輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的應(yīng)用

苗青山

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，陜西西安 710038）

0 引言

高速公路在我國經(jīng)濟發(fā)展的過程中發(fā)揮了重要作用，實現(xiàn)了不同地區(qū)之間快速連接、有效運輸?shù)年P(guān)鍵功能。近年來，隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，對高速公路的需求和標(biāo)準(zhǔn)也在逐漸提高。各個省份都在積極對高速公路進行改擴建，以拓寬高速公路路面為主要內(nèi)容，從而實現(xiàn)更多車輛的快速通行。改擴建工程通常是對原有高速公路的進一步擴建。在改擴建過程中，受制于不同路段選取材料的不同，極有可能出現(xiàn)新舊路面沉降現(xiàn)象。為了有效避免這些問題，當(dāng)前在施工中廣泛使用輕質(zhì)泡沫混凝土這一關(guān)鍵原材料。以此為主要研究對象，就輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的實際應(yīng)用展開詳細的研究和探討。

1 輕質(zhì)泡沫混凝土的特性

輕質(zhì)泡沫混凝土是一種以泡沫狀態(tài)存在的新型混凝土材料。它主要是通過特殊的打泡加工工藝形成，在制作初期，將傳統(tǒng)混凝土需要的水泥材料與打泡工藝必需的發(fā)泡劑等進行充分混合，攪拌到一定程度之后便會形成泡沫微孔型的狀態(tài)。相比于傳統(tǒng)混凝土，輕質(zhì)泡沫混凝土具有以下幾方面的典型優(yōu)勢：首先，輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量極輕。從外觀體積上來看，輕質(zhì)泡沫混凝土和傳統(tǒng)混凝土的體積基本相同，但輕質(zhì)泡沫混凝土內(nèi)部有大量的微孔，因此總體質(zhì)量較輕。在施工的過程中，施工便捷性更強，工程造價成本較低，更加適用于一些回填類工程。在高速公路改擴建的過程中，為了能夠在原有高速公路兩側(cè)擴建出更大面積，采用輕質(zhì)泡沫混凝土對新擴建高速公路進行填充，經(jīng)濟適用性更強。其次，輕質(zhì)泡沫混凝土相對于傳統(tǒng)混凝土來說，具有特殊的流動性，這是傳統(tǒng)混凝土尚且無法具備的特性。因其具有流動性，在施工過程中可以用運輸管道輸送，并且在輸送完成之后，混凝土可以自然找平，免去了后期對混凝土進行二次修復(fù)的工作流程。再次，輕質(zhì)泡沫混凝土的自立性較強。它和傳統(tǒng)混凝土一樣，在一定時間之后就會自我形成凝固狀態(tài)，從而使高速公路整體的硬實度較強，能夠承擔(dān)較大的重力。在一般情況下，輕質(zhì)泡沫混凝土的凝固時間為5h 以上。由于輕質(zhì)泡沫混凝土自立性的特點，除了以運輸管道方式進行填充外，還可以以垂直澆灌的方式進行填充。最后，輕質(zhì)泡沫混凝土的耐久性極好。從整體使用壽命和使用質(zhì)量上來看，經(jīng)過往期工程的大量重復(fù)試驗，可以得出輕質(zhì)泡沫混凝土整體的使用周期較長。在較大質(zhì)量反復(fù)碾壓的時候，破損度較低。在高速公路改擴建工程中，施工質(zhì)量較高[1]。

因此，綜合以上四點顯著優(yōu)勢，在當(dāng)前高速公路改擴建工程中，施工方更傾向于使用輕質(zhì)泡沫混凝土來代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土。

