4固化后的自立性
　　氣泡混合輕質(zhì)土由于使用水泥作為固化劑，通常在澆筑4h后就會(huì)開始固化自立，固化后對(duì)擋土結(jié)構(gòu)幾乎沒有推擠力，因而可以進(jìn)行垂直填筑。
　　2.5良好的施工性
　　氣泡混合輕質(zhì)土由于具有良好的流動(dòng)性和固化后的自立性，且澆筑時(shí)不需要振搗和碾壓作業(yè)，可進(jìn)行遠(yuǎn)距離或在窄小空間內(nèi)施工。此外，氣泡混合輕質(zhì)土混有大量的氣泡群，成品的體積可達(dá)到原材料體積的3倍以上，提高了施工材料的運(yùn)送效率。
　　2.6耐久性
　　氣泡混合輕質(zhì)土屬于水泥內(nèi)材料，與高分子材料相比，其耐久性、耐熱及抗油污能力強(qiáng)，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。
　　2.7良好的隔熱、隔音效果及抗凍融性能
　　氣泡混合輕質(zhì)土含有大量的氣泡，其氣泡體積含有率可達(dá)40%~70%，導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的隔熱、隔音效果及抗凍融性能。
　　3氣泡混合輕質(zhì)填土工程案例
　　筆者參與了廣州市廣深珠高速公路廣州段廣氮互通立交擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)。廣深高速?gòu)V氮互通立交位于廣州市的東北部，于2003年底完工，是廣深高速公路與東環(huán)高速公路交叉的樞紐互通立交，近年來(lái)隨著交通量的快速增長(zhǎng)，廣氮立交跨線橋道路服務(wù)水平明顯降低，經(jīng)常出現(xiàn)堵車現(xiàn)象，嚴(yán)重制約了廣州往深圳方向的交通。為了適應(yīng)交通量的增長(zhǎng)，廣深珠公司決定對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)建。
　　其中A匝道K0+480~600路段，由于路基與原地面之間的高差較高，最高處可達(dá)7.0m以上，且用地受限制，為避免拆遷，我們?cè)��?jīng)考慮了設(shè)置擋土墻方案。但此處由于舊邊坡坡底已設(shè)置擋土墻，若采用懸臂式擋土墻，則需開挖基礎(chǔ)，破壞舊擋土墻，可能造成邊坡的失穩(wěn)，引起舊路路面裂縫的產(chǎn)生；若采用重力式擋土墻，因擋土墻基礎(chǔ)底要求承載力大于200Kpa，本處地基地質(zhì)不太好，若不處理地基的話，最大承載力只能在90Kpa以下；即使進(jìn)行地基處理，也無(wú)法達(dá)到重力式擋土墻要求的承載力。因?yàn)榻?jīng)過權(quán)衡，我們決定在K0+480~K0+600路段采用氣泡輕質(zhì)土路基，不需要增加用地，也可以不必進(jìn)行軟基處理。
　　3.1開挖設(shè)計(jì)
　　一般沿著舊路的土路肩的邊緣按1：1的坡度開挖，若開挖的坡腳線在舊路基的坡腳外，則需將開挖的寬度增大，需挖除舊路面的混凝土路面及路面基層和底基層。具體見路基橫斷面圖。
　　
　　路基橫斷面圖
　　3.2氣泡混合輕質(zhì)土設(shè)計(jì)
　　氣泡混合輕質(zhì)土方案分為主體部分和輔助部分。
　　（1）、主體部分設(shè)計(jì)主要為氣泡輕質(zhì)填土設(shè)計(jì)：
　　1）容重設(shè)計(jì)：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為6.5kN/m3，其余區(qū)域?yàn)?kN/m3；
　　2）無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為0.8Mpa，其余區(qū)域?yàn)?.6Mpa；
　　3）空氣量設(shè)計(jì)：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為60%，其余區(qū)域?yàn)?5%。
　　（2）、輔助部分設(shè)計(jì)：為更好地保證氣泡混合輕質(zhì)填土耐久、美觀、安全，需要增加輔助部分。具體設(shè)計(jì)方案如下：
　　1）內(nèi)部防水設(shè)計(jì)：氣泡混合輕質(zhì)填土頂、底部均用防滲土工布包裹。
　　2）氣泡混合輕質(zhì)填土補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)：為加強(qiáng)氣泡混合輕質(zhì)土的穩(wěn)定性，在路基開挖線處、路基頂部等應(yīng)力集中的部位分別設(shè)計(jì)了1層和2層鋼筋網(wǎng)。
　　3）氣泡混合輕質(zhì)填土側(cè)面采用水泥面板防護(hù)，面板為預(yù)制板，由角鋼進(jìn)行加固。
　　4）每隔一定間距在氣泡混合輕質(zhì)土中全斷面設(shè)置一道沉降縫，縫寬1cm，用瀝青板材填塞滿。
　　4氣泡混合輕質(zhì)土的施工
　　4.1氣泡混合輕質(zhì)填土澆筑
　　整個(gè)填筑體水平分層進(jìn)行澆筑，每層澆筑的間隔時(shí)間至少一天。氣泡混合輕質(zhì)土采用軟管泵送。澆注時(shí)保持出料口埋入氣泡混合輕質(zhì)土中，盡量避免消泡和離析現(xiàn)象產(chǎn)生。
　　4.2縱橫破調(diào)整
　　因氣泡混合輕質(zhì)土流動(dòng)性大，澆注過程中無(wú)法事先路面坡度的要求，需待澆注完成后并達(dá)到一點(diǎn)的強(qiáng)度后用底基層材料進(jìn)行縱向和橫向坡度的調(diào)整。
　　4.3養(yǎng)護(hù)
　　氣泡混合輕質(zhì)土澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產(chǎn)生裂縫，固化后需要加蓋麻袋等進(jìn)行保護(hù)。此外，如果施工中下雨，對(duì)固化前的氣泡混合輕質(zhì)土要進(jìn)行遮蓋，避免雨淋。對(duì)于大體積氣泡混合輕質(zhì)土，應(yīng)注意加強(qiáng)過程養(yǎng)護(hù)，確保不因養(yǎng)護(hù)不夠?qū)е铝芽p產(chǎn)生。
