輕質(zhì)泡沫混凝土的特點(diǎn)及在道路施工中的應(yīng)用

徐友治 （安徽省交通建設(shè)股份有限公司，安徽 合肥 230041）

1 引言

安徽省交通建設(shè)股份有限公司承建的甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線溫州瑞安至蒼南段工程項(xiàng)目中，對(duì)橋臺(tái)與路基結(jié)合部位、隧道拱頂及空洞回填采用了輕質(zhì)泡沫混凝土施工工藝，充分利用輕質(zhì)泡沫混凝土的重量輕，且具有一定的強(qiáng)度的特點(diǎn)，減少了橋頭沉降，降低橋頭跳車(chē)病害，在確保工程質(zhì)量的同時(shí)，壓縮了工期，降低了造價(jià)。

2 輕質(zhì)泡沫混凝土的特點(diǎn)

2.1 輕質(zhì)性[1]

通過(guò)特殊工藝使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量均勻的、獨(dú)立的、閉合的、具有一定韌性的膠質(zhì)氣泡。其容重可以控制在300kg/m～1800kg/m之 間，通 常 為300kg/m～1200kg/m，近 年 密 度 為160kg/m的超輕泡沫混凝土也得到廣泛的應(yīng)用。該材料可使結(jié)構(gòu)物自重降低25%～40%，采用輕質(zhì)泡沫混凝土代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土，可相應(yīng)提高承載能力。

2.2 具有較大的抗壓強(qiáng)度

輕質(zhì)泡沫混凝土采用水泥作為膠凝硬化材料，故有一定的抗壓強(qiáng)度，通過(guò)調(diào)整水泥摻量、水泥類(lèi)別和輕質(zhì)泡沫混凝土的氣泡含有率，其強(qiáng)度可在0.3MPa～22.5MPa的范圍內(nèi)調(diào)整，所以具有普通混凝土應(yīng)有的抗壓強(qiáng)度。

2.3 流動(dòng)性大、方便施工

輕質(zhì)泡沫混凝土流動(dòng)性大，可通過(guò)泵送管道進(jìn)行輸送，輸送方便，機(jī)械直接輸送，不受場(chǎng)地、距離限制，施工靈活方便。

2.4 硬化后具有自立性

2.5 彈塑性低、減震性好

輕質(zhì)泡沫混凝土內(nèi)部具有封閉的大量氣泡，具有較低的彈性模量，可吸收和分散沖擊荷載，保護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.6 防水性強(qiáng)

由于泡沫混凝土中含有大量封閉的孔隙泡沫和良好的整體性，其透水系數(shù)較小，吸水率比較低，具有一定的防水性能。

2.7 耐久性好

輕質(zhì)泡沫混凝土使用水泥作為膠凝材料，具有與水泥混凝土相似的耐久性。

2.8 隔熱性好、抗凍融性強(qiáng)

由于輕質(zhì)泡沫混凝土中含有大量的封閉細(xì)小氣泡，故其導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的保溫、隔熱和抗凍融性能。

2.9 節(jié)能環(huán)保性良好

輕質(zhì)泡沫混凝土采用水泥、水和發(fā)泡劑作為原材料，不含甲醛、苯等發(fā)揮性有害物質(zhì)，原材料接近中性，屬于環(huán)保型材料。

3 輕質(zhì)泡沫混凝土在道路施工中的應(yīng)用

3.1 道路軟基處理

傳統(tǒng)軟基處理包括開(kāi)挖換填、碎石墊層、排水固接、CFG復(fù)合樁、預(yù)應(yīng)力管樁處理等。傳統(tǒng)軟基處理工期長(zhǎng)、質(zhì)量控制和施工難度大、成本高等缺點(diǎn)。

