輕質(zhì)泡沫混凝土填料在路基施工中的應用

姜立帥

摘要：文章介紹了輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）的工藝流程和應用方法，分析了其測試程序及質(zhì)量控制標準，并通過案例研究了LFC的應用性能。

關鍵詞：輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）;施工工藝;質(zhì)量控制

0 引言

傳統(tǒng)的公路受到持續(xù)和長期沉降的影響，使用后期需要經(jīng)常修補，但修補會導致新瀝青的額外重量引發(fā)進一步沉降。另外一種解決方案就是對路段進行全面重建，并清除底層有機層，這種做法耗資巨大，并且會造成長期的交通中斷。輕質(zhì)填料的使用提供了另一種選擇，因為它允許路面在上方“浮動”。傳統(tǒng)的輕質(zhì)材料，如聚苯乙烯，因其成本較高而無法推廣使用。近年來，LFC已成功地應用于道路工程中，成為一種經(jīng)濟有效的解決方案[1]。

輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）也稱為多孔混凝土，是一種密度為475～600kg/m3的泡沫質(zhì)、可泵送的水泥基填料，僅僅是傳統(tǒng)顆粒填料密度的1/4。這一概念最初于20世紀初在瑞典發(fā)展起來，但直到第二次世界大戰(zhàn)之后，這項技術才獲得了廣泛的應用。20世紀90年代，發(fā)泡技術有了顯著的進步，產(chǎn)品的用途和應用也不斷增長[2]。

1 LFC的工藝流程及應用

LFC由傳統(tǒng)預拌混凝土供應商提供的“泥漿”基料生產(chǎn)，或由現(xiàn)場散裝水泥粉生產(chǎn)，然后在現(xiàn)場使用專用發(fā)泡劑和添加空氣進行“膨脹”?？稍谂浜媳仍O計中添加化學外加劑或纖維，以調(diào)整泡沫性能，并滿足特定項目規(guī)范和要求[3]。本質(zhì)上，它是由水硬性水泥、水和預制泡沫制成的混凝土。混合物可以包括細集料、粉煤灰和化學外加劑。可采用不同的工藝和設備生產(chǎn)多孔混凝土，常用方法包括：（1）泡沫液用水稀釋;（2）加壓混合物通過工程泡沫發(fā)生器噴嘴;（3）具有剃須膏紋理的預制泡沫從噴嘴移動到水泥和水的混合物（即泥漿）中;（4）形成新拌低密度多孔混凝土混合料。其工藝流程如下頁圖1所示。

多孔混凝土在建筑中有許多應用，其中包括：（1）隧道、水和污水管道的環(huán)形灌漿;（2）隧道回填和環(huán)形填充;（3）土壤穩(wěn)定;（4）廢棄地下儲罐和管道的填充;（5）廢棄礦山的填充;（6）導管應用;（7）橋頭引道和滑坡修復填土;（8）跑道末端壓碎并阻止超飛飛機的多孔混凝土填料的一個更好的應用是作為機械穩(wěn)定擋土墻（MSE）的回填材料。在這個項目中，輕質(zhì)蜂窩混凝土被回填使用，高達5m深，以補償?shù)蛷姸鹊鼗痢Ｆ涫褂每陀^上縮短了建設周期，常被應用于一些冬季工程、整體式橋臺周圍、大洪洞的MSE回填等。輕質(zhì)多孔混凝土還可以作為大型配送倉庫的底層填料，在降低聚苯乙烯保溫成本方面取得了較好的效果[4]。

2 測試程序和質(zhì)量控制

2.1 測試程序

2.1.1 生產(chǎn)要求

[JP]LFC只能由有經(jīng)驗的專業(yè)承包商生產(chǎn)和安裝。在生產(chǎn)LFC之前，所有的輸送設備必須經(jīng)過清洗和沖洗，并完全排空混凝土或骨料。混凝土供應商提供的泥漿密度應在澆筑前進行現(xiàn)場檢查和驗證。在確定所需密度后，應添加輔助膠凝材料、填料、纖維、化學外加劑。如果泥漿是由現(xiàn)場散裝粉末生產(chǎn)的，則應在混合設計值的2%公差范圍內(nèi)測量混合水和散裝粉末。泥漿密度應在每次生產(chǎn)過程中至少測量一次。

膨脹（向泥漿中添加空氣）應由LFC承包商/供應商完成。每日送貨單應由客戶代表審核并簽字，以確認實際放置的數(shù)量。泥漿是生產(chǎn)多孔混凝土（由混凝土預拌生產(chǎn)商提供）的基礎材料，應由LFC承包商/供應商進行檢查，以確保其符合配合比設計。必須對每輛卡車進行測試，以評估密度和黏度。

2.1.2 溫度控制

當日最低氣溫預計不會降到0℃以下時，就不需要采取防寒措施。如果在施工期間預計溫度低于0℃，可通過使用聚乙烯板和絕緣防水布，或加熱和囤積以保持LFC高于4℃，防止LFC凍結，直到達到足夠的強度。