　　5氣泡混合輕質(zhì)土施工質(zhì)量管理
　　5.1檢測(cè)要求
　　對(duì)于檢測(cè)要求，國(guó)內(nèi)暫無(wú)規(guī)范作出規(guī)定。本工程給出氣泡混合輕質(zhì)土品質(zhì)要求參考值，見下表：
　　氣泡混合輕質(zhì)土品質(zhì)要求
　　
　　5.2質(zhì)量管理及檢驗(yàn)方法：
　　5.2.1原材料的質(zhì)量控制
　　原材料的質(zhì)量是氣泡混合輕質(zhì)土質(zhì)量好壞的關(guān)鍵，所以要嚴(yán)格控制氣泡混合輕質(zhì)土中原料土、固化劑、水、起泡劑的質(zhì)量。
　　①砂質(zhì)土的質(zhì)量管理
　　氣泡混合輕質(zhì)土的質(zhì)量受砂質(zhì)土的含水比和細(xì)粒成分含有率等的影響。特別是采用當(dāng)?shù)氐脑�料土�(xí)r，其含水比和細(xì)粒成分含有率變化較大，因此需要根據(jù)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，調(diào)整配合比或變更材料。
　　砂質(zhì)土的檢測(cè)項(xiàng)目及頻度可參照下表。
　　砂質(zhì)土的質(zhì)量管理
　　　原料土的粒徑不得大于5mm，不符合要求時(shí)要進(jìn)行加工、篩分處理。采用海沙時(shí)，其鹽化物的含量不得大于0.04%。
　　②固化劑
　　主要是水泥和必要的添加劑，究竟采用哪種水泥最好，據(jù)經(jīng)驗(yàn)介紹是高爐礦渣水泥最好，但最后的選擇還得因地制宜，無(wú)論采用哪種水泥都要嚴(yán)格檢查其質(zhì)量，能否達(dá)到所要求的等級(jí)、不過期、不受潮等。
　　③水
　　可采用一般工程用水，參照普通水泥混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)。不能采用對(duì)氣泡混合輕質(zhì)土的強(qiáng)度和耐久性有不良影響的含有垃圾和油污的水。
　　④起泡劑：
　　起泡劑是氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)的關(guān)鍵，無(wú)論采用界面活性類、蛋白類或樹脂類中的哪一種，但都得保證發(fā)泡的質(zhì)量，即氣泡在氣泡混合輕質(zhì)土中分布要均勻、具有穩(wěn)定性，能確保氣泡在氣泡混合輕質(zhì)土的輕質(zhì)性和流動(dòng)性。
　　5.2.2攪拌工程的質(zhì)量管理
　　和混凝土一樣，氣泡混合輕質(zhì)土在攪拌時(shí)的質(zhì)量管理要求最高。因?yàn)樵跀嚢钑r(shí)的質(zhì)量管理中要確保氣泡混合輕質(zhì)土的流動(dòng)性和輕量性，所以要投料要準(zhǔn)確，必須按照濕潤(rùn)密度、空氣量、流動(dòng)值的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制。
　　5.2.3固化后的質(zhì)量管理
　　氣泡混合輕質(zhì)土固化后的質(zhì)量管理，一般是要確認(rèn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度是否達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度。但因?yàn)樵撏恋臒o(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)結(jié)果需要28d后才能得到，要確認(rèn)其強(qiáng)度并不簡(jiǎn)單。因此，平常的質(zhì)量管理中，一般多用控制濕潤(rùn)密度和空氣含量的方法進(jìn)行。但最終強(qiáng)度的確定還是有必要的。
　　氣泡混合輕質(zhì)土的設(shè)計(jì)是按28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu28進(jìn)行，但因?yàn)椋河斜匾�在現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)早期強(qiáng)度；多數(shù)工程從施工開始28日后已經(jīng)完工。所以在氣泡混合輕質(zhì)土固化后質(zhì)量管理上，最好能得到齡期7d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu7，然后根據(jù)7d的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與28d的強(qiáng)度的線性關(guān)系判斷28d強(qiáng)度。因此在日常的質(zhì)量管理中，可確認(rèn)7d齡期是否達(dá)到目標(biāo)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。
　　5.2.4成品管理
　　成品管理是指檢驗(yàn)成品的質(zhì)量、形狀，另外確認(rèn)施工數(shù)量等。
　　6小結(jié)
　　氣泡混合輕質(zhì)土的輕質(zhì)性、良好的施工性及良好的力學(xué)特性，使得在道路加寬、橋臺(tái)臺(tái)背回填等領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的利用。
　　參考：
　　1、《氣泡混合輕質(zhì)填土新技術(shù)》陳忠平、王樹林、鄧江編著，人民交通出版社，2004年10月第1版
　　2、《輕質(zhì)土的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及其施工工藝的研究》，陳忠平等，[交通部聯(lián)合攻關(guān)重點(diǎn)課題]，2003
　　3.《氣泡混合輕質(zhì)土的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及其在高等級(jí)公路上的應(yīng)用》，陳忠平等，[廣東省科技廳科研課題立項(xiàng)報(bào)告]，2003