2 輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路工程中的應(yīng)用

當(dāng)前，高速公路改擴建工程通常是指在原有高速公路的基礎(chǔ)上，進一步拓寬車道，在同一時間段能夠容納更多的車輛通行。因此，需要在原有高速公路的兩側(cè)進一步拓展和開發(fā)新的路基，并完善建設(shè)路段的有效銜接，形成車道更寬的新高速公路。在建設(shè)過程中，需要額外考慮的問題是，新老路面由于建設(shè)周期、使用時長和建設(shè)材料的不同，出現(xiàn)不同層次的沉降問題。選用輕質(zhì)泡沫混凝土主要是為了有效避免這一問題的出現(xiàn)。相對來說，輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量較小，流動性較強，對原有路基產(chǎn)生的壓力和影響作用也相對較弱。因此，承載力和有效性更強，可以在一定程度上避免出現(xiàn)沉降現(xiàn)象，保持新老高速公路整體路面的平穩(wěn)性和有效性，并且可以在一定程度上避免在新老路基銜接處出現(xiàn)開裂等質(zhì)量問題。在具體工程應(yīng)用的過程中，如果高速公路兩側(cè)的土地相對寬闊，可以直接在連接處進一步開發(fā)。在通常情況下，所采用的開發(fā)方式是從下往上分兩段進行，每段的高度是后期使用輕質(zhì)泡沫混凝土厚度的一半。在混凝土澆筑過程中，也會對兩段分層次進行澆灌，形成的整體路基結(jié)構(gòu)性較強，硬度更有保障。在完成主體澆灌之后，還需要對邊坡位置進行相應(yīng)的回填處理。對于一些工程量較小，并且附近土地相對受限的改擴建工程，需要采用特殊材質(zhì)的輕質(zhì)泡沫混凝土，一般是以直立板式為主[2]。

3 輕質(zhì)泡沫混凝土工程應(yīng)用的影響因素

輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路施工應(yīng)用的過程中，其質(zhì)量的好壞直接影響高速公路工程的質(zhì)量。在一般情況下，輕質(zhì)泡沫混凝土內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)的孔徑越小，不同孔隙越均勻，則表明輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量越好，可以保證同一質(zhì)量和體積的混凝土的孔隙率較少，并且不同孔隙的承載能力較強，使后期填充建設(shè)的工程硬度更高，承載力更加均勻。

輕質(zhì)泡沫混凝土的孔隙大小和均勻與否，受到混凝土的重要原材料發(fā)泡劑的直接影響。在工程前期，原材料采購的過程中要重點考量發(fā)泡劑的質(zhì)量，選取那些能夠產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫，并且泡沫外膜的厚度較強、完整性較好的發(fā)泡劑，可以在一定程度上控制輕質(zhì)泡沫混凝土后期的孔隙數(shù)量和孔隙率，為高速公路工程的硬度提供重要的保障。除了發(fā)泡劑之外，發(fā)泡設(shè)備也會對輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。不同的發(fā)泡設(shè)備對同一混凝土和發(fā)泡劑在攪拌發(fā)泡過程中所產(chǎn)生的泡沫孔徑影響較大。在市面上，不同的發(fā)泡設(shè)備所產(chǎn)生的泡沫孔徑有不同的標(biāo)準(zhǔn)。在實踐應(yīng)用中得出，1mm 的泡沫孔徑相對于3mm 來說，硬度可以實現(xiàn)20%的優(yōu)化和提升，因此要盡量選擇產(chǎn)生泡沫孔徑在1mm 及以下的設(shè)備。除此之外，泡沫在輕質(zhì)泡沫混凝土中是否分布均勻，受攪拌機的影響和作用。除了要在攪拌的過程中按照有關(guān)的施工標(biāo)準(zhǔn)，盡可能地優(yōu)化調(diào)整泡沫和水泥的占比，還要盡量保證整體攪拌過程的穩(wěn)定性，保留一定的泡沫留存量，從而形成良好的輕質(zhì)泡沫混凝土產(chǎn)品[3]。

