轻质泡沫土质量控制关键技术

轻质泡沫土质量控制关键技术

史贵军

南京交通工程检测有限责任公司 江苏 南京 210037

摘要：本文主要探讨了轻质泡沫土路基质量控制的关键技术。首先，详述了轻质泡沫土的定义、特点以及其在路基工程中的应用领域和优势。而后，对轻质泡沫土路基施工工艺进行了探讨，包括原材料的选择、泡沫生成和控制、混合工艺及设备的选择以及路基施工流程。接着，重点阐述了轻质泡沫土路基质量控制的关键技术，如密度和强度控制技术、质量控制指标与标准以及质量监测与评估。此外，论文详细介绍了轻质泡沫土的质量检测方法，从原材料检测到路基施工的全过程检测。

关键词：轻质泡沫土；路基工程；施工工艺；质量控制；质量检测方法

1引言

在道路基础建设中，轻质泡沫土因其良好的性能和优异的环保特性，逐渐受到了广大工程技术人员的关注与研究。在路基施工中，其出色的性能使得其在许多项目中得到了广泛应用。然而，如何确保轻质泡沫土路基的质量，使其能够满足不断提高的建设标准和人们对道路使用质量的期望，已经成为一个重要的课题。关键的质量控制技术，包括密度控制技术、强度控制技术以及质量监测与评估，是实现这一目标的重要手段。

2轻质泡沫土概述

轻质泡沫土，也称为发泡土或泡沫混凝土，是一种混合了空气、水和水泥的建筑材料，其主要特性是轻质、隔热和隔声[1]。

2.1定义和特点

轻质泡沫土是一种特殊的建筑材料，它是由水、水泥和特殊的发泡剂混合后制成的。这种发泡剂可以产生大量的微小气泡，使得混合物的体积膨胀，形成一种多孔的材料[2]。因此，轻质泡沫土的密度相对较低，一般在400-1600kg/m³之间[3]。轻质泡沫土具有五大优良性能：轻质、高流动、无侧限抗压、防水（隔水性），同时密度和强度可调节等。

（1）轻质性。由于轻质泡沫土是由水泥浆和泡沫混合制成，其容重仅为普通混凝土的1/5～1/8，一般控制在5～6.5kg/m3，因此能显著降低路基荷载。为进一步实现轻质泡沫土轻质性，制备时可适当增加泡沫量或调整材料的湿密度[4]。

（2）流动性。轻质泡沫土流动性高，其最大泵送距离可达1500m[5]。流动性常用扩展度来表征，受材料含水量和含气量的影响较大。工程中水灰比能同时控制轻质泡沫土的含水量和强度，水灰比增加，含水量增加，流变性增大，但强度也会随之发生改变，所以施工时要同时考虑二者。另外，含气量减小会造成轻质泡沫土扩展度和表观密度增大。

（3）无侧限抗压。轻质泡沫土中水泥等胶凝材料固化后，在接下来的28d内强度会逐渐上升至设计强度，无侧限抗压，对保护壁或挡墙无侧压力，可垂直进行填筑。

（4）隔水性。轻质泡沫土含有大量致密的泡沫，隔水性较好，有相关实验把泡沫轻质土试块压在水里2年以上，试块密度从600增至750左右，吸水率在20%左右。

（5）强度和密度可调。轻质泡沫土单轴抗压强度在0.3～8MPa之间，常规路基使用强度在1MPa左右，强度大小与配合比、胶凝材料、气泡率、砂等有关，气泡率增加，强度下降。根据材料组成、用量和气泡率的不同，可按工程需要进行调整，常用密度为500～1300kg/m3。

2.2应用领域和优势

轻质泡沫土在许多领域都有着广泛的应用。例如，它可以作为一种轻质的路基材料，在道路和桥梁的建设中起到重要的作用。此外，它还可以用作墙体材料，以提高建筑物的隔热和隔声性能。轻质泡沫土的灵活性和多功能性使得它在建筑、道路、桥梁、地铁、航空等多个领域有着广泛的应用。

