泡沫輕質(zhì)土充填技術(shù)及應(yīng)用分析

(中交三航二公司金山G320-1標(biāo)項(xiàng)目部， 上海 200122)

引言

泡沫輕質(zhì)土是一種新型科技工程材料，屬于輕質(zhì)材料的一種。由于其表觀密度較低、強(qiáng)度較高，相對(duì)于良好的土體來(lái)說(shuō)，泡沫輕質(zhì)土性能更優(yōu)，且可施工性更強(qiáng)。同時(shí)，由于泡沫輕質(zhì)土具有良好的水硬性和流動(dòng)性，在實(shí)際施工過(guò)程中運(yùn)用十分廣泛。隨著技術(shù)的進(jìn)步，泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用前景必將十分廣泛。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工企業(yè)首先應(yīng)該對(duì)泡沫輕質(zhì)土的原材料以及基本性能進(jìn)行一定的了解，明確其優(yōu)缺點(diǎn)，然后熟悉泡沫輕質(zhì)土在實(shí)際施工過(guò)程中的運(yùn)用，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)，也充分發(fā)揮泡沫輕質(zhì)土的功效。

1.泡沫輕質(zhì)土原材料及制作

所謂泡沫輕質(zhì)土就是指利用發(fā)泡劑溶液制備泡沫，然后將這些泡沫與水、水泥基膠凝材料以及其他骨料、外加劑等混合在一起，形成硬化材料的一種物理輕質(zhì)材料。國(guó)家對(duì)于泡沫輕質(zhì)土的制作制定了相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。首先，泡沫輕質(zhì)土制作過(guò)程中運(yùn)用的硅酸鹽水泥必須符合國(guó)家頒布的《通 用 硅 酸 鹽 水 泥》GB175—2007規(guī)定，確保硅酸鹽水泥的質(zhì)量，從而保證泡沫輕質(zhì)土質(zhì)量。其次，泡沫輕質(zhì)土制作過(guò)程中運(yùn)用的鐵鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥必須符合國(guó)家頒布的《快硬硫鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥》JC933—2003 規(guī)定，確保鐵鋁酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥的質(zhì)量，從而保證泡沫輕質(zhì)土質(zhì)量。第三，在礦山采空區(qū)填充時(shí)，需要用到一些特殊的水泥基膠凝材料，施工人員在進(jìn)行材料的選取過(guò)程中，應(yīng)該充分參考當(dāng)?shù)負(fù)胶狭?、骨料以及水質(zhì)情況，對(duì)選取的材料進(jìn)行試驗(yàn)，確保材料質(zhì)量能夠符合施工要求。第四，制作泡沫輕質(zhì)土的骨料應(yīng)該保證其粒徑，通常情況下需要保證在5mm以下。

除了上述這些材料，摻合料也是制作泡沫輕質(zhì)土的重要材料，因此，泡沫輕質(zhì)土的摻合料也應(yīng)該滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。首先，粉煤灰是泡沫輕質(zhì)土當(dāng)中的重要摻合料，在材料的選取方面必須符合國(guó)家頒布的《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596—2005 規(guī)定。其次，磨細(xì)礦渣粉。磨細(xì)礦渣粉是泡沫輕質(zhì)土當(dāng)中的重要摻合料，在材料的選取方面必須符合國(guó)家頒布的《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》GB /T18046—2008規(guī)定。

外加劑是保證泡沫輕質(zhì)土質(zhì)量的重要添加劑，其選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該根據(jù)《混凝土外加劑》GB8076—2008 規(guī)定的相關(guān)條例，選取質(zhì)量過(guò)關(guān)，不會(huì)對(duì)泡沫輕質(zhì)土性能產(chǎn)生影響的優(yōu)良外加劑。

發(fā)泡劑是泡沫輕質(zhì)土制作的重要原材料，也是制備泡沫的主要材料。發(fā)泡劑的質(zhì)量對(duì)泡沫輕質(zhì)土的質(zhì)量有著至關(guān)重要的影響，因此，在發(fā)泡劑的選擇過(guò)程中，應(yīng)該符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。首先，發(fā)泡劑應(yīng)該環(huán)保健康，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。通常情況下應(yīng)該采用界面活性類發(fā)泡劑。其次，當(dāng)溫度上升至 0攝氏度以上時(shí)，發(fā)泡劑不會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象從而影響泡沫輕質(zhì)土的質(zhì)量。第三，在進(jìn)行發(fā)泡劑稀釋時(shí)，倍率應(yīng)該大于一百。第四，在使用發(fā)泡劑制備泡沫時(shí)，應(yīng)該充分考慮泡沫的密度，一般情況下，泡沫的密度可以保持在每立方米40千克到60千克之間。第五，在制備泡沫時(shí)，應(yīng)該保證泡沫的細(xì)密，在經(jīng)過(guò)消泡實(shí)驗(yàn)后，泡沫的濕密度應(yīng)該小于10%。

綜上所述，想要制作泡沫輕質(zhì)土，首先應(yīng)該加入膠凝材料、骨料、摻合料、水泥砂漿，然后加入泡沫進(jìn)行混合，得到泡沫輕質(zhì)土。

2.泡沫輕質(zhì)土的優(yōu)點(diǎn)