4 輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的施工流程

輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的實際應(yīng)用，要分為具體的兩大環(huán)節(jié)，分別是制作輕質(zhì)泡沫混凝土，以及在高速公路拓展路段開工作業(yè)。在整個工程進展的過程中，會涉及使用多種工程設(shè)備，如發(fā)電機、攪拌機、發(fā)泡機等。在開始正式施工之前，需要對以上設(shè)備進行檢測和試運行。在保證設(shè)備運行順暢的基礎(chǔ)之上，再嚴(yán)格分析圖紙的相關(guān)內(nèi)容，設(shè)置施工周期和階段性內(nèi)容，開始正式的施工環(huán)節(jié)。

首先，按照施工圖紙的有關(guān)要求，在高速公路拓展位置清理表面的浮土和植物等。

其次，進行深度開挖。開挖的時候盡量采用臺階式的開發(fā)方式，將統(tǒng)一的開發(fā)目標(biāo)分割成不同的個體，保證臺階的緊實度，有條件的還可以設(shè)置較小坡度的反坡，為后期輕質(zhì)泡沫混凝土澆灌做好充足的準(zhǔn)備。

再次，對已經(jīng)開挖完成的內(nèi)部空間進行找平處理，使其表面盡可能的平整。如果存在積水或相關(guān)問題，也應(yīng)該及時排除。

最后，在現(xiàn)有空間內(nèi)安裝擋板。擋板是在采購過程中通過預(yù)置法已經(jīng)基本成型的，只需要按照圖紙內(nèi)容在合適的位置固定擋板。不同的擋板之間可以通過焊接的方式實現(xiàn)連接，在連接處要注意進行防腐防銹處理。在地下空間的邊角處，根據(jù)邊角的形狀和位置，有條件的還可以加裝部分異型擋板。擋板之間如果存在縫隙，對縫隙進行填充處理。以上是高速公路拓展路段開挖的前期施工準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，在完成以上內(nèi)容之后，需要對輕質(zhì)泡沫混凝土進行制作和澆灌工作。輕質(zhì)泡沫混凝土的具體制作流程如圖1 所示。

圖1 輕質(zhì)泡沫混凝土的制作流程

一方面，需要將傳統(tǒng)混凝土所需要的水泥材料和水等其他原材料進行充分?jǐn)嚢瑁涣硪环矫?，還需要將發(fā)泡劑進行稀釋處理，通過發(fā)泡設(shè)備形成泡沫狀態(tài)。將預(yù)先制好的發(fā)泡狀態(tài)的混凝土進行充分的攪拌，并壓縮掉部分可能存在的空氣，最終形成輕質(zhì)泡沫混凝土。在一般情況下，選用管道輸送的方式，輸送到事先已經(jīng)開挖和處理好的空間內(nèi)。在整個澆灌過程中，要實時關(guān)注施工天氣，不能在雨天的情況下進行，很有可能對輕質(zhì)泡沫混凝土的稀釋度造成一定的影響。在完成混凝土的澆灌之后，還需要對表面進行浮土鋪設(shè)處理。對整體工程質(zhì)量進行檢驗，檢驗的標(biāo)準(zhǔn)有多個，不僅包括混凝土的溫濕度，還包括整體路基地面的抗壓程度、路面寬度和長度等。在保證后期驗收質(zhì)量充分達標(biāo)的基礎(chǔ)之上，再投入試運營階段[4]。

