气泡混合轻质土在工程中的几大应用及优势是什么?

一、前言

在工程施工中，泡沫轻质土又名气泡混合轻质土应用比较广泛，由于泡沫轻质土具有很多的优势，所以，在工程施工的过程中，可以结合工程施工的需要，做到真正合理的使用泡沫轻质土（发泡混凝土）。

二、气泡混合轻质土的形成原理

1、泡沫轻质士定义

泡沫轻质土（又称泡沫混凝土）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。

2、固化材料

固化材料可以分为主剂和辅剂两种，主剂主要是起固结、加强土体骨架的作用，而辅剂是以催化、早凝为目的的固化材料；主剂以水泥类为主，加入士中后与水发生水化作用产生Ca（OH）2产物，Ca（OH）2与粘土颗粒发生离子交换形成固化物，达到加固土体骨架的作用；辅剂是指石肩粉、硅粉等辅助材料，加入这些材料的目的在于减少主剂的用量，达到降低造价的目的。

3、基料、外加剂

泡沫轻质土中的可选组分，根据工程的需要决定是否掺加。基料即原料土的要求：为了达到与固化剂及气泡的充分混合，并确保泡沫轻质土的流动性，原料土的直径宜小于5mm，对于不满足要求的原料土，应先期进行解泥及必要的筛分处理。外加剂和混凝士外加剂类似。

4、泡沫的形成

泡沫是由细小空气泡组成的分散体系，气泡之间有细微的液体薄膜隔开。

由于液体的表面张力，液体表面有自动缩小的趋势，因而纯静液体经搅动后并不能产生大量泡沫。在纯静液体中，两个气泡相碰就会毫无阻碍地结合在一起，在后气泡全部破裂。但如果在液体中溶解一种能降低气-液界面张力的物质，使形成在组成上与其他液体有区别的，且有一定机械强度的临界层，那么在两个气泡相碰时，这种临界层便可作为"缓冲层"防止气泡破裂，泡沫济液体在强大的高压空气的吹动下，形成大量的表面涨力极强的一个个的气泡。

5、泡沫轻质土结构

将已制得的泡沫加入到由水泥、水等组成的料浆中均匀搅拌后即成为泡沫砼混合料，泡沫的气泡就变为互相隔开的气泡。气泡的壁体是泡沫料浆的微粒和水构成，它在毛细管作用下多少要产生变形而变成多面体。混合料中的细孔分布得愈均匀、尺寸愈小，则泡沫砼强度愈高。

三、泡沫轻质士的工程特性

1、轻质性

轻质性是现浇泡沫轻质土有显著的特性，与几种常规土建材料相比，现浇泡沫轻质土的容重相对要低。

2、容重和强度可调节性调整现浇泡沫轻质土的组成成份比例，即调整配合比，现浇泡沫轻质土的容重和强度可根据需要在一定范围内自由调节。工程上，现浇泡沫轻质士的容重一股可在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，现浇泡沫轻质十的无侧限抗压强度通常控制在0.3-~1.2MPa，

3、良好的施工性现浇泡沫轻质士的流动性高，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，现浇泡沫轻质土浇注施工无须振捣碾压，施工便捷高效。良好施工性还体现在现浇泡沫轻质土基本可连续浇注施工，无须在施工过程中进行特别的养生处理。

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，现浇泡沫轻质土属无机质材料，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；当用于道路扩建、山区陡峭路段等道路工程中，可节省土地资源，避免高填高挖等对环境的破坏，对保护自然生态环境意义重大。

四、泡沫轻质土在施工中的应用

自2001年我国从日本引进泡沫轻质士以来，我国进行了研究及开发，并应用于实体工程，取得了巨大的成果。泡沫轻质土不仅在建筑工程软土地基填筑、管线回填、屋面保温等）中的应用领域不断扩大，而且在高等级公路、地铁等基础设施建设（如桥涵台背回填、道路加宽、减荷换填、解决桥头跳车等）中也取得了一些应用。

