泡沫混凝土在公路養護中的應用

李洪明

（保山公路局，云南 保山 678000）

公路運輸是云南地區主要交通出行和物流運輸的方式。云南山高谷深，每年因地質原因、道路防護不到位等因素，管養的公路在雨季上坍下塌呈常態，修復費錢費力。泡沫混凝土作為一種新型材料具有輕質、可塑，成型固化后的自密性、自立性及對地基承載力要求低等諸多優點，是一項值得推廣使用的新材料。

1 國內泡沫混凝土在公路上的應用現狀及公路養護需求前景

1.1 國內運用情況

泡沫混凝土應用技術在本世紀初進入我國。國內已有多條道路建設使用輕質泡沫混凝土的記錄，如：天津中央大道輕紡經濟區聯絡線路基填筑、杭新景高速之江大橋橋臺背填筑，均取得良好效果。2017年云南省公科院以“泡沫混凝土在高原山區公路改擴建工程中的應用技術研究”為課題，對泡沫混凝土替代圬工砌體進行路基的拓寬及回填施工進行試驗研究，為云南省泡沫混凝土在公路上的應用提供了科學的數據和解決方案。

1.2 泡沫混凝土與傳統方法加固路基的優缺點比較

以往養護施工作業中，路基缺口的處治多來用漿砌片塊石或現澆混凝土的方式。傳統的圬工砌體有如下弊端：一是墻背回填質量難以保證；二是路基坍塌處多為高陡邊坡或地質軟弱不良地段，對地基承載力要求較高，施工成本高，占用較多土地資源；三是用工多進度慢，在邊通車邊施工的情況下存在一定的安全風險?，F澆輕質泡沫混凝土工法修復路基缺口可以減小構造物體量，降低地基承載力要求；可以規避因大挖大填帶來的擋墻安全隱患等弊病，減少對土地資源占用和對環境的破壞；可以降低人力成本加快施工速度，規避安全風險；可以做到防護與回填一體，避免路基修復后因回填不均勻發生沉降導致路面二次沉陷問題。

1.3 泡沫混凝土新材料在公路養護中的運用

保山公路局依托2020年實施的公路安全生命防護工程，在G219線黃南段K7340+780～K7340+800右側、K7343+500～K7343+530右側，采用泡沫混凝土對兩段路基缺口進行防護與回填一體的處治實驗，共澆筑泡沫混凝土898.37m3?？⒐ず蠼浀谌綑z測，各項指標符合要求，澆筑整體性完整，強度符合設計，運行正常。（傳統構造物處治設計方案和泡沫混凝土設計方案如圖1、圖2所示）

圖1 傳統構造物路基缺口處治設計方案

圖2 泡沫混凝土路基缺口設計方案

2 泡沫混凝土的性能、特性

泡沫混凝土是將發泡劑通過物理或化學方法制備成泡沫水溶液，再按比例均勻加入到由水泥、水、外加劑（集料）制成的漿液中，經專用設備混合攪拌、澆筑成型后含有大量封閉氣孔的輕質材料，主要有以下優點：

（1）單位體積質量輕：干容重在350kg/m3～1450kg/m3，為普通圬工砌體和填料重量的1/2～1/8，對地基承載力要求較低；（2）流動性好、能自密，其流值在170mm～190mm之間，無需振搗；（3）凝固后呈直立、自立狀態，側向壓力較小；（4）其強度和耐久性取決于壁厚、結構內部氣泡大小和排列，方便施工配比的調整。

3 泡沫混凝土原材料及配合比

3.1 原材料組成

（1）水泥。使用的水泥要滿足《水泥混凝土配合比設計規范》（JTGF30-2015）中對水泥相關技術的指標要求，水泥是泡沫混凝土強度的決定性來源，是重要的膠凝材料，一般使用價格低、購買方便的普通硅酸鹽水泥較多，水泥強度多用42.5#。

