泡沫混凝土在公路路基塌方事故处理中的应用

高国刚

(山西晋中路桥建设集团有限公司，山西晋中 030600)

0 引言

泡沫混凝土是水泥混凝土产生以来最大的科技进步之一，具有轻质、保温、吸声、耐火、防火、防水等几十种功能，是迄今为止功能最多的大宗无机轻质材料之一。它的发明与应用，为混凝土开辟了一个特种应用领域。泡沫混凝土将深刻影响我们的生活，造福于社会。泡沫混凝土自问世以来，就得到了工程建设者的重视，将其普遍应用于修建运动场和田径跑道、园林绿化、军事机场、防火墙工程等多个方面，还充分利用泡沫混凝土的其他特性，不断扩大其在建筑工程中的应用，从而加快工程进度，提高工程质量。近年来，特别是到雨季，公路路基塌方事故频发，严重的影响了人民群众的生产生活秩序。将泡沫混凝土应用于公路路基塌方处理，具有高效快速，不留安全隐患，又能确保公路质量，具有广阔的应用前景。

1 泡沫混凝土及其在我国发展的现状

泡沫混凝土(英文名称:foam concrete)，又称为发泡水泥、轻质混凝土等，是用机械方法将掺有泡沫剂的水溶液制备成泡沫，加入到含硅质材料、钙质材料、水及助剂组成的料浆中，经混合搅拌、浇筑成型、蒸汽养护而成的一种轻质多孔混凝土，是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。

泡沫混凝土具有轻质(密度等级为200 kg/m3～1 200 kg/m3)、良好的保温隔热性能(热阻约为普通混凝土的10倍～20倍)、良好的低弹减震性能、很强的防水及耐久性能、环保性能好、很强的耐冲击性能等，还具有施工方便，成本低廉的特性，被广泛的应用于墙体材料中(见图1，图2)。

图1 泡沫混凝土

图2 泡沫混凝土保温板

近年来，国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发，使其在建筑领域的应用越来越广。美国、英国、荷兰、加拿大等欧美国家以及日本、韩国等亚洲国家，充分利用泡沫混凝土的良好特性，将其在建筑工程中的应用领域不断扩大。我国在泡沫混凝土研究及应用方面起步较晚，现在主要将其应用于屋面泡沫混凝土保温层现浇、泡沫混凝土面块、泡沫混凝土轻质墙板、泡沫混凝土补偿地基等方面。随着我国公路大规模建设的铺开，泡沫混凝土在其他方面的应用也逐步得到了尝试，并呈现出快速增长的趋势。

我国在泡沫混凝土的研究与生产方面取得了巨大进展。2011年是我国泡沫混凝土行业划时代的一年，开始了泡沫混凝土外墙保温板及其制品为代表的快速发展阶段，实现了我国的泡沫混凝土产业化发展。我国泡沫混凝土全年产量超过1 000万m3，成为仅次于岩棉板的第二大无机外墙保温材料，并实现了以天津西客站工程为代表的墙体现浇的规模化推广应用。经过多年的发展，我国在泡沫混凝土技术研究方面得到新进展。在实验室研发阶段，我国可以制造出60 kg/m3～80 kg/m3的产品;导热系数最低可达0．04W/(m·K);吸水率已由原来的30%左右降低到5%;200 kg/m3～300 kg/m3抗压强度，也由原来的0．2MPa～0．3MPa提高到了 0．5 MPa ～1．0 MPa，最高可达 1．2 MPa。在产品生产上，山西省潞城泓钰节能建材有限公司、辽宁蓝光建设集团有限公司、上海法普罗材料技术有限公司等可以生产出密度为100 kg/m3～150 kg/m3产品，泡沫混凝土在密度方面的迅速降低，为其最终取代膨胀聚苯板创造了技术条件。

2 泡沫混凝土路基塌方处理中的应用

在国外，泡沫混凝土被广泛用于港口的岩墙、屋面边坡及挡土墙等，就是利用了其良好的轻质性能，降低垂直载荷，也减少了对岸墙的侧向载荷，降低了影响边坡稳定的作用力，从而增进路堤边坡的稳定性。同理，将其应用于路基塌方处理是可行的。

