摘要：氣泡混合輕質土容重比一般土小很多，強度可達到甚至超過良好的土體，強度和容重可按需要自由調整，具有良好的力學特性、隔熱、隔音性能，用來解決道路橋頭跳車、高路堤失穩，新舊路基沉降等問題，氣泡混合輕質土是一種值得推廣的好材料。
　　關鍵詞：氣泡混合輕質土，特性，設計，運用，質量控制
　　1氣泡混合輕質土的概念
　　氣泡混合輕質土是按照一定的比例在原料土中，添加固化劑、水和氣泡，經過充分混合、攪拌后所形成的輕型填土材料；其主要特點是容重比一般的土體小，而強度和變形特性可以達到甚至超過良好的土體，是工程界近年開發并被推廣的土建新材料。輕質材料的種類很多，按其容重可分為準輕質材料（如粉煤灰）；輕質材料（如氣泡混合輕質材料）及超輕質材料（如EPS）等。最早是使用粉煤灰、礦渣等材料制作輕質土。
　　1972年挪威率先在公路填土中使用了泡沫塑料塊體（即EPS），此后EPS在路堤填筑中得到了較為廣泛的應用；1980年代，日本又相繼將廢棄的泡沫塑料制成一定大小的顆粒，并按一定的比例與工程廢棄土混合制成了容重可自由調整的輕質土；最近，廣東冠粵路橋有限公司率先在國內開展了氣泡混合輕質土（即向土中混入一定比例的氣泡和固化材料制成容重和強度都可自由調整的填土材料）的研究，取得了較好的效果。
　　2氣泡混合輕質土的特性及優點
　　氣泡混合輕質土容重比一般土小很多，強度可達到甚至超過良好的土體，強度和容重可按需要自由調整，具有良好的力學特性、隔熱、隔音性能及便于施工等特性，氣泡混合輕質土用于工程建設上，主要有以下優點：
　　2.1輕質性
　　氣泡混合輕質土內均勻分布著大量的獨立閉合膠質氣泡，氣泡膜是一種具有較強韌性的物質，氣泡之間互不通水，從而使材料的容重比常規土小得多，根據工程的需要，通過調整產品中的氣泡、固化劑及土的含有率，氣泡混合輕質土的容重可在5~12KN/m3的范圍內自由調整。
　　2.2強度的可調節性
　　與容重的可調節原理一樣，通過改變輕質土中各種成分的比例，其強度可在0.3MPa~5MPa的范圍內調整。
　　2.3高流動性
　　氣泡混合輕質土具有良好的流動性，可通過泵送，其最大輸送距離可達500m，如果通過中繼泵，還可輸送更遠的距離，最大泵送高度可達30m。
　　2.4固化后的自立性
　　氣泡混合輕質土由于使用水泥作為固化劑，通常在澆筑4h后就會開始固化自立，固化后對擋土結構幾乎沒有推擠力，因而可以進行垂直填筑。
　　2.5良好的施工性
　　氣泡混合輕質土由于具有良好的流動性和固化后的自立性，且澆筑時不需要振搗和碾壓作業，可進行遠距離或在窄小空間內施工。此外，氣泡混合輕質土混有大量的氣泡群，成品的體積可達到原材料體積的3倍以上，提高了施工材料的運送效率。
　　2.6耐久性
　　氣泡混合輕質土屬于水泥內材料，與高分子材料相比，其耐久性、耐熱及抗油污能力強，具有水泥混凝土材料同等的耐久性。
　　2.7良好的隔熱、隔音效果及抗凍融性能
　　氣泡混合輕質土含有大量的氣泡，其氣泡體積含有率可達40%~70%，導熱系數小，具有良好的隔熱、隔音效果及抗凍融性能。
　　3氣泡混合輕質填土工程案例
　　筆者參與了廣州市廣深珠高速公路廣州段廣氮互通立交擴建工程的設計。廣深高速廣氮互通立交位于廣州市的東北部，于2003年底完工，是廣深高速公路與東環高速公路交叉的樞紐互通立交，近年來隨著交通量的快速增長，廣氮立交跨線橋道路服務水平明顯降低，經常出現堵車現象，嚴重制約了廣州往深圳方向的交通。為了適應交通量的增長，廣深珠公司決定對其進行擴建。
　　其中A匝道K0+480~600路段，由于路基與原地面之間的高差較高，最高處可達7.0m以上，且用地受限制，為避免拆遷，我們曾經考慮了設置擋土墻方案。但此處由于舊邊坡坡底已設置擋土墻，若采用懸臂式擋土墻，則需開挖基礎，破壞舊擋土墻，可能造成邊坡的失穩，引起舊路路面裂縫的產生；若采用重力式擋土墻，因擋土墻基礎底要求承載力大于200Kpa，本處地基地質不太好，若不處理地基的話，最大承載力只能在90Kpa以下；即使進行地基處理，也無法達到重力式擋土墻要求的承載力。因為經過權衡，我們決定在K0+480~K0+600路段采用氣泡輕質土路基，不需要增加用地，也可以不必進行軟基處理。
　　3.1開挖設計
　　一般沿著舊路的土路肩的邊緣按1：1的坡度開挖，若開挖的坡腳線在舊路基的坡腳外，則需將開挖的寬度增大，需挖除舊路面的混凝土路面及路面基層和底基層。具體見路基橫斷面圖。
　　
　　路基橫斷面圖
　　3.2氣泡混合輕質土設計
　　氣泡混合輕質土方案分為主體部分和輔助部分。
　　（1）、主體部分設計主要為氣泡輕質填土設計：
　　1）容重設計：路槽底以下80cm范圍內為6.5kN/m3，其余區域為6kN/m3；