1、在道路拓宽中的应用

在我国的道路拓宽工程中，特别是在城市道路改造中，公路靠近民房和街道，施工场地狭小，材料运输困难，只能在现有场地条件下拓宽

因此，如何在不能增加用地面积，并尽可能的降低施工时地基变形对原有道路结构和临近建筑物的影响成为了一个难题。利用泡沫轻质土的轻质性，同时，初凝后就会开始国化自立，固化后对挡土结构物几乎没有推挤力，可进行垂直填筑，可有效解决施工场地狭小问题，且施工简便，节省投资15%~25%。以日本东名高速公路和京叶公路拓宽工程为例，顺利解决了所述的工程场地狭小问题，实现了对交通影响很小化。
2、在回填灌浆中的应用

在传统的回填灌浆工程中，由于传统灌浆材料的原因，易造成管道产生位移或受压产生破坏，同时，如何解决不均匀沉降导致的管道严重破坏一直是个难题。利用泡沫轻质士的高流动性及轻质性，实现了自流平，自硬化，无需碾压或振捣，无需汽车运输。结合山西引黄工程连接段穿管回填灌浆的现场施工经验，采用专用泵送设备，一次回填泡沫混凝土220m3，泵送距离250m，回填长度40m，根据检测结果，泡沫轻质士基本填满了整个洞穿管与隧洞间的空隙，抗压强度达到2.OMPa，达到了施工设计要求。与普通回填灌浆材料相比，采用泡沫轻质土回填灌浆具有施工简便、回填速度快、回填充实度高、管道上浮力小、综合成本低等优势。

3、在解决软士路基桥头跳车中的应用

在我国南方地区，地基的含水量大，压缩性高、强度低、渗透性差，属于软土地基。将泡沫轻质土应用于桥头软土路基处理，具有以下优

（一）可大幅降低填士荷载，减少地基的附加应力，抑制地基的不均匀沉降和侧移，提高路基的稳定性：

（二）可缓解桥台与台背路基的刚性突变；

（三）有效消除填料自身的工后沉降；

（四）泡沫轻质土的自立性使得对桥台结构几乎没有推挤作用；

（五）施工时自动密实，无需振捣和碾压，能有效解决台背压实难问题。将泡沫轻质土应用于软土路基处理，可有效的解决因桥基间差异沉降等引起的桥头跳车问题，且平均降低工程造价15%-25%。

4、在地下连续通道减荷回填中的应用

泡沫混轻质土中的发泡剂使得其孔隙率高，具有一定的吸水性。将其应用于连续通道减荷回填，当胶凝材料采用快硬水泥时，可大幅度地降低其吸水率，提高减荷效果，且节省造价23%~35%，以北京成府路改造为例，北京成府路结构复杂，且位于国家中心体育场段开口宽度大

（横向净宽约24.5m），覆土深（部分通道覆士在6m以上），上有挡墙及消防车道等设施。根据工程结构特点及荷载要求，传统轻型材料如EPS、轻质粉煤灰、陶粒混凝土等进行了多次选择论证，在满足设计指标的前提下，对其经济性、环保性、施工性等进行了综合评估，选用了泡沫轻质土进行减荷回填。

5、在地铁隧道减荷工程中的应用

在泡沫轻质土内分布着大量的独立闭合胶质气泡，气泡之间互不通水，使其容重可以控制在3kN/m3~ 12kN/m3，同时，泡沫混轻质士具有一定的孔隙率使其具有较低的弹性模量，从而对载荷具有良好的吸收和分散作用。以广州新光快速路在番禺区部分路段的工程改造为例，该路段与广州地铁三号线重叠，为确保地铁隧道结构的安全，要求重叠区路堤荷载不超过60kpa，如不做处理，实际荷载将达90kPa以上。为满足荷载要求，对路堤进行减荷处理，采用了泡沫轻质土路堤，经抽样取芯，证明泡沫轻质土应用于地铁隧道减荷是完全可行的。

五、结束语

总而言之，泡沫轻质土优势众多，在工程施工中，一旦发现有必要使用泡沫轻质土，就要积极的利用泡沫轻质土的效用，将其使用到工程，施工中，从而提高工程施工的质量。

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