李焱

引言：伴隨著巖土工程的迅速發(fā)展，很多新的技術(shù)與材料被應(yīng)用起來。泡沫輕質(zhì)材料作為一種重量輕、隔熱性能好的巖土工程新材料已經(jīng)在很多領(lǐng)域的巖土工程中得到了廣泛的應(yīng)用。但就當(dāng)前的巖土工程新技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀來講，還尚處于起步的階段，本文針對EOS、SLS、FLM等新型輕質(zhì)材料的特征與功能進(jìn)行分析，分別介紹了其在巖土工程中的使用。

一、泡沫輕質(zhì)材料概述

隨著新技術(shù)與新材料的出現(xiàn)，泡沫輕質(zhì)材料在巖土工程中的應(yīng)用越來越多。泡沫輕質(zhì)材料是指密度為0.3-1.0g/cm?，導(dǎo)熱系數(shù)在0.08-0.29W/（m.K）范圍內(nèi)的材料。就當(dāng)前建筑工程對于泡沫輕質(zhì)材料的應(yīng)用上來看，應(yīng)用最多的就是輕骨料混凝土、加氣混凝土與泡沫混凝土，前兩者主要用于建筑結(jié)構(gòu)方面，而泡沫混凝土則常常用在屋面板與熱力管道的保溫層中。輕質(zhì)材料主要包括EPS、SLS、FLM等幾種類型的材料，EPS通常適用于巖土工程的路堤處理上，密度為0.02-0.04 g/cm?之間，大約是普通土密度的1/70-1/50，屬于輕質(zhì)的材料。使用后可以有效減少路堤的重量，但其蠕變性較大，長期強(qiáng)度不高，所以就應(yīng)用來說還存在一些缺陷。

而SLS材料相對來說密度要大一些，且比EPS材料價格相對便宜，主要由輕骨料、水泥與其他一些材料攪拌、壓制而成，主要運(yùn)用于公路地基的加固操作，可有效的減少沉降，縮短工期，降低成本造價，以成為當(dāng)前首選的輕質(zhì)材料之一。

二、泡沫輕質(zhì)材料的特征

1、泡沫輕質(zhì)材料的研制

泡沫輕質(zhì)材料主要由水泥、泡沫劑以及水，還有一些砂、粉煤灰等摻合料組成，為滿足應(yīng)用的廣泛性，與穩(wěn)定性、封閉性要求，拌合時會加入少量的膨潤土。而在實(shí)驗(yàn)時首先加入水泥、砂以及粉煤灰等材料用水進(jìn)行混合，讓混合后的漿體稠度達(dá)到要求，再用水將泡沫劑進(jìn)行一定程度的稀釋，攪拌成泡沫漿，保證其穩(wěn)定性。最后才將泡沫漿與水泥漿混合，攪拌均勻后的泡沫水泥砂漿要進(jìn)一步保證其稠度與流動性以及可泵性，最終才能倒入模具中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)室內(nèi)的養(yǎng)護(hù)，經(jīng)過規(guī)定的齡期后再測試其抗壓強(qiáng)度。

2、泡沫輕質(zhì)材料的力學(xué)特征

水泥含量與材料密度、含氣量等因素是決定泡沫輕質(zhì)材料力學(xué)指標(biāo)的重要因素。配方的泡沫輕質(zhì)材料力學(xué)指標(biāo)也有所不同，就下表1中顯示，在水泥含量為每立方米80-276kg的范圍內(nèi)，密度在0.617-1.07 g/cm?，其單軸強(qiáng)度為0.17-1.08MPa。從這個范圍內(nèi)的輕質(zhì)材料配比可以看出，因工程的配比與密度要求，泡沫輕質(zhì)材料在干燥狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度小于飽和狀態(tài)的抗壓強(qiáng)度，其強(qiáng)度損失基本在10%-28%左右。因泡沫材料具有多空機(jī)構(gòu)，強(qiáng)度由空隙之間的膠結(jié)物強(qiáng)度和毛細(xì)連接強(qiáng)度決定，因此，在干燥狀態(tài)下，毛細(xì)力消失，所以強(qiáng)度就會降低，所以特別適用于含水量較大的巖土工程環(huán)境。在實(shí)際的工程應(yīng)用中，對于強(qiáng)度的要求較高，密度要求低時，只需要增加水泥的用量與泡沫劑的用量就可以達(dá)到效果。針對密度要求低的要求，可以適當(dāng)?shù)臏p少水泥用量，適當(dāng)增加其他材料的用量，總體配置滿足工程需求，且經(jīng)濟(jì)節(jié)約的泡沫輕質(zhì)材料。

