气泡混合轻质土在机场跑道垫层中的应用

 气泡混合轻质土的生产方式，可分为机械混合发泡法和预发泡法。

机械混合发泡法:先将母材(原料土或砂)、固化材料(水泥类或高分子类等)和水均匀混合，拌制成原料浆。再将原料浆和泡沫剂溶液倒入高速搅拌机中，通过叶片的高速搅拌，可产生大量气泡，从而制得气泡轻质混合土浆体。然后，将拌制好的浆体浇筑入模，经养护成型，形成轻质混合土。

预发泡法:先将母材(原料土或砂)、固化材料(水泥类或高分子类等)和水均匀混合，拌制成原料浆，泡沫剂溶液通过发泡装置发泡。预发泡法与机械混合发泡法的原理不同，其克服了一种方法的缺点，采用发泡装置发泡，发泡效率较高，发泡剂溶液的利用率较高，一般都能达到，泡径均匀且泡沫轻质混合土的密度容易控制。

1、气泡混合轻质土材料及其生产方式

气泡混合轻质土是指水泥、水、细沙或砂性土和气泡按照一定的比例，经过充分混合、搅拌并凝固成型的一种轻型填筑材料。气泡轻质混合土的原理是:把配制好的泡沫剂掺入到拌制好的原料土浆，并搅拌均匀，产生气泡，气泡在浆体中占据了一定的空间。当固化材料将土颗粒胶结在一起后，固化体中就留下大量的小孔隙，从而降低了原料土的密度。气泡混合轻质材料技术的关键问题是制造稳定气泡。现在一般都采用拌合搅拌来产生气泡，如果能用发泡装置来产生稳定的气泡，这将会为实验研究带来很大帮助。由于气泡轻质混合土是一种多孔介质，非密实体，在制取试样时不能击实振捣，否则气泡由于振捣而不均匀分布，极易导致混合土产生分层现象。机械混合发泡法虽然步骤简单，但是发泡效率低，发泡剂溶液不能完全制成气泡，且制得的气泡不均匀;另外，由于其消泡率较高，气泡混合轻质土的密度也不易控制。所以，目前国内外大多采用预发泡法制备气泡混合轻质土。

2、气泡混合轻质土的工程特性

气泡混合轻质土的特点如下:

(1)轻质性:在气泡混合轻质土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡，气泡膜具有很强的韧性，气泡之间互不通水，从而使材料的容重比常规土小很多。根据工程上不同的需要，通过适当调整产品中的气泡、固化剂及砂的比率，可以使气泡混合轻质土的容重在5-12 kN/m3的范围内自由调整。

（2)强度可调节性:气泡混合轻质土强度特性由原材料种类及配合比控制。原料砂的性质及用量、水泥的种类及用量，气泡的含有率、水的用量、养护条件及龄期等都对其强度有影响。目前，无侧限抗压强度的调节范围为0.3-15.0 MPa，工程应用范围[z〕一般为0.5-1.5 MPa.

( 3)低弹减震性(抗冲击):气泡混合轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。其吸收冲击能量为同质量普通混凝土的3-5倍。

( 4)自立性:具有自硬能力，对周围挡土结构物几乎没有侧压力。

( 5)保温隔热性能:混凝土内部形成封闭的泡沫孔，其气泡含有率可达40% -70%，具有良好的保温隔热和抗冻融性能.

(6）不透水性:气泡混合轻质土的透水性很小，对容重为10 kN/m;的饱和状态与不饱和状态的气泡混合轻质土试验发现，其透水系数数量级仅为10-5cm/s.

(7)耐久性:气泡混合轻质土属水泥类材料，与高分子材料相比，其耐久性、耐热及抗油污能力强。通过干湿循环、冻融循环及耐疲劳等试验研究表明，气泡混合轻质土具有水泥混凝土材料同等的耐久性。

( 8)良好的施工性:气泡混合轻质土由于其具有良好的流动性和固化后的自立性，且浇筑时不需要振捣和碾压作业，可进行远距离或在窄小空间内施工。此外，气泡混合轻质土中混有大量的气泡，原材料的体积仅为成品的1/ 3，提高了施工材料的运送效率。

( 9)环保性:气泡混合轻质土所需原料为水泥和起泡剂，起泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。

(10)经济性:原材料价格低廉，综合造价低。

3、气泡混合轻质土用于机场跑道垫层的优越性

(1)由于气泡混合轻质土容重在5-12 kN/m3之间，仅为普通混凝土材料的1/ 5^-1/ 2左右，用作基层可以减轻路面结构的自重。由于机场跑道承受荷载繁重且复杂，较轻的自重更有利于减轻土基压力，减少沉降差异及附近建筑物的附加沉降破坏，大幅降低维修养护费用。

( 2)由于气泡混合轻质土强度可以调节，可根据强度要求，计算出zui优的材料配比，尽量减少原材料费用，节约建设成本。

( 3)垫层的作用主要是将面层和基层承受的荷载传递到土基。飞机起落时有巨大的竖向和横向荷载，将低弹减震、吸收冲击能效果好的气泡混合轻质土作为垫层，不仅可以对竖向荷载起良好的缓冲作用，并且由于垫层紧贴基层，还可以对基层产生横向的约束，吸收基层受到的横向冲击能量。

( 4)气泡混合轻质土有非常好的保温隔热和不透水性能，可以防止结构由于深度不同而产生不同的胀缩变化，进而防止融沉、冻胀等病害现象出现。

( 5)施工时不需要机械振捣碾压，节省工序，节约成本。

(6)施工工期短，可以使跑道早日投入使用，创造更大的经济效益。

（7)材料环保没有污染，符合新时代以人为本的建设要求。

4、气泡混合轻质土作为机场跑道垫层的施工及检测要求

4. 1气泡混合轻质土的施工

(1)气泡混合轻质土浇筑:整个基层水平分层进行浇筑，每层浇筑的间隔时间至少一天。气泡混合轻质土采用软管泵送。浇筑时保持出料口埋入气泡混合轻质土中，尽量避免消泡和离析现象产生。

( 2)纵横坡调整:因为气泡混合轻质土流动性大，浇筑过程中无法事先满足路面坡度的要求，需待浇筑完成并达到一定的强度后，用垫层材料进行纵向和横向坡度调整。

( 3)养护:气泡混合轻质土浇筑完成后，为了防止由于急速干燥而产生裂缝，固化后需要加盖麻袋等进行保护。此外，如果施工中下雨，对固化前的气泡混合轻质土要进行掩盖，避免遭受雨淋。对于大体积气泡混合轻质土，应注意加强过程养护，确保不因养护问题导致产生裂缝.