轻质泡沫土的优势主要表现在以下几个方面：首先，它的轻质性能使得其在施工过程中更加方便和快捷。其次，它的隔热和隔声性能使得其在建筑物中的应用可以大大提高居民的舒适度。再次，它的可塑性使得其在设计和施工中的应用更加灵活。最后，它的环保性能也是其一个重要的优势，由于它主要由水、水泥和空气组成，所以在生产和使用过程中对环境的影响非常小。

3轻质泡沫土路基施工工艺

3.1原材料准备和选择

轻质泡沫土的主要原材料包括水泥、水和发泡剂。其中，选择合适的水泥类型和品质对于保证轻质泡沫土的质量和性能至关重要。常用的水泥类型有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥等。其次，水的质量也影响着轻质泡沫土的制备效果，需要选择无杂质、无油脂、PH值接近中性的水。最后，发泡剂的选择则直接决定了泡沫的质量和稳定性，需要选择能产生高质量泡沫的专用发泡剂。

3.2泡沫发生和控制

发泡过程是轻质泡沫土制备的关键环节。首先，需要将发泡剂和一定量的水混合均匀，然后通过发泡机将混合液喷出，形成细腻、均匀、稳定的泡沫。泡沫的质量直接影响着轻质泡沫土的物理性能，包括密度、强度、保温性等。因此，发泡过程的控制是非常重要的。需要通过调整发泡剂的用量、发泡时间、发泡温度等参数，控制泡沫的大小、数量和稳定性，以达到理想的轻质泡沫土性能。

3.3混合工艺和设备

将泡沫与水泥浆体混合是制备轻质泡沫土的下一步骤。混合过程需要保证泡沫不破裂，同时使得水泥浆体与泡沫充分混合，形成均匀的轻质泡沫土。混合过程通常使用专用的混合设备进行，如搅拌机、混合器等。混合设备的选择应根据轻质泡沫土的规模、用途和性能要求来确定。此外，混合过程的参数，如混合速度、混合时间、混合顺序等，也需要根据实际情况进行优化，以保证轻质泡沫土的质量。

3.4路基施工流程

轻质泡沫土路基施工流程涉及多个步骤，包括地基处理、混合物配制、铺设混合物、压实和成型、质量检测及保养等环节。

（1）地基处理。地基处理是施工流程的首个步骤，主要包括对原始地基的清理和整理。在地基处理阶段，首先要清除地基表面的垃圾、植物和杂物，然后进行地基的挖掘和填充，确保地基平整、稳固。如果地基土层含有大量粗砂石或其它杂质，需要进行替换或处理，以达到施工要求。

（2）混合物配制。混合物配制是将粉煤灰、水泥、石膏和发泡剂等原料按照一定的比例混合，形成泡沫土混合物。在此过程中，要求泡沫均匀，粒径符合设计要求。混合物的配制过程需要在专门的混合设备中完成，以保证混合物的均匀性和稳定性。

（3）铺设混合物。铺设混合物是将配制好的泡沫土混合物铺设到地基上，形成路基层。铺设过程中要保证混合物的均匀分布，防止出现空洞或疏松区。铺设混合物的厚度、宽度和平整度都需要严格按照设计要求进行。

（4）压实和成型。铺设混合物后，需要对其进行压实和成型。压实是通过振动压实机将泡沫土混合物压紧，使其达到预定的密度。成型则是通过抹平机将路基层抹平，使其表面平整，满足施工要求。

（5）质量检测及保养。完成压实和成型后，需要对路基进行质量检测，包括密度、强度、平整度等方面的检测。质量检测通过的路基需要进行保养，通常是用防水布覆盖，以防止水分的蒸发。保养期间需要定期检查，确保路基的质量和稳定性。

图1路基施工流程

4轻质泡沫土质量控制关键技术

4.1密度控制技术

轻质泡沫土的密度是影响其物理性能的重要因素，包括其强度、刚度、热绝缘性等。因此，密度控制是轻质泡沫土质量控制的关键技术之一。

4.1.1密度测量方法

对于轻质泡沫土的密度测量，通常采用湿密度法或干密度法。湿密度法是在轻质泡沫土未经干燥的情况下测量其质量和体积，然后计算出其密度。干密度法则是先将轻质泡沫土干燥至恒重，然后测量其质量和体积，计算出其密度。这两种方法各有优缺点，需要根据实际情况选择适合的测量方法，见表1。

