气泡轻质土在城市道路中的应用

张涛，邱远林，解天宝，高彬彬

（1重庆城建控股(集团)有限责任公司，重庆400010；2重庆建工新型建材有限公司，重庆401122)

气泡轻质土在城市道路中的应用

张涛1，邱远林1，解天宝1，高彬彬2

（1重庆城建控股(集团)有限责任公司，重庆400010；2重庆建工新型建材有限公司，重庆401122)

气泡轻质土是一种水泥混合轻质材料，具有轻质、强度可调、自立及良好的施工性等特点，有较强的适用性。阆中嘉陵江四桥及新区滨江路项目实施过程中，应用气泡轻质土替代常规路基填筑及设计的桩基承台挡土墙结构，解决了天燃气管道影响路基的问题，天燃管道在未迁移的情况下，得到了保护，道路建设顺利实施。在地下管线众多的城市道路建设中，气泡轻质土这一新型材料会有广阔的使用前景。

关建词：轻质土；城市道路；发泡剂；环保材料

0　引言

气泡轻质土是采用水泥、水和发泡剂(气泡群)等材料，按一定比例混合搅拌，在水泥的固化下凝固而成的气泡类轻质填筑材料。轻质性、自立性、容重和强度可调节性、保温隔热性是其的独特优点，能有效地减小荷重和土压力，解决加宽征地拆迁、高陡路堤施工放坡难题，避免寒区路堤出现冻胀翻浆等病害。此外，还可用于废矿空洞、结构物背面空洞、水下空洞、采空区和岩溶区空洞等填充，及房屋的内外墙保温、楼顶隔热和楼板隔音等填筑工程。

1　气泡轻质土的特性

1.1微孔性

气泡轻质土是一种微孔类轻质材料，其内部含有无数个微细独立均匀气泡，气泡直径30～60μm，气泡群含有率20%～90%。

1.2轻质性

由于内部均匀分布有大量气泡，其容重比一般土建材料小很多(见表1)，可减少填筑自重。

表1　常见路基材料的容重比较表(kN/m3)[1]

1.3强度可调节

根据工程需要，通过调整水泥用量、气泡群含量，或掺入可选添加材料，其容重可在4～15kN/m3范围内调节，强度可在0.5～35.0MPa范围内调节。

1.4施工性能良好

由于不含骨料，其流动性高，可通过管道进行远距离泵送，水平泵送距离达500m以上(增加中继可输送更远)，垂直泵送高度达30m以上。

采用管道泵送，使拌和场与浇筑点分离，作业面小。浇筑后可自流平和自硬化，自密实性好，不需要机械摊铺、振捣和碾压。施工对附近建筑物无影响，对居民干扰小，适合于长距离管道或狭小空洞内充填施工。

1.5自立性

气泡轻质土属水泥类材料，具有与普通混凝土类似的初凝、终凝等特性，硬化后具有良好的自立性，其垂直临空面侧压力为零，可垂直填筑，对结构物无侧压力[2]。

2　使用原因

阆中滨江南路为城市主干道，沿七里新区嘉陵江河岸布设，道路临江一侧受不能占用嘉陵江河道限制，常规路堤放坡填筑不能采用，而采用桩基承台基础，混凝土路基挡墙结构见图1。

道路K0+895～K0+967段，有一根天然气管道横向穿越道路，穿过嘉陵江连接两岸城区，为城市主供气管，埋置较深且时间久远，若进行迁移，势必造成城市天燃气供应中断，影响居民生产生活，资金投入较大，综上因素，天燃气管道不能进行迁移。

城市天燃气主管道横向穿越道路且与部分桩基、承台交叉，在不能迁移的情况下，只能变更桩基、承台挡土墙结构型式，气泡轻质土具有众多优良特性，适合此种情况下建设环境，采用气泡轻质土是一种理想的选择，见图2。

