泡沫混凝土、气泡混合轻质土

气泡混合轻质土（泡沫混凝土）即在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和气泡并经过充分混合、搅拌后所形成的轻型填土材料。原料土一般为砂质土或粘性土，颗粒直径宜小于 ５mm；固化剂起固结、加固土体骨架的作用，常用普通硅酸盐水泥或高炉矿渣水泥，在固化剂中常加入石膏粉、硅粉等辅助材料，以达到催化、早凝等目的；气泡是由有界面活性类、蛋白类、树脂等材料，按适当的比例经水稀释后，定量泵送到发泡装置，与压缩空气充分混合而产生的。

2．工程特性

气泡混合轻质土具有轻质性、强度的可调节性、固化后的自立性、耐久性、隔热性、抗冻融性等优点，如下表所示：

轻质土的主要特点: 
原材料容易得到
 原材料由水泥、水、细砂组成，不需碎石等集料细砂可直接采用沙化地区当地丰富的风积沙。
 
良好的隔热性
 气泡的体积含有率达40%~70%，导热系数小具有良好的隔热性。
 
强度的可调节性
 可在0.3~5MPa范围内自由调整。
 
耐久性
 属水泥类材料，具有良好的耐久性。
 
良好的施工性
 可泵送500m以上，流动性好，无需振捣、压实。
 
固化后的自立性
 可垂直填土。
 
轻质性
 容重可调范围：5~13kN/m3
 

二、在公路建设中的主要应用

气泡混合轻质土在公路建设中有着非常广泛的应用，它为解决高等级公路软基路基中的桥涵跳车、道路扩建时新老路基的差异沉降、高填土路堤的稳定性等难题，提供了一种全新的技术手段。这种技术不但能节省昂贵的用地、减少拆迁，充分提高土地利用资源，而且能够缩短施工工期、提高工程质量，大幅度降低工程运营后的维护费用。

1．用于桥梁台背填土

在公路运营期间，由于台背回填土与桥面出现不同的沉降，致使路面与桥面连接处开裂，形成高低不平的路面，车辆通过时产生跳跃和冲击，从而对桥涵和路面造成附加的冲击荷载，这种现象称为桥头跳车。这种病害在软土分布路段尤为突出。

（1）桥头跳车的原因分析

桥头跳车产生的原因比较复杂主要可以归结为以下几个方面：① 刚柔突变引起的沉陷跳车。刚性不同的路面在跳车处所产生的振动效果不同，柔性材料对能量的吸收要比刚性材料大。由于桥梁是支撑在较好基础上的刚性结构，具有较大的整体刚度；而与结构物桥台相连的道路属于相对柔性体，刚性较小、柔性较大，属弹塑性体。显然，道路与结构物桥台之间存在着较大的刚度差，这个刚度差的存在必然引起道路与结构物桥台之间产生较大的塑性变形差异及较大的刚度突变，加重了桥头跳车的振动效果。② 台背填料自身压缩引起的沉降。压缩沉降主要取决于填料性质、施工条件及台前台背填料自身的工后沉降，一般采用多孔隙的渗透性填料，但由于桥台附近地方狭隘，施工时压实机具不能贴近台背，填料颗粒间孔隙无法完全消除；此外，填料质量差而达不到设计和规范要求等；在公路自重及车辆的垂直与振动荷载作用下，填料自身会不可避免地产生压缩沉降，造成跳车。③不良地基引起的沉降。多处文献已介绍，此处不详述。

（2）气泡混合轻质土在缓解桥头跳车问题中的应用

要解决桥头跳车，就要使桥台与路基结合部附近沉降曲线的梯度变化缓慢化、均匀化，即应在桥台与路基结合部之间填充满足连续、均匀沉降要求的过渡段。基于桥头跳车产生原因及结合气泡轻质混合土的主要特性，在桥台与路基结合部之间填充气泡轻质混合土即可达到减少不均匀沉降的目的，采用上述图示填筑，主要有以下几点优点：

① 虽然气泡混合轻质土的刚性比混凝土的小，但比优质土的大得多，采用这种填料可在一定程度上缓解桥（涵）与路基间材料的刚柔突变；

② 彻底消除了填料自身的工后沉降问题；

③ 对地下结构物几乎没有土压力的作用，可适度地简化结构物的挡土结构，提高结构物的使用寿命；

④ 填土自身能够独立，对桥台结构物几乎没有推挤作用；

⑤ 可大幅度地降低填土荷载，减少软基的附加应力，抑制软基的沉降和侧移，提高路堤的稳定性；

⑥ 施工性好，不需振捣和机械碾压作业；

⑦ 施工工期短。

2．用于道路扩建

随着交通量的日益增长，在上世纪90年代以前修建的公路，部分已经不能满足使用要求，需要进行扩建。在原有的公路扩建工程中，大多采用原路基两侧拼接加宽的方式，无疑地需要扩大公路占用土地。在路堤两侧拼接加宽后，新加宽的路基与原路基的沉降差异，使路基横向沉降呈反盆式分布，时常导致路面及路堤两侧附近的结构物背拉裂破坏，采用气泡混合轻质土加宽道路，无疑是一个更优方案。

（1）可进行垂直填土，节省昂贵的用地，减少拆迁在旧路基础上加宽几乎不需征地；

（2）在软基路段进行扩幅填土时，可大幅度地降低填土荷重，减少新老路基的差异沉降及路基附近建筑物的沉降破坏，大幅度降低了公路运营后的维修养护费用；

（3）施工性好，不需振捣，不需机械碾压作业；

（4）通过配管泵送气泡混合料，作业面小，几乎不影响现有交通。

（5）施工时间短，不影响现有交通。特别是在施工周期短，用地昂贵的经济发达地区，建筑物及人口相对密集的地区进行道路加宽改造，增建公路或轻轨线路时，采用这种技术能**大限度地节省用地，降低工程整体造价，具有显著的经济效益及社会效益。

3．陡坡路段的填筑

在进行公路的路线方案比选时，长期以来对工程本身，如长度、工程量、投资等方面比较重视，而对工程所带来的安全、环保、社会影响等因素重视的不够，以至不少工程的安全、环保问题较为突出。在已建和待建的山区公路中，包括许多地形条件复杂的陡峭及急转弯地段时，采用直接填挖施工的处理方法，虽然方法简单，但是在很大程度上破坏了原地形、地貌。在这些地段如采用气泡混合轻质土进行路堤的填筑，可以在很大程度上改变原有一些不利条件，主要表现在以下几方面：

（1）可降低填土荷重，减少填土路基自身的滑动力矩，提高路基的抗滑稳定性；

（2）简化挡土结构；

（3）避免原有地形地貌的破坏，保护环境；

（4）施工性好，不需振捣，不需机械碾压作业；

（5）边坡及挡墙的稳定性问题小；

（6）施工工期短。

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