在我国，公路路基塌方事故频发，特别是在雨季。大部分的塌方事故原因主要是由于一段时间内暴雨及持续降雨，导致雨水大量聚集，由于排水不畅，造成部分水体直接进入公路路堤，一方面填料及路基土层变软，一方面雨水直接冲刷路基，造成路基强度支撑能力降低，从而导致路基塌方事故的发生。使用泡沫混凝土快速处理路基塌方事故，主要有以下优势:不留安全隐患;确保公路质量;成本低，经济适用。使用泡沫混凝土进行路基塌方处理，主要是利用泡沫混凝土路堤的轻质性能提高路堤边坡的稳定性，并对相关的排水设施，路面及安全防护措施进行恢复。施工方案是:采用泡沫混凝土路堤及固角挡墙进行塌方路面恢复。施工材料及主要机具:发泡剂，水泥(普通硅酸盐水泥42．5级或32．5级，还可使用快硬硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥)，一级粉或者二级粉煤灰、矿渣微粉等活性掺合料，发泡机，专用水袋，磅秤，手推车，稀释容器，平锹，尖铁锹，刮杠，木抹子，胶皮水管，钢丝刷等。

施工流程:1)清理坍塌的松土及其他杂物。在清理松土过程中，必须自上而下一次性清除。2)再将现状地面挖成台阶状，陡率不能超过1∶1(见图3)。3)浇筑泡沫混凝土路堤。4)完善排水系统。

泡沫混凝土施工是一种新型的施工工艺，对施工材料要求较高，要满足泡沫混凝土的抗压强度，流动度及气泡稳定性的要求。在施工中，必须高度重视施工原材料的质量问题。

在施工中，要注意以下要点:1)在泡沫混凝土层原路堤之间铺垫横向排水垫层，以利于路堤内滞留雨水的排出。2)路基基础顶部预留铆钉，以增强与泡沫混凝土路堤的连接，提高横向抗滑储备。3)施工时，采用桩基固角，彻底消除路基整体向外侧发生位移的可能(见图4)。4)还可以在泡沫混凝土中加入玻璃纤维型，提高混凝土的抗压和抗折强度，抑制了早期干缩开裂。5)处理路段与未处理路段路面结构采用台阶式连接，并在接缝处铺设聚酯纤维布来提高韧性，防止开裂。6)如填筑体长度大于15 m时，必须设置变形伸缩缝。7)在施工中，泡沫混凝土浇筑自下而上，浇筑一层，等强度达到要求后，再浇筑下一层，依此类推。固化前，应避免对混凝土的扰动。8)如遇到大雨或者连阴雨时，应对未固化的混凝土表层采取遮挡措施。当继续浇筑时，应对经雨水浸泡的表层进行铲除后再浇筑。9)施工中做好防水工作，设置临时排水设施。

图3 高速塌方段使用泡沫混凝土处理现场

图4 公路塌方段使用泡沫混凝土处理现场

3 泡沫混凝土存在的缺陷

经过多年的发展，泡沫混凝土还存在以下缺陷:1)强度偏低，一般低于2．0 MPa，有的甚至不足1．0 MPa。2)开孔率偏高，影响了泡沫混凝土的保温性能。3)开裂、吸水，硬化泡沫混凝土表面开裂，导致吸收大量外来水分。

在我国，随着在科研上投入的不断增加，泡沫混凝土技术的迅猛发展，在克服上述缺陷上取得了巨大成就。如中科筑诚已经将500 kg/m3泡沫混凝土的强度提高到2．5 MPa;北京鸿锐嘉已经将180 kg级别泡沫混凝土开孔率控制在10%以下。

4 结语

泡沫混凝土作为一种新型的建筑材料，具有良好的工程应用性能。将泡沫混凝土应用于路基塌方处理，施工简单快速，能够有效提高路基稳定性，缩短工程工期，降低工程成本，达到质量保证的效果，还不会产生污染，具有良好的经济效益和社会效益。同时由于其固有缺陷，还需要进一步加强以下方面的研究:1)进一步降低成本，研究更加简单可靠的泡沫混凝土生产工艺。2)进一步研究影响泡沫混凝土性能的因素，着力于提高其强度及控制气泡开孔率。3)进一步扩大其应用范围。

［1］徐仁贵，黄天元．泡沫混凝土在高速公路抢险工程中的应用［J］．交通世界，2011(11):35-37．

［2］王娜娜，崔建鑫．泡沫混凝土的研究及其在道路工程中的应用［J］．城市建设理论研究，2012(14):58-60．

［3］吕锡岭．泡沫混凝土拓宽路基的差异沉降研究［J］．水文地质工程地质，2012(3):59-62．