试分析岩土工程中泡沫轻质材料的作用

李焱

引言：伴随着岩土工程的迅速发展，很多新的技术与材料被应用起来。泡沫轻质材料作为一种重量轻、隔热性能好的岩土工程新材料已经在很多领域的岩土工程中得到了广泛的应用。但就当前的岩土工程新技术的应用现状来讲，还尚处于起步的阶段，本文针对EOS、SLS、FLM等新型轻质材料的特征与功能进行分析，分别介绍了其在岩土工程中的使用。

一、泡沫轻质材料概述

随着新技术与新材料的出现，泡沫轻质材料在岩土工程中的应用越来越多。泡沫轻质材料是指密度为0.3-1.0g/cm?，导热系数在0.08-0.29W/（m.K）范围内的材料。就当前建筑工程对于泡沫轻质材料的应用上来看，应用最多的就是轻骨料混凝土、加气混凝土与泡沫混凝土，前两者主要用于建筑结构方面，而泡沫混凝土则常常用在屋面板与热力管道的保温层中。轻质材料主要包括EPS、SLS、FLM等几种类型的材料，EPS通常适用于岩土工程的路堤处理上，密度为0.02-0.04 g/cm?之间，大约是普通土密度的1/70-1/50，属于轻质的材料。使用后可以有效减少路堤的重量，但其蠕变性较大，长期强度不高，所以就应用来说还存在一些缺陷。

而SLS材料相对来说密度要大一些，且比EPS材料价格相对便宜，主要由轻骨料、水泥与其他一些材料搅拌、压制而成，主要运用于公路地基的加固操作，可有效的减少沉降，缩短工期，降低成本造价，以成为当前首选的轻质材料之一。

二、泡沫轻质材料的特征

1、泡沫轻质材料的研制

泡沫轻质材料主要由水泥、泡沫剂以及水，还有一些砂、粉煤灰等掺合料组成，为满足应用的广泛性，与稳定性、封闭性要求，拌合时会加入少量的膨润土。而在实验时首先加入水泥、砂以及粉煤灰等材料用水进行混合，让混合后的浆体稠度达到要求，再用水将泡沫剂进行一定程度的稀释，搅拌成泡沫浆，保证其稳定性。最后才将泡沫浆与水泥浆混合，搅拌均匀后的泡沫水泥砂浆要进一步保证其稠度与流动性以及可泵性，最终才能倒入模具中进行养护室内的养护，经过规定的龄期后再测试其抗压强度。

2、泡沫轻质材料的力学特征

水泥含量与材料密度、含气量等因素是决定泡沫轻质材料力学指标的重要因素。配方的泡沫轻质材料力学指标也有所不同，就下表1中显示，在水泥含量为每立方米80-276kg的范围内，密度在0.617-1.07 g/cm?，其单轴强度为0.17-1.08MPa。从这个范围内的轻质材料配比可以看出，因工程的配比与密度要求，泡沫轻质材料在干燥状态的抗压强度小于饱和状态的抗压强度，其强度损失基本在10%-28%左右。因泡沫材料具有多空机构，强度由空隙之间的胶结物强度和毛细连接强度决定，因此，在干燥状态下，毛细力消失，所以强度就会降低，所以特别适用于含水量较大的岩土工程环境。在实际的工程应用中，对于强度的要求较高，密度要求低时，只需要增加水泥的用量与泡沫剂的用量就可以达到效果。针对密度要求低的要求，可以适当的减少水泥用量，适当增加其他材料的用量，总体配置满足工程需求，且经济节约的泡沫轻质材料。

表1 不同配方的泡沫轻质材料力学指标

注：Rs为饱和状态时的抗压强度，Rd为干燥状态时的抗压强度，湿密度是指浆体的浇注密度。

三、泡沫轻质材料在岩土工程中的具体应用

1、泡沫轻质材料的优点分析

前面说到，泡沫轻质材料的自身重量轻，流动性强，因此可以减少工程荷重，通过泵压送的方式，可以方便的在边角地区进行灌注并不受限制。其次，泡沫轻质材料在灌注后不需要压实操作，需要的设备机械比较小，能实现提高施工效率的目标。如果要在1km的范围内施工，只需要一个可以接500长管道的搅拌装置进行压送就可以了，其自立性能好，凝固后能直立起来，可以做支承简易墙体，还可以用来坐模板。另外，水泥、砂石以及泡沫剂等材料可以进行轻松的调整，以设计要求制作出需要强度的材料，而且搬运机械较少，施工体积却很大。

2、泡沫轻质材料的主要应用

2.1 针对软弱地基的处理可以采用泡沫轻质材料来置换掉软土层，经过科学的材料配比，可以制作出地基所需要的材料强度，将轻质材料作为轻质填土置换软土地基，保证地基不会产生较大的沉降，且工程可以及时开工，将进一步节约了成本与时间。

2.2 用于陡坡地区进行土坡稳定时，可以用泡沫轻质材料来置换掉坡顶的一些土壤，从而达到减轻土坡重量，增加土坡稳定性的效果。另外，对于较为陡峭的山坡填土施工来说，普通的填土材料缺乏稳定性，施工操作也比较困难。因此，泡沫轻质材料不仅有良好的自立性，更能在陡坡上保持自身的稳定性，非常易于施工操作。

2.3 泡沫轻质材料可以减轻土的压力，还能拓宽填土施工。将轻质材料作为挡土墙的填料，不仅可以减少竖向的荷载，更是一种良好的胶结材料，不易产生侧向的荷载，为减少沉降，节约事故处理费用提供了良好的前提。如果是城市施工需要拓宽路堤时，更可以采用泡沫轻质材料来解决，不需要放坡便可以保持稳定，并且不易出现较大的沉降现象，也可以省去地基处理环节，是城市拓宽填土施工的重要措施。

結语

由此看来，泡沫轻质材料在岩土工程上的应用对实现节约工程成本，实现各阶段岩土施工难点，进一步推动岩土事业发展有着重要的意义。我们应大力的发展和使用泡沫轻质材料在各个领域中的使用，进一步发挥其各项优点，实现自我价值。

参考文献

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（作者单位：重庆市黄浦建设（集团）有限公司）