相較于普通土體來(lái)說(shuō)，泡沫輕質(zhì)土具有許多優(yōu)點(diǎn)，能夠在施工過(guò)程中發(fā)揮巨大的作用。首先，泡沫輕質(zhì)土具有輕質(zhì)性。其容重可以控制在每立方米 5千牛到15千牛之間。其次，強(qiáng)度和密度的可調(diào)節(jié)性。泡沫輕質(zhì)土主要是通過(guò)泡沫和膠凝材料、骨料、摻合料等混合而成，因此其密度和強(qiáng)度可以根據(jù)工程的需求，通過(guò)調(diào)節(jié)不同材料的混合比來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度和密度的調(diào)節(jié)。第三，良好的施工性。泡沫輕質(zhì)土可以采用管路泵送的方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆筑，對(duì)澆筑空間要求不高，因此施工性十分好。第四，硬化性能好。當(dāng)泡沫輕質(zhì)土硬化后，可以垂直填筑，具有較強(qiáng)的硬化性。第五，良好的耐久性。泡沫輕質(zhì)土是水泥類材料的一種，具有環(huán)保耐久等優(yōu)點(diǎn)。

3.泡沫輕質(zhì)土的特性

3.1 密度

泡沫輕質(zhì)土是通過(guò)各種材料與泡沫混合制作而成，因此其密度可以根據(jù)增減混合料進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。在實(shí)際施工過(guò)程中，施工技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工需求對(duì)泡沫輕質(zhì)土的密度進(jìn)行調(diào)控。通常，實(shí)際施工過(guò)程中需要用到的密度在每立方米500千克到1300千克之間。其他各材料的密度分別是：基層每立方米2300千克、常規(guī)填土每立方米1800千克到2000千克、混凝土每立方米2500千克、聚苯乙烯泡沫每立方米200到300千克、粉煤灰每立方米1200千克到1600千克。如果實(shí)際施工過(guò)程中出現(xiàn)單層澆筑厚度比較大的情況，由于泡沫底部壓縮變形，可能會(huì)出現(xiàn)表觀密度增大的情況，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 強(qiáng)度

高強(qiáng)度是泡沫輕質(zhì)土的另一重要特性，由于泡沫輕質(zhì)土的制作原理，因此，其強(qiáng)度也可以進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。當(dāng)實(shí)際施工過(guò)程需要的輕度不大時(shí)，可以適當(dāng)增加氣泡率，相反，當(dāng)實(shí)際施工過(guò)程中需要保證泡沫輕質(zhì)土的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)該適當(dāng)減少氣泡率。隨著氣泡率的增加，泡沫輕質(zhì)土強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)必須保證氣泡率的情況下，還可以根據(jù)含砂率進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)節(jié)，通常情況下，其他條件一致，含砂率越高其強(qiáng)度越低。

3.3 耐久性

耐久性是泡沫輕質(zhì)土的物理性質(zhì)，通常情況下，檢驗(yàn)泡沫輕質(zhì)土耐久性的主要方法是列出影響耐久性的因素，進(jìn)行一一驗(yàn)證。通常情況下，影響泡沫輕質(zhì)土耐久性的因素包括干濕、凍融、滲透性、吸水性、外部循環(huán)荷載等，通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干濕、凍融等對(duì)泡沫輕質(zhì)土的抗壓輕度基本無(wú)影響。但想要做好泡沫輕質(zhì)土的養(yǎng)護(hù)，還應(yīng)該保證其最適宜的干濕度。泡沫輕質(zhì)土的滲透性和吸水性普遍偏低，一般來(lái)說(shuō)，滲透系數(shù)為10-3～ 10－5cm / s，最大穩(wěn)定吸水率不超過(guò)10% 。外部循環(huán)荷載是影響泡沫輕質(zhì)土耐久性的重要因素，可以通過(guò)試驗(yàn)的方式，對(duì)泡沫輕質(zhì)土的疲勞壽命進(jìn)行測(cè)試，保證其滿足施工要求。

4.泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用

由于泡沫輕質(zhì)土具有良好的性能，相較于普通土體來(lái)說(shuō)，不但強(qiáng)度、密度、可施工性較強(qiáng)，而且具備良好的耐久性，在日常生活中運(yùn)用十分廣泛。包括道路拓寬、管道周邊充填、減荷換填施工、溶洞空洞填充等。在不同的工程領(lǐng)域，對(duì)于泡沫輕質(zhì)土的要求自然有所不同，因此，施工技術(shù)人員應(yīng)該充分掌握泡沫輕質(zhì)土的性能、制作方式等，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的施工環(huán)境，選取相應(yīng)的泡沫輕質(zhì)土進(jìn)行澆筑，確保施工質(zhì)量。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，泡沫輕質(zhì)土屬于新型科技工程材料，具有較高的強(qiáng)度、水硬性以及施工性，是一種適用性廣、發(fā)展空間大的新型科技工程材料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，泡沫輕質(zhì)土在實(shí)際施工過(guò)程中的運(yùn)用越來(lái)越廣泛。

[1]陳忠平,孫仲均,錢爭(zhēng)暉. 泡沫輕質(zhì)土充填技術(shù)及應(yīng)用[J]. 施工技術(shù),2011,10:74-76.

[2]莊偉,譚奎. 泡沫輕質(zhì)土的應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)[J]. 江西建材,2016,10:100+102.

[3]陳忠平,孫仲均,錢爭(zhēng)暉. 泡沫輕質(zhì)土充填技術(shù)及應(yīng)用[A]. 《施工技術(shù)》雜志社、寧波市土木建筑學(xué)會(huì)、浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司、寧波建工股份有限公司.第二屆全國(guó)地下、水下工程技術(shù)交流會(huì)論文集[C].《施工技術(shù)》雜志社、寧波市土木建筑學(xué)會(huì)、浙江省二建建設(shè)集團(tuán)有限公司、寧波建工股份有限公司:,2011:3.