图1　滨江南路桩基承台挡土墙

图2　气泡轻质土路基

此段路基地基承载力为200kPa，地基地质情况良好，强度较高，可以起到扩散荷载和协调变形的作用，可直接填筑气泡轻质土。气泡轻质土具有自立性，可垂直填筑，大大减少用地，满足道路临江一侧不放坡而不影响河道要求；具有的轻质性、强度可调性可减小路基荷载，基本消除路基的沉降，能保持好路基底下的结构物的完好状况，满足不迁移天燃气管道的情况下，保证天燃气管道完好；其良好的施工性，可减少施工工期，提高工作效率。

3　气泡轻质土实施

3.1设计要求

断面设计：气泡轻质土填筑与原路基截面相同。

容重设计：容重等级为W6～W12。

强度设计：路床下80cm范围内抗压强度不小于1.5MPa，其他区域抗压强度小于1.0MPa。

其他：侧面采用水泥面板防护，面板为预制板，由角钢焊接固定。

3.2质量控制

质量控制首先从源头抓起，原材料的质量决定最终质量，在气泡轻质土中主要原材料有水泥、发泡剂，要严格控制进货关、检验关。

固化材料:水泥作为固化材料，因地制宜择优选择，严格检查其质量及其与发泡剂等其他材料的适应性。

水:气泡轻质土用水未有明确标准，但应使用洁静的达到饮用标准的江水，不能含有油污等有害物质。

发泡剂:发泡剂是气泡轻质土技术的关键[3]，现有的分界面活性类、蛋白类或树脂类，都以增强分子活性为本质。发泡剂要达到使气泡群在气泡轻质土中分布均匀并具有稳定性，能确保气泡群在气泡轻质土的均匀性、轻质性和流动性，见表2。

表2　气泡轻质土的发泡剂性能要求

3.3施工过程质量管理

和混凝土一样，气泡轻质土在搅拌时的质量管理要求高，因为在搅拌时的质量管理中要确保气泡轻质土的流动性、均匀性和轻质性，所以原材料计量要准确，必须按照湿容重、气泡群密度、流动值的标准进行控制[4]。

3.3.1材料的计量精度

由于材料的计量精度直接影响到气泡轻质土的强度、均匀性、轻质性、流动性，因此在计量水泥、发泡剂、水、添加材料等材料时必须尽量做到准确，计量设备的精确度应达到表3要求。

表3　原材料的计量精度

3.3.2湿容重

湿容重在以减轻对结构物土压为目的填土中特别重要，它是根据选定的水泥[8]、水、气泡群经过混合搅拌而得到的，施工期间按规定检测[5]。

测定时，按以下频骤进行：

从出料口取试料→先测定空容器的容积V和质量m1→将试料装在容器中水平放置，试料的表面与容器的上沿齐平(用直尺刮平)，然后测定其质量m2→求湿密度∶湿容重=10(m2-m1)/V (kN/m3)。

3.3.3流动度

流动度是用来确认是否达到了规定流动性的参数。暂定配合比流动度一般为180mm。取此值时，可确保材料不发生离析、泵送距离可达500m、浇筑时具有良好的操作性。流动度不足，会造成流动性低，影响正常作业，给质量稳定带来影响。可以说流动性试验是能准确把握气泡轻质土品质的最简单的方法。施工时需按规定进行检测。

试验按下述方法进行：

由出料口取料→准备一个内径80mm、高80mm的玻璃空心圆筒→将空心圆筒水平静置于平稳的钢板或硬质塑料板的平面上→将试料缓慢平稳地注满圆筒即可→轻敲圆筒的外表面，使试料的表面与圆筒的上端齐平→慢慢将圆筒垂直提升，并静置1min→试料停止流动后，用尺量出最大的直径以及与其垂直方向的直径，取两者的平均值作为流动值[6]。

搅拌时质量管理标准见表4。

表4　搅拌时质理管理标准

3.3.4抗压强度

试验方法：每天浇筑时取样，制作2组10cm×10cm×10cm的试样共六个，检验试样7d的抗压强度及28d的抗压强度，试验结果取3个试样的平均值。

3.4固化后的质量管理

气泡轻质土固化后的管理，要看抗压强度是否达到规定强度。但因为该抗压强度的试验结果需要28d后才能得到，要确认其强度需等待的时间比较长，因此一般认为7d强度达到28d设计强度的50%以上就认为满足施工要求，可以进行下一步施工，但最终强度的确定还是以28d抗压强度为准。