2.1.3 場地條件

在鋪設LFC之前，需要對所有開挖場地進行地下水滲透控制，并且應連續(xù)進行，直到顆粒材料鋪設在上方，以避免漂浮。挖掘過程中的積水需要清除。開挖基礎應相對穩(wěn)定，不含有害物質(zhì)。由于LFC是通過軟管排放的方式放置的，因此不需要重型設備進入挖掘區(qū)。淺基坑的側面可以垂直切割，深基坑可能需要模板。

2.1.4 LFC放置

每天可放置超過300m3的LFC，即使是在冬季。起重厚度通常為250～300mm，因為這樣可以在一夜之間固化，以便下一次起重可以在第二天進行。濕拌設備必須能夠在現(xiàn)場接收泥漿并在預拌供應期間連續(xù)處理，并通過軟管或管道將其泵送至200m的水平直線距離。LFC必須由容積泵泵送。泡沫發(fā)生器用于連續(xù)生產(chǎn)預制泡沫，該泡沫被注入并與正排量泥漿泵下游的水泥漿混合。需要對設備進行校準，以產(chǎn)生具有穩(wěn)定均勻[JP]微氣泡的精確、一致和可預測的泡沫體積率。LFC可以放置1%的最大斜率。坡度>1%時，需要通過使用模板為LFC創(chuàng)建臺階來進行剖面分析。

2.2 質(zhì)量控制

試驗程序應符合中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標準，滿足《泡沫混凝土施工標準》（JG/T266-2011）要求，在最后驗收時應按現(xiàn)行國家標準《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50204-2002）中對原材料檢驗數(shù)量及檢驗方法的規(guī)定進行驗收。施工合同中應包含非標準特殊條款，以詳細說明項目特定的LFC規(guī)范和要求。承包商應保留經(jīng)驗豐富的質(zhì)量驗證工程師來獨立驗證施工圖的準確性和施工方法的可行性。LFC由水泥、水和發(fā)泡劑組成?？商砑雍铣衫w維或玻璃纖維以調(diào)整抗拉強度特性，以滿足特定項目要求。表1總結了一些典型項目的標準和檢驗方法。

關鍵的質(zhì)量控制參數(shù)是硬化混合料的密度和抗壓強度;濕密度和混合料的溫度可在現(xiàn)場監(jiān)測;采用一套直徑75mm、高150mm的標準試筒用于抗壓強度試驗;記錄常規(guī)密度測量值，并協(xié)助監(jiān)測排出混合物的稠度。

3 案例研究

蘭州至?？诟咚俟窂V西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴建土建工程起點位于防城茅嶺互通立交附近，終點為防城港主線收費站。項目主線要求由原來的四車道改為八車道，設計速度為120km/h，路基寬42m，長約12.506km。本工程路段起點位于防城港市防城區(qū)茅嶺鄉(xiāng)崠軍村附近，沿沖侖江西側布線，過磨高嶺和沖侖后跨越南防鐵路，終點與防城港大道相接，起訖樁號為K17+600～K30+105.862。

由于臨時修復沉降的瀝青填料將導致額外的荷載和進一步的沉降，這種修復策略將導致持續(xù)的維護。因此LFC被選為一種經(jīng)濟且可持續(xù)的修復處理方法，以阻止繼續(xù)沉降，降低安全問題和維護成本。

對于本項目，路基填料的滲透性相對較低，因此不使用聚乙烯板來減少LFC的損失。向東行駛的車輛暫時進入向西行駛的車道（每個方向一條車道）以完成工程。開挖分為四個部分進行支護，以便于分階段放置LFC。

在LFC頂部0.3m的深度處安裝了具有最小抗拉強度為8kN/m的雙軸土工格柵。

LFC的鋪設在3d內(nèi)完成，共鋪設905m3，路面過渡段由10H：1V顆粒過渡段和直徑為100mm的穿孔地下排水溝組成，鋪設在300mm×300mm的溝渠中，用40～80μm的Ⅰ級無紡布包裹，并用19mm的透明石回填。

4 結語

LFC的使用消除了深層次開挖有機材料的需要，并將所需的開挖深度減少到1.5m。減少開挖的好處包括簡化交通分期，顯著減少需要處理的多余材料數(shù)量，減少所需的回填材料，縮短施工時間，減少對鄰近運河和濕地的影響。LFC的使用降低了成本，減少了對交通和公眾的影響，提高了運行安全性，并將降低持續(xù)的維護成本，同時其安裝速度快、效率高、施工過程中遇到問題少，因此應當大力推廣LFC在基礎建設中的應用。

參考文獻：

[1]雷東移，郭麗萍，劉加平，等.泡沫混凝土的研究與應用現(xiàn)狀[J].功能材料，2017，48（11）：11037-11042，11053.

[2]劉殿忠，何書明，仲崇凌，等.泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].吉林建筑大學學報，2013，30（6）：8-11.

[3]李 洋，潘志華.超輕泡沫混凝土性能的優(yōu)化研究[J].新型建筑材料，2016，43（11）：74-78.

[4]楊奉源，盧忠遠，何順愛，等.超輕EPS復合泡沫混凝土性能研究[J].混凝土與水泥制品，2012（5）：9-12.