在整個施工的過程中，有以下幾點重要的注意事項：首先，在輕質(zhì)泡沫混凝土生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中，生產(chǎn)設(shè)備要盡量選擇可以進行自動計量的類型，保證在施工現(xiàn)場根據(jù)情況隨時變化調(diào)整相關(guān)參數(shù)，從而生產(chǎn)出不同孔隙率的輕質(zhì)泡沫混凝土。對于輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量評判，要重點關(guān)注兩大關(guān)鍵指標(biāo)，分別是抗壓能力和干容度。必須在兩項指標(biāo)同時達標(biāo)的基礎(chǔ)之上才能進行澆灌。除此之外，還需要進一步檢查輕質(zhì)泡沫混凝土的密度、流動度、孔隙率等多方面的指標(biāo)，需符合泡沫混凝土的技術(shù)規(guī)范，為后期高速公路路面硬化奠定堅實的基礎(chǔ)。其次，在對輕質(zhì)泡沫混凝土進行澆灌的過程中，還需要進一步檢查前期已經(jīng)預(yù)埋好的模板，是否仍然在正常狀態(tài)之內(nèi)，避免出現(xiàn)變形、包漿等相關(guān)問題。為了能夠有效避免這些問題，可以使用組合鋼模板，并且保證不同板塊的模板之間連接緊密。在混凝土澆灌過程中，要避免下雨等惡劣天氣因素的影響。如果無法避免，還需要采用有效的防范措施。如果遇到突發(fā)情況，在解決之后，不要立即進行混凝土的輸送和澆灌，至少停留30min 以上，充分清洗管道和相關(guān)部位。如果在冬季開展施工作業(yè)，需要額外的保溫處理環(huán)節(jié)，可以利用棉被覆蓋等多種方式提高整體工程作業(yè)環(huán)境的溫度。最后，要注意環(huán)保問題。無論是在輕質(zhì)泡沫混凝土的制作環(huán)節(jié)，還是后期的運輸澆灌環(huán)節(jié)，都會產(chǎn)生大量的廢水。廢水的處理方式要嚴(yán)格按照工程廢水處理標(biāo)準(zhǔn)展開，避免產(chǎn)生環(huán)保問題，對生態(tài)環(huán)境造成影響。

5 輕質(zhì)泡沫混凝土發(fā)展展望

輕質(zhì)泡沫混凝土這一新型混凝土類型，從研發(fā)到正式投入使用，至今已有較長的時間，不僅在高速公路改擴建工程中，在其他各類型的工程中也實現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用和普及。除了建筑工程之外，其主要的應(yīng)用場景還包括各類民事工程。在民用建筑搭建的過程中，利用輕質(zhì)泡沫混凝土可以實現(xiàn)更好的吸音和隔音效果。輕質(zhì)泡沫混凝土能夠在各個場景中廣泛的應(yīng)用和普及，不僅因為具有流動性強、密度高等多方面的特性，更因為相對來說較低的成本，以更高的性價比投入工程應(yīng)用中，實現(xiàn)更多樣化的功能。在未來使用輕質(zhì)泡沫混凝土的過程中，可以進一步探索和挖掘其多樣化的用途，不僅在工程施工過程中使用，甚至也可以成為部分工業(yè)用品的重要原材料，或為部分建筑提供保溫處理。輕質(zhì)泡沫混凝土的生產(chǎn)加工工藝還需要進一步的完善和優(yōu)化，結(jié)合不同的應(yīng)用場景制定混凝土泡沫狀態(tài)的規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)，以建立行業(yè)市場標(biāo)準(zhǔn)的方式，進一步提升輕質(zhì)泡沫混凝土的應(yīng)用成效和使用效果。

6 結(jié)語

綜合上文的論述，輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中，確實具有重要的應(yīng)用前景和實用作用，在充分降低成本、提高經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化了高速公路改擴建工程中拓展路段的公路硬度和整體的使用壽命，充分發(fā)揮了輕質(zhì)泡沫混凝土的關(guān)鍵性能和特征。在施工的過程中，不僅要對輕質(zhì)泡沫混凝土的制作加工尤為重視，保證質(zhì)量，同時還要在高速公路拓展路段施工挖掘的過程中，盡量保證平整的土面狀態(tài)和密封有效的模板搭建狀態(tài)，為混凝土的后期澆灌和填充奠定堅實的基礎(chǔ)。從總體上來看，輕質(zhì)泡沫混凝土未來的發(fā)展應(yīng)用前景非常廣闊，不僅可以應(yīng)用于工程施工現(xiàn)場，還可以為民用建筑提供保溫、隔音等重要功能，甚至成為工業(yè)產(chǎn)品的重要原材料。