3.5施工要点及注意事项

3.5.1浇筑方法

为确保气泡轻质土中气泡独立而均匀分布，气泡的消泡及材料的离析控制到最小程度，施工过程中应避免过度振动；浇筑过程应从软管的前端直接浇筑，且出料口要埋入气泡轻质土中或尽量靠近气泡轻质土的表面[7]。

整个填筑体水平分层进行浇筑，上层浇筑应待下一层终凝固化后进行，一次的最大施工厚度不超过1m，最小施工厚度不小于0.25m。

3.5.2养护

气泡轻质土浇筑完成后，为了防止由于急速干燥而产生裂缝，固化后需要加盖塑料薄膜或麻袋等进行保护，此外，如果施工中下雨，对固化前的气泡轻质土要进行遮盖，避免雨淋[8]。对于大体积气泡轻质土，更应注意加强过程养护或采取泡沫板间隔，并防止因养护不够导致裂缝产生。

3.5.3施工缝的设置

气泡轻质土应注意每隔一定间距沿全断面设置施工缝，缝宽1～2cm，用沥青木板或夹板填塞满，施工缝设置位置应与面板及面板基础的沉降缝一一对应。

3.5.4施工顺序

开挖需浇筑气泡轻质土范围的基坑→修筑设置面板的基础，填筑碎石垫层→安装预制面板→浇筑气泡轻质土→安装气泡轻质土顶的防撞栏→排水设施的完善。

4　应用的结果及意义

气泡轻质土替代桩基承台挡土墙，保证了横穿道路的城市天燃气主管道不迁移的情况下继续正常使用，道路能顺利实施。同时，省掉了钻孔灌注水下混凝土桩、挡土墙及承台钢筋混凝土，减少了材料、人力的投入，实现绿色节能，保护环境，节省了资金。气泡轻质土作为一种新型绿色环保材料，其良好的施工性易于推广，轻质性、自立性使其在工程建设，特别是空间狭窄、地下管道纵横交错的城市道路建设中具有广阔的应用前景。

[1]张子达.气泡混合轻质填土技术在道路加宽工程中的应用[J].广东公路交通，2013(2):5-7.

[2]祝新念，胡卫东，肖四喜，等.气泡混合轻质土的特殊性能及工程应用[J].大众科技，2010(8):70-71.

[3]罗枫.气泡混合轻质土工程的施工质量管理与检测[J].建材技术与应用，2009(7):11-13.

[4]朱旭华.气泡混合轻质土处理路桥过渡段技术研究[D].华南理工大学博硕论文，2005.

[5]吴代坤.气泡混合轻质土在桥台填筑中的质量控制研究[J].广东科技，2013(8)：114-116.

[6]朱彤.气泡混合轻质土在防治高速公路软弱地基桥头跳车的应用[J].交通科技，2010(4):49-52.

[7]谭少华，黄正昌.气泡混合轻质土技术在广佛高速公路扩建工程中的应用[J].广东公路交通，2007(1)：1-5.

[8]常浩.气泡混合轻质土在路基加宽中的应用[J].公路与汽运，2010(4)：133-136.

责任编辑：孙苏，李红

Application of Bubble Light Soil in City Road

Bubble light soil is a kind of light cement mixed material,with light intensity,adjustable strength,independent and good workability and wide applicability.In the No.4 bridge project of Jialingjiang River and Binjiang Road project in Langzhong,the application of bubble light soil instead of ordinary road bed filling and the designed retaining wall resolves the problem of natural gas pipes blocking road bed,and the natural gas pipes are protected with no need of being removed and road construction goes smoothly.Bubble light soil,a new material,will have a bright prospect in urban road construction with numerous underground pipes.

light soil;urban roads;foaming agent;environment-friendly material

TU997

A

1671-9107（2015）07-0055-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2015.07.055

2015-05-14

张涛(1978-)，男，重庆人，本科，高级工程师，主要从事道路工程、桥涵工程及建筑结构的施工及技术工艺创新。

邱远林(1963-)，男，重庆人，专科，高级工程师，主要从事大型市政工程、公路工程的组织实施。