表1 不同配方的泡沫輕質(zhì)材料力學(xué)指標(biāo)

注：Rs為飽和狀態(tài)時的抗壓強(qiáng)度，Rd為干燥狀態(tài)時的抗壓強(qiáng)度，濕密度是指漿體的澆注密度。

三、泡沫輕質(zhì)材料在巖土工程中的具體應(yīng)用

1、泡沫輕質(zhì)材料的優(yōu)點(diǎn)分析

前面說到，泡沫輕質(zhì)材料的自身重量輕，流動性強(qiáng)，因此可以減少工程荷重，通過泵壓送的方式，可以方便的在邊角地區(qū)進(jìn)行灌注并不受限制。其次，泡沫輕質(zhì)材料在灌注后不需要壓實(shí)操作，需要的設(shè)備機(jī)械比較小，能實(shí)現(xiàn)提高施工效率的目標(biāo)。如果要在1km的范圍內(nèi)施工，只需要一個可以接500長管道的攪拌裝置進(jìn)行壓送就可以了，其自立性能好，凝固后能直立起來，可以做支承簡易墻體，還可以用來坐模板。另外，水泥、砂石以及泡沫劑等材料可以進(jìn)行輕松的調(diào)整，以設(shè)計(jì)要求制作出需要強(qiáng)度的材料，而且搬運(yùn)機(jī)械較少，施工體積卻很大。

2、泡沫輕質(zhì)材料的主要應(yīng)用

2.1 針對軟弱地基的處理可以采用泡沫輕質(zhì)材料來置換掉軟土層，經(jīng)過科學(xué)的材料配比，可以制作出地基所需要的材料強(qiáng)度，將輕質(zhì)材料作為輕質(zhì)填土置換軟土地基，保證地基不會產(chǎn)生較大的沉降，且工程可以及時開工，將進(jìn)一步節(jié)約了成本與時間。

2.2 用于陡坡地區(qū)進(jìn)行土坡穩(wěn)定時，可以用泡沫輕質(zhì)材料來置換掉坡頂?shù)囊恍┩寥溃瑥亩_(dá)到減輕土坡重量，增加土坡穩(wěn)定性的效果。另外，對于較為陡峭的山坡填土施工來說，普通的填土材料缺乏穩(wěn)定性，施工操作也比較困難。因此，泡沫輕質(zhì)材料不僅有良好的自立性，更能在陡坡上保持自身的穩(wěn)定性，非常易于施工操作。

2.3 泡沫輕質(zhì)材料可以減輕土的壓力，還能拓寬填土施工。將輕質(zhì)材料作為擋土墻的填料，不僅可以減少豎向的荷載，更是一種良好的膠結(jié)材料，不易產(chǎn)生側(cè)向的荷載，為減少沉降，節(jié)約事故處理費(fèi)用提供了良好的前提。如果是城市施工需要拓寬路堤時，更可以采用泡沫輕質(zhì)材料來解決，不需要放坡便可以保持穩(wěn)定，并且不易出現(xiàn)較大的沉降現(xiàn)象，也可以省去地基處理環(huán)節(jié)，是城市拓寬填土施工的重要措施。

結(jié)語

由此看來，泡沫輕質(zhì)材料在巖土工程上的應(yīng)用對實(shí)現(xiàn)節(jié)約工程成本，實(shí)現(xiàn)各階段巖土施工難點(diǎn)，進(jìn)一步推動巖土事業(yè)發(fā)展有著重要的意義。我們應(yīng)大力的發(fā)展和使用泡沫輕質(zhì)材料在各個領(lǐng)域中的使用，進(jìn)一步發(fā)揮其各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自我價值。

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（作者單位：重慶市黃浦建設(shè)（集團(tuán)）有限公司）