　　2）無側限抗壓強度設計：路槽底以下80cm范圍內為0.8Mpa，其余區域為0.6Mpa；
　　3）空氣量設計：路槽底以下80cm范圍內為60%，其余區域為65%。
　　（2）、輔助部分設計：為更好地保證氣泡混合輕質填土耐久、美觀、安全，需要增加輔助部分。具體設計方案如下：
　　1）內部防水設計：氣泡混合輕質填土頂、底部均用防滲土工布包裹。
　　2）氣泡混合輕質填土補強設計：為加強氣泡混合輕質土的穩定性，在路基開挖線處、路基頂部等應力集中的部位分別設計了1層和2層鋼筋網。
　　3）氣泡混合輕質填土側面采用水泥面板防護，面板為預制板，由角鋼進行加固。
　　4）每隔一定間距在氣泡混合輕質土中全斷面設置一道沉降縫，縫寬1cm，用瀝青板材填塞滿。
　　4氣泡混合輕質土的施工
　　4.1氣泡混合輕質填土澆筑
　　整個填筑體水平分層進行澆筑，每層澆筑的間隔時間至少一天。氣泡混合輕質土采用軟管泵送。澆注時保持出料口埋入氣泡混合輕質土中，盡量避免消泡和離析現象產生。
　　4.2縱橫破調整
　　因氣泡混合輕質土流動性大，澆注過程中無法事先路面坡度的要求，需待澆注完成后并達到一點的強度后用底基層材料進行縱向和橫向坡度的調整。
　　4.3養護
　　氣泡混合輕質土澆筑完成后，為了防止由于急速干燥而產生裂縫，固化后需要加蓋麻袋等進行保護。此外，如果施工中下雨，對固化前的氣泡混合輕質土要進行遮蓋，避免雨淋。對于大體積氣泡混合輕質土，應注意加強過程養護，確保不因養護不夠導致裂縫產生。
　　5氣泡混合輕質土施工質量管理
　　5.1檢測要求
　　對于檢測要求，國內暫無規范作出規定。本工程給出氣泡混合輕質土品質要求參考值，見下表：
　　氣泡混合輕質土品質要求
　　
　　5.2質量管理及檢驗方法：
　　5.2.1原材料的質量控制
　　原材料的質量是氣泡混合輕質土質量好壞的關鍵，所以要嚴格控制氣泡混合輕質土中原料土、固化劑、水、起泡劑的質量。
　　①砂質土的質量管理
　　氣泡混合輕質土的質量受砂質土的含水比和細粒成分含有率等的影響。特別是采用當地的原料土時，其含水比和細粒成分含有率變化較大，因此需要根據有關規定進行試驗測定，調整配合比或變更材料。
　　砂質土的檢測項目及頻度可參照下表。
　　砂質土的質量管理
　　　原料土的粒徑不得大于5mm，不符合要求時要進行加工、篩分處理。采用海沙時，其鹽化物的含量不得大于0.04%。
　　②固化劑
　　主要是水泥和必要的添加劑，究竟采用哪種水泥最好，據經驗介紹是高爐礦渣水泥最好，但最后的選擇還得因地制宜，無論采用哪種水泥都要嚴格檢查其質量，能否達到所要求的等級、不過期、不受潮等。
　　③水
　　可采用一般工程用水，參照普通水泥混凝土用水標準。不能采用對氣泡混合輕質土的強度和耐久性有不良影響的含有垃圾和油污的水。
　　④起泡劑：
　　起泡劑是氣泡混合輕質土技術的關鍵，無論采用界面活性類、蛋白類或樹脂類中的哪一種，但都得保證發泡的質量，即氣泡在氣泡混合輕質土中分布要均勻、具有穩定性，能確保氣泡在氣泡混合輕質土的輕質性和流動性。
　　5.2.2攪拌工程的質量管理
　　和混凝土一樣，氣泡混合輕質土在攪拌時的質量管理要求最高。因為在攪拌時的質量管理中要確保氣泡混合輕質土的流動性和輕量性，所以要投料要準確，必須按照濕潤密度、空氣量、流動值的標準進行控制。
　　5.2.3固化后的質量管理
　　氣泡混合輕質土固化后的質量管理，一般是要確認無側限抗壓強度是否達到規定強度。但因為該土的無側限抗壓試驗結果需要28d后才能得到，要確認其強度并不簡單。因此，平常的質量管理中，一般多用控制濕潤密度和空氣含量的方法進行。但最終強度的確定還是有必要的。
　　氣泡混合輕質土的設計是按28d無側限抗壓強度qu28進行，但因為：有必要在現場確認早期強度；多數工程從施工開始28日后已經完工。所以在氣泡混合輕質土固化后質量管理上，最好能得到齡期7d的無側限抗壓強度qu7，然后根據7d的無側限抗壓強度與28d的強度的線性關系判斷28d強度。因此在日常的質量管理中，可確認7d齡期是否達到目標無側限抗壓強度。
　　5.2.4成品管理
　　成品管理是指檢驗成品的質量、形狀，另外確認施工數量等。
　　6小結
　　氣泡混合輕質土的輕質性、良好的施工性及良好的力學特性，使得在道路加寬、橋臺臺背回填等領域得到越來越廣泛的利用。
　　參考：
　　1、《氣泡混合輕質填土新技術》陳忠平、王樹林、鄧江編著，人民交通出版社，2004年10月第1版
　　2、《輕質土的關鍵技術開發及其施工工藝的研究》，陳忠平等，[交通部聯合攻關重點課題]，2003
　　3.《氣泡混合輕質土的關鍵技術開發及其在高等級公路上的應用》，陳忠平等，[廣東省科技廳科研課題立項報告]，2003