摘要：氣泡混合輕質(zhì)土容重比一般土小很多，強度可達到甚至超過良好的土體，強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，運用，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；其主要特點是容重比一般的土體小，而強度和變形特性可以達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
　　氣泡混合輕質(zhì)土容重比一般土小很多，強度可達到甚至超過良好的土體，強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：
　　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立閉合膠質(zhì)氣泡，氣泡膜是一種具有較強韌性的物質(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，其強度可在0.3MPa~5MPa的范圍內(nèi)調(diào)整。
　　2.3高流動性
　　氣泡混合輕質(zhì)土具有良好的流動性，可通過泵送，其最大輸送距離可達500m，如果通過中繼泵，還可輸送更遠的距離，最大泵送高度可達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后就會開始固化自立，固化后對擋土結(jié)構(gòu)幾乎沒有推擠力，因而可以進行垂直填筑。
　　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性和固化后的自立性，且澆筑時不需要振搗和碾壓作業(yè)，可進行遠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，成品的體積可達到原材料體積的3倍以上，提高了施工材料的運送效率。
　　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，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建工程的設(shè)計。廣深高速廣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，近年來隨著交通量的快速增長，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，廣深珠公司決定對其進行擴建。
　　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7.0m以上，且用地受限制，為避免拆遷，我們曾經(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；即使進行地基處理，也無法達到重力式擋土墻要求的承載力。因為經(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，也可以不必進行軟基處理。
　　3.1開挖設(shè)計
　　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
　　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)計主要為氣泡輕質(zhì)填土設(shè)計：
　　1）容重設(shè)計：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為6.5kN/m3，其余區(qū)域為6kN/m3；
　　2）無側(cè)限抗壓強度設(shè)計：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為0.8Mpa，其余區(qū)域為0.6Mpa；
　　3）空氣量設(shè)計：路槽底以下80cm范圍內(nèi)為60%，其余區(qū)域為65%。
　�。�2）、輔助部分設(shè)計：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)計方案如下：
　　1）內(nèi)部防水設(shè)計：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)填土補強設(shè)計：為加強氣泡混合輕質(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，面板為預(yù)制板，由角鋼進行加固。
　　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
　　整個填筑體水平分層進行澆筑，每層澆筑的間隔時間至少一天。氣泡混合輕質(zhì)土采用軟管泵送。澆注時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)土流動性大，澆注過程中無法事先路面坡度的要求，需待澆注完成后并達到一點的強度后用底基層材料進行縱向和橫向坡度的調(diào)整。
　　4.3養(yǎng)護
　　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行保護。此外，如果施工中下雨，對固化前的氣泡混合輕質(zhì)土要進行遮蓋，避免雨淋。對于大體積氣泡混合輕質(zhì)土，應(yīng)注意加強過程養(yǎng)護，確保不因養(yǎng)護不夠?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檢測要求
　　對于檢測要求，國內(nèi)暫無規(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。
　�、偕百|(zhì)土的質(zhì)量管理
　　氣泡混合輕質(zhì)土的質(zhì)量受砂質(zhì)土的含水比和細粒成分含有率等的影響。特別是采用當?shù)氐脑�料土�(xí)r，其含水比和細粒成分含有率變化較大，因此需要根據(jù)有關(guān)規(guī)定進行試驗測定，調(diào)整配合比或變更材料。
　　砂質(zhì)土的檢測項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，不符合要求時要進行加工、篩分處理。采用海沙時，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)驗介紹是高爐礦渣水泥最好，但最后的選擇還得因地制宜，無論采用哪種水泥都要嚴格檢查其質(zhì)量，能否達到所要求的等級、不過期、不受潮等。
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　　可采用一般工程用水，參照普通水泥混凝土用水標準。不能采用對氣泡混合輕質(zhì)土的強度和耐久性有不良影響的含有垃圾和油污的水。
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　　起泡劑是氣泡混合輕質(zhì)土技術(shù)的關(guān)鍵，無論采用界面活性類、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)土在攪拌時的質(zhì)量管理要求最高。因為在攪拌時的質(zhì)量管理中要確保氣泡混合輕質(zhì)土的流動性和輕量性，所以要投料要準確，必須按照濕潤密度、空氣量、流動值的標準進行控制。
　　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，一般是要確認無側(cè)限抗壓強度是否達到規(guī)定強度。但因為該土的無側(cè)限抗壓試驗結(jié)果需要28d后才能得到，要確認其強度并不簡單。因此，平常的質(zhì)量管理中，一般多用控制濕潤密度和空氣含量的方法進行。但最終強度的確定還是有必要的。
　　氣泡混合輕質(zhì)土的設(shè)計是按28d無側(cè)限抗壓強度qu28進行，但因為：有必要在現(xiàn)場確認早期強度；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的無側(cè)限抗壓強度qu7，然后根據(jù)7d的無側(cè)限抗壓強度與28d的強度的線性關(guān)系判斷28d強度。因此在日常的質(zhì)量管理中，可確認7d齡期是否達到目標無側(cè)限抗壓強度。
　　5.2.4成品管理
　　成品管理是指檢驗成品的質(zhì)量、形狀，另外確認施工數(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、橋臺臺背回填等領(lǐng)域得到越來越廣泛的利用。
　　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)及其在高等級公路上的應(yīng)用》，陳忠平等，[廣東省科技廳科研課題立項報告]，2003