表1湿密度法和干密度法优缺点及适用情况

测量方法	优点	缺点	适用情况
湿密度法	直接在现场测量，无需额外设备，快速得到结果	受水分含量影响，无法区分固体部分和水分部分的密度	快速现场测量，对精度要求不高的情况
干密度法	测量结果准确，不受水分含量影响	需要烘干处理，过程繁琐，需要设备和时间	需要准确结果的工程项目，土壤物理性质的科学实验

4.1.2密度控制策略

轻质泡沫土的密度控制策略主要包括控制原材料的比例、调整泡沫的参数以及优化混合工艺等。首先，原材料的比例会直接影响轻质泡沫土的密度，例如，增加水泥的比例会增加密度，减少发泡剂的比例也会增加密度。其次，通过调整泡沫的参数，如泡沫的大小、稳定性等，也可以控制轻质泡沫土的密度。最后，通过优化混合工艺，如混合速度、混合时间等，也可以有效地控制轻质泡沫土的密度。

4.2强度控制技术

轻质泡沫土的强度是决定其在路基中使用性能的重要因素，因此，强度控制是轻质泡沫土质量控制的关键技术之一。

4.2.1强度控制策略

轻质泡沫土的强度控制策略主要包括控制原材料的比例、调整养护条件以及优化施工工艺等。首先，原材料的比例会直接影响轻质泡沫土的强度，例如，增加水泥的比例会增加强度，减少发泡剂的比例也会增加强度。其次，通过调整养护条件，如养护温度、养护湿度等，也可以影响轻质泡沫土的强度。最后，通过优化施工工艺，如浇筑方式、振实程度等，也可以有效地控制轻质泡沫土的强度。

4.2.2强度测试方法

轻质泡沫土的强度测试通常采用抗压强度测试或抗剪强度测试。抗压强度测试是通过将轻质泡沫土放置在压力机上，施加压力，直到轻质泡沫土破裂，然后计算出其抗压强度。抗剪强度测试则是通过将轻质泡沫土放置在剪切机上，施加剪切力，直到轻质泡沫土破裂，然后计算出其抗剪强度。

4.3质量控制指标与标准

轻质泡沫土的质量控制指标主要包括密度、强度、保温性、抗冻性等。这些指标通常根据轻质泡沫土的用途和性能要求来确定。例如，对于用于路基的轻质泡沫土，其密度和强度应满足一定的要求，以保证路基的稳定性和承载力。对于用于保温的轻质泡沫土，其保温性和抗冻性应满足一定的要求，以保证其保温效果和耐寒性。

4.4质量监测与质量评估

轻质泡沫土的质量监测是通过对其密度、强度等指标进行定期或不定期的检测，以了解其质量状况，发现问题并及时解决。质量评估则是通过对轻质泡沫土的各项指标进行综合评价，确定其质量等级，为使用和管理提供依据。

总的来说，轻质泡沫土路基质量控制关键技术包括密度控制、强度控制、质量控制指标与标准的确定，以及质量监测与评估等。这些技术需要结合轻质泡沫土的特性和实际应用情况，进行综合考虑和优化，以保证轻质泡沫土的质量和性能。

图2 轻质泡沫土质量控制关键技术

5轻质泡沫土质量检测方法

在轻质泡沫土路基的实施过程中，质量检测是保证工程质量的重要环节。本章节将详细介绍轻质泡沫土的质量检测方法，包括原材料检测、泡沫土混合物检测以及轻质泡沫土路基质量检测，见图2。

图3 轻质泡沫土质量检测方法

5.1原材料检测

原材料检测主要包括粉煤灰、水泥、石膏和发泡剂的检测，目标是保证原材料的质量符合施工需求。

5.1.1粉煤灰检测

粉煤灰的主要检测指标包括颗粒细度、密度和活性指数。颗粒细度可以通过激光粒度分析仪进行测定，对粉煤灰进行激光散射，通过散射光的强度和角度判断粉煤灰的粒度分布。密度可以通过毛细管法或气体比重瓶法进行测定。活性指数的测定需要制备标准试块，按照规定时间进行抗压强度测试。