后來(lái)，朝廷下令，把撫順關(guān)馬市關(guān)閉了，這一關(guān)就是幾個(gè)月。馬市不開(kāi)，女真人沒(méi)鹽，沒(méi)鐵器，沒(méi)馬匹，生活不了，他們就上書(shū)朝廷，要求開(kāi)關(guān)，恢復(fù)交易。朝廷又重新開(kāi)市，開(kāi)市以后，地方上的守關(guān)明軍照樣勒索。王杲呢，再帶女真人去打。這樣，把朝廷又惹翻兒了，一面安撫，一面帶兵去圍剿女真人。李成梁受命帶領(lǐng)幾萬(wàn)明軍，把古埒城團(tuán)團(tuán)圍住。

采用輕質(zhì)泡沫混凝土技術(shù)解決了傳統(tǒng)軟基處理的缺點(diǎn)，壓縮了施工工期。因輕質(zhì)泡沫混凝土密度小、質(zhì)量輕，所以降低了路堤填土荷載，減少了填土附加應(yīng)力和軟土地基沉降側(cè)移，提高了路基的穩(wěn)定性，并降低了施工成本。

3.2 橋頭跳車(chē)及臺(tái)背回填處理

通過(guò)在路基與橋臺(tái)臺(tái)背結(jié)合部位之間填充楔形的輕質(zhì)泡沫混凝土，可大幅度地降低填土荷載，減少附加應(yīng)力；利用其硬化后的自立性，降低推擠作用，抑制了沉降和側(cè)移，從而緩解路基與橋臺(tái)結(jié)合部位的剛性突變，并徹底消除工后沉降，從而解決臺(tái)背跳車(chē)的通病。

對(duì)于脫空的橋臺(tái)搭板位置，采用輕質(zhì)泡沫混凝土進(jìn)行灌筑，有效地解決了橋臺(tái)與路堤之間發(fā)生的不均勻沉降等病害發(fā)生。通過(guò)低壓注漿，填充空洞區(qū)域，解決橋臺(tái)跳車(chē)病害。

3.3 改擴(kuò)建道路加寬

軟土地基路堤拓寬路段，為確保新老路堤沉降變形協(xié)調(diào)，可采用泡沫混凝土填筑，解決新老路堤發(fā)生不均勻沉降引起的各類(lèi)病害，減小施工處理難度、壓縮工期、節(jié)約占地，并降低造價(jià)。

泡沫混凝土具有容重小，流動(dòng)性好，固化后可以自立等特性，對(duì)于道路加寬有以下一些優(yōu)點(diǎn)：

①可豎向垂直填筑施工，壓縮工期、減少拆遷、節(jié)省用地、降低投資；

②在軟基路段進(jìn)行改擴(kuò)建填筑，大幅度降低填土自重荷重，減少差異沉降；

③流動(dòng)性大，不需機(jī)械碾壓和振搗；

④通過(guò)輸送泵運(yùn)輸輕質(zhì)泡沫混凝土，不影響現(xiàn)有交通；

⑤壓縮工期、提前投入使用，可帶來(lái)超前收益。

3.4 寒冷北方地區(qū)的道路隔熱墊層

輕質(zhì)泡沫混凝土氣泡含有率大，高達(dá)40%～70%含有率的獨(dú)立密閉氣泡，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，隔熱、抗凍融性能強(qiáng)等特性。輕質(zhì)泡沫混凝土用作北方寒冷地區(qū)的填土與凍土路堤的隔熱墊層時(shí)，可較好地切斷凍土外界與原凍土的熱能量相互交換，起到保溫和隔熱作用，作為一種新的施工技術(shù)工藝工法，解決凍脹病害。

3.5 隧道拱頂、仰拱及空洞回填

隧道圍巖爆破開(kāi)挖不良時(shí)，超挖區(qū)域可采用泡沫混凝土進(jìn)行填補(bǔ)處理，當(dāng)隧道洞身圍巖存在嚴(yán)重偏壓時(shí)，可采用輕質(zhì)泡沫混凝土充填偏壓區(qū)域，使其平衡受力，并提高開(kāi)挖的安全性。