（2）發泡劑。發泡劑種類有很多，其品質對泡沫混凝土的質量起到關鍵作用。選用發泡能力強，發泡穩定，耐酸堿度高，硬化無害的發泡劑為佳。本次選用的是：FP-180水泥發泡劑，屬動物蛋白型，是一種環保型、性能較好，泡沫穩定的發泡劑，滿足表1行業標準。

表1 發泡劑性能指標

（3）水。干凈、天然的水即可。本次采用的是山泉水，事前做過水檢驗，符合混凝土用水標準。

3.2 防護泡沫混凝土配合比確定

普通泡沫混凝土設計強度≥1.0MPa。考慮用于路基缺口處治的泡沫混凝土對強度、耐久性的要求較高，于是按1.5MPa強度來設計，設計干密度按450kg/m3、550kg/m3、600kg/m3進行了試配，水灰比為1：2，按如下公式來計算得出相應的材料用量：

試配后28天試壓件抗壓結果如表2所示。

表2 泡沫混凝土試配試件抗壓強度

最終選取干密度550kg/m3，水泥用量458kg/m3，水229kg/m3，泡沫劑用量1.5kg/m3作為施工配合比。施工時水泥、水計量誤差在±2%，發泡劑計量誤差在：±1%，由生產設備自動控制計量。

4 泡沫混凝土施工方法

4.1 生產設備

20型泡沫混凝土生產設備一套（由主機、攪拌機、上料機組成），每小時產能15m3，其他輔助設備有發電機，蓄水罐，輸送管，水車。

4.2 施工方法及注意事項

（1）測量：按設計圖紙測量放線，標定好開挖深度、寬度及分臺。

（2）基礎開挖：依據設計圖和放線對基坑進行開挖，臺階一次開挖成型，并進行修整以滿足設計要求，完畢后進行檢測報驗。

（3）立模。立模是關鍵。模板順直，支撐穩固，對有板拼縫的地方封堵，防止跑漿、漏漿，檢查報驗合格后方可。

（4）按施工配比進行試配，試澆筑。總結經驗，調整設備參數，計量精準。

（5）泡沫混凝土分層澆注，層間在30～80cm，間隔8-12小時；澆筑過程中還需按標準設置沉降縫，按分塊、分層逐步進行澆筑（如圖3）。

圖3

（6）質量控制：按表3要求進行試驗抽檢，及時做好現場調整。

表3 泡沫混凝土質量檢測項目

（7）注意事項及輔助措施：泡沫混凝土具有輕質、低強度、結構多空等特性。它的強度和耐久性取決于孔壁的厚度和孔的大小、排列。作為暴露在野外露天環境下的一種結構材料，會被風化和水解，且不耐直接碾軋。輔助措施：a.基坑底墊一層20～30cm碎石，并增設向外引流的盲溝，避免基坑底地下水的侵蝕；b.外立面用M10砂漿按1～1.5cm的厚度進行抹面處理，用于隔絕空氣、雨水，防止風化；c.頂面預留路面結構層的厚度，避免行車直接接觸碾軋，引起損壞。

5 經濟指標比較

經濟指標主要根據工程采用泡沫混凝土擋土墻施工費用作為路基缺口修復的直接工程費用，與采用C20片石混凝土擋土墻及借方回填的施工直接工程費用進行對比，結果如表4。

表4 直接工程費用對比表

通過以上對比分析，采用泡沫混凝土擋土墻比采用片石混凝土現澆擋土墻在直接工程費用的投入節約6萬元，直接經濟方面具備一定的優勢?？紤]到用泡沫混凝土能縮短施工工期，減少用地及征地費用，做到支擋與回填一體所帶來路基安全穩定的養護效益，所以用泡沫混凝土新材料代替傳統的圬工砌筑處治路基缺口病害，具有較好的應用優勢和推廣前景。

6 結束語

泡沫混凝土作為一種新材料在養護工程中運用于路基缺口處治，能較好地發揮它的輕質、自密和固化后的自立性優點，縮短了工期，降低了對軟弱、高陡不良地質的要求，減少用地和征地帶來的成本上升的弊端，消除工后沉降，降低后續養護成本，因此其具有良好的推廣運用前景。