輕質(zhì)泡沫混凝土的特點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溫高速公路復(fù)線溫州瑞安至蒼南段工程項目中，對橋臺與路基結(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，且具有一定的強度的特點，減少了橋頭沉降，降低橋頭跳車病害，在確保工程質(zhì)量的同時，壓縮了工期，降低了造價。

2 輕質(zhì)泡沫混凝土的特點

2.1 輕質(zhì)性[1]

通過特殊工藝使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生大量均勻的、獨立的、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，故有一定的抗壓強度，通過調(diào)整水泥摻量、水泥類別和輕質(zhì)泡沫混凝土的氣泡含有率，其強度可在0.3MPa～22.5MPa的范圍內(nèi)調(diào)整，所以具有普通混凝土應(yīng)有的抗壓強度。

2.3 流動性大、方便施工

輕質(zhì)泡沫混凝土流動性大，可通過泵送管道進行輸送，輸送方便，機械直接輸送，不受場地、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，保護結(jié)構(gòu)。

2.6 防水性強

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

由于輕質(zhì)泡沫混凝土中含有大量的封閉細小氣泡，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、質(zhì)量控制和施工難度大、成本高等缺點。

后來，朝廷下令，把撫順關(guān)馬市關(guān)閉了，這一關(guān)就是幾個月。馬市不開，女真人沒鹽，沒鐵器，沒馬匹，生活不了，他們就上書朝廷，要求開關(guān)，恢復(fù)交易。朝廷又重新開市，開市以后，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)幾萬明軍，把古埒城團團圍住。

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，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 橋頭跳車及臺背回填處理

通過在路基與橋臺臺背結(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結(jié)合部位的剛性突變，并徹底消除工后沉降，從而解決臺背跳車的通病。

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

3.3 改擴建道路加寬

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病害，減小施工處理難度、壓縮工期、節(jié)約占地，并降低造價。

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

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在軟基路段進行改擴建填筑，大幅度降低填土自重荷重，減少差異沉降；

③流動性大，不需機械碾壓和振搗；

④通過輸送泵運輸輕質(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40%～70%含有率的獨立密閉氣泡，具有導(dǎo)熱系數(shù)小，隔熱、抗凍融性能強等特性。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，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

隧道圍巖爆破開挖不良時，超挖區(qū)域可采用泡沫混凝土進行填補處理，當(dāng)隧道洞身圍巖存在嚴重偏壓時，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

見圖1所示。

圖1 輕質(zhì)泡沫混凝土施工流程

4.2 施工準備

首先仔細研讀設(shè)計圖紙，考察施工現(xiàn)場條件，核對設(shè)計地形、地質(zhì)及構(gòu)造物等情況。根據(jù)設(shè)計圖紙和技術(shù)標準要求進行配合比設(shè)計，確定混合料中的水泥、水、發(fā)泡劑、添加劑、集料等的摻量。施工前對技術(shù)方案、安全措施等進行逐層技術(shù)交底。

4.3 水泥基漿制備

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

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

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

4.4 泡沫的制作與混合

根據(jù)發(fā)泡劑的設(shè)計稀釋倍率稀釋發(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)計要求確定，泡沫及時與水泥基漿料均勻混合。泡沫和水泥混合基料經(jīng)過混泡機的充分混合，形成符合設(shè)計要求的輕質(zhì)泡沫混凝土。

4.5 澆筑施工

采用配管泵或直接泵運送的方式澆筑施工，不宜采用水泥混凝土罐車等工具直接輸送。泵送前，應(yīng)做管道配件的緊固、檢查工作，確保牢固。施工中，時刻檢查泵送管道的壓力和牢固狀況，出現(xiàn)異常，及時排除。輕質(zhì)泡沫混凝土澆筑施工時，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，見圖2所示。

圖2 泡沫混凝土的澆筑方式

為避免堵管，澆筑過程中禁止長時間停留。若停留時間超過10min，宜及時洗管，清洗時間不宜少于30min。

在澆筑過程中，應(yīng)減少對泡沫混凝土的擾動，澆筑至界面頂層時，應(yīng)進行人工掃平。澆筑施工中，拖移澆筑管時應(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

每層泡沫混凝土澆筑完畢，應(yīng)覆蓋塑料薄膜或土工布進行保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生時間不少于3d。在泡沫混凝土強度未達到設(shè)計強度前，不得進入使用狀態(tài)，禁止進行機械或車輛作業(yè)。

5 結(jié)論與建議

通過甬臺溫高速公路輕質(zhì)泡沫混凝土的施工實踐證明，輕質(zhì)泡沫混凝土解決了軟體地基沉降問題、減少了占地、減少橋頭沉降、降低橋頭跳車；輕質(zhì)泡沫混凝土在道路改擴建、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，同時也提高的施工質(zhì)量。