4 輕質(zhì)泡沫混凝土施工工藝

4.1 施工工藝流程

見(jiàn)圖1所示。

圖1 輕質(zhì)泡沫混凝土施工流程

4.2 施工準(zhǔn)備

首先仔細(xì)研讀設(shè)計(jì)圖紙，考察施工現(xiàn)場(chǎng)條件，核對(duì)設(shè)計(jì)地形、地質(zhì)及構(gòu)造物等情況。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，確定混合料中的水泥、水、發(fā)泡劑、添加劑、集料等的摻量。施工前對(duì)技術(shù)方案、安全措施等進(jìn)行逐層技術(shù)交底。

4.3 水泥基漿制備

①采用高精度的電子計(jì)量設(shè)備，控制各類(lèi)材料的劑量精度，確保滿足設(shè)計(jì)要求。

②采用間歇式攪拌機(jī)，根據(jù)施工配合比，進(jìn)行水泥基漿的拌合，并確保拌和均勻。

③水泥基漿存儲(chǔ)應(yīng)采用具備二次攪拌功能的儲(chǔ)備罐，以防止水泥沉淀，水泥基漿材料保存不允許超過(guò)2h。

4.4 泡沫的制作與混合

根據(jù)發(fā)泡劑的設(shè)計(jì)稀釋倍率稀釋發(fā)泡劑，采用發(fā)泡劑水溶液與壓縮空氣混合的方式生產(chǎn)泡沫，不宜采用攪拌發(fā)泡。泡沫混凝土的泡沫含量應(yīng)根據(jù)施工配合比設(shè)計(jì)要求確定，泡沫及時(shí)與水泥基漿料均勻混合。泡沫和水泥混合基料經(jīng)過(guò)混泡機(jī)的充分混合，形成符合設(shè)計(jì)要求的輕質(zhì)泡沫混凝土。

4.5 澆筑施工

采用配管泵或直接泵運(yùn)送的方式澆筑施工，不宜采用水泥混凝土罐車(chē)等工具直接輸送。泵送前，應(yīng)做管道配件的緊固、檢查工作，確保牢固。施工中，時(shí)刻檢查泵送管道的壓力和牢固狀況，出現(xiàn)異常，及時(shí)排除。輕質(zhì)泡沫混凝土澆筑施工時(shí)，輸送泵出料管口宜與澆筑界面保持較小的角度，并保證管道埋入不小于20cm，確保消泡量降低到最小，見(jiàn)圖2所示。

圖2 泡沫混凝土的澆筑方式

為避免堵管，澆筑過(guò)程中禁止長(zhǎng)時(shí)間停留。若停留時(shí)間超過(guò)10min，宜及時(shí)洗管，清洗時(shí)間不宜少于30min。

在澆筑過(guò)程中，應(yīng)減少對(duì)泡沫混凝土的擾動(dòng)，澆筑至界面頂層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行人工掃平。澆筑施工中，拖移澆筑管時(shí)應(yīng)采用往后直拉的方式拖移，確保輕質(zhì)泡沫混凝土表面平整。

4.6 養(yǎng)護(hù)

每層泡沫混凝土澆筑完畢，應(yīng)覆蓋塑料薄膜或土工布進(jìn)行保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生時(shí)間不少于3d。在泡沫混凝土強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，不得進(jìn)入使用狀態(tài)，禁止進(jìn)行機(jī)械或車(chē)輛作業(yè)。

5 結(jié)論與建議

通過(guò)甬臺(tái)溫高速公路輕質(zhì)泡沫混凝土的施工實(shí)踐證明，輕質(zhì)泡沫混凝土解決了軟體地基沉降問(wèn)題、減少了占地、減少橋頭沉降、降低橋頭跳車(chē)；輕質(zhì)泡沫混凝土在道路改擴(kuò)建、寒冷地區(qū)道路隔熱墊層、滑坡及塌陷路堤處理等方面得到廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)施工工藝相比，壓縮了工期、降低了造價(jià)，同時(shí)也提高的施工質(zhì)量。