5.1.2水泥检测

水泥的主要检测指标包括强度、稠度、凝结时间和稳定性。强度可以通过制备标准试块，按照规定时间进行抗折抗压强度测试。稠度和凝固时间可以通过测定混凝土搅拌后的流动性和凝固开始和结束的时间进行判断。稳定性则通过长期存放后的变质程度进行评价。

5.1.3石膏检测

石膏的主要检测指标包括纯度和水化水含量。纯度可以通过X射线衍射仪进行测定，通过比较衍射峰的强度和位置确定石膏的成分。水化水含量则通过烘干法或比热法进行测定。

5.1.4发泡剂检测

发泡剂的主要检测指标包括PH值、比重和泡沫稳定性。PH值和比重可以通过PH计和比重瓶进行测定。泡沫稳定性则通过观察泡沫的产生速度和消失速度进行评价。

5.2泡沫土混合物检测

泡沫土混合物的主要检测指标包括混合均匀性、密度和强度。

5.2.1混合均匀性检测

混合均匀性是评价泡沫土混合物质量的重要指标。通过光学显微镜观察混合物的微观结构，评价各原材料的分布情况和混合均匀程度。

5.2.2密度和强度检测

密度的测定可以通过浸水法或排水法进行。通过测定混合物在水中的浮沉情况或排出水的体积，计算出混合物的密度。强度的测定则需要制备标准试块，按照规定时间进行抗压强度测试。

5.3轻质泡沫土路基质量检测

轻质泡沫土路基的质量检测主要包括密度检测、强度检测和路基表面的平整度检测。

5.3.1密度检测

路基密度检测可以通过重力法或核密度法进行。重力法通过测定路基材料的重量和体积计算密度，核密度法则通过测定伽马射线的穿透能力来判断路基密度。

5.3.2强度检测

路基强度检测需要进行原位抗压强度测试。通过在路基上钻取试样，进行抗压强度测试，判断路基的承载能力。

5.3.3平整度检测

路基表面的平整度对路面性能有重要影响。平整度检测可以通过激光测距仪进行，通过比较路基表面和设定基准的高度差，判断路基表面的平整度。

总的来说，轻质泡沫土的质量检测涵盖了原材料、混合物和路基的全过程。只有确保每个环节的质量，才能保证最终路基工程的质量。

6结论

本文深入探讨了轻质泡沫土的基本性质，其在路基工程中的应用及其相关施工工艺，同时，论文详细介绍了轻质泡沫土的质量检测方法。

（1）轻质泡沫土作为一种新型环保建材，具有显著的轻质、保温、强度高等优点。在路基工程中，这种材料可以有效地降低地基沉降，提高地基稳定性，提升道路的使用性能。因此，轻质泡沫土在现代道路工程中具有广阔的应用前景。

（2）在轻质泡沫土的施工工艺方面，论文详细探讨了原材料的选择、泡沫的生成与控制、混合工艺及设备的选择和路基的施工流程，提出了一套全面、系统的轻质泡沫土路基施工流程，对实际施工有重要的指导意义。

（3）针对轻质泡沫土的质量检测方法，详细介绍了从原材料、混合物到完成路基的全过程检测手段，包括粉煤灰、水泥、石膏和发泡剂的检测，泡沫土混合物的混合均匀性、密度和强度的检测，以及路基的密度、强度和平整度的检测。

参考文献

[1]JTG/TD31—02—2013 公路软土地基路堤设计与施工技术细则［S］.

[2]CECS：249 2008 现浇泡沫轻质土技术规程［S］.

[3]刘峰. 浅谈泡沫轻质土在桥头软基处理的运用［J］. 科技风，2010,（9）: 150-151.

[4]邵建惠，虞险峰. 泡沫轻质土在桥头地基处理中的运用［J］. 城市道桥与防洪，2013,（8）: 64-67.

[5]CJJT 177—2012 气泡混合轻质土填筑工程技术规程［S］.

个人简介：史贵军，男，出生年月（1986—09 ），职称：工程师，学历：本科，研究方向：工程检测。