輕質泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的應用

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

高速公路在我國經濟發展的過程中發揮了重要作用，實現了不同地區之間快速連接、有效運輸的關鍵功能。近年來，隨著經濟社會的不斷發展，對高速公路的需求和標準也在逐漸提高。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容，從而實現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，極有可能出現新舊路面沉降現象。為了有效避免這些問題，當前在施工中廣泛使用輕質泡沫混凝土這一關鍵原材料。以此為主要研究對象，就輕質泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的實際應用展開詳細的研究和探討。

1 輕質泡沫混凝土的特性

輕質泡沫混凝土是一種以泡沫狀態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，將傳統混凝土需要的水泥材料與打泡工藝必需的發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。相比于傳統混凝土，輕質泡沫混凝土具有以下幾方面的典型優勢：首先，輕質泡沫混凝土的質量極輕。從外觀體積上來看，輕質泡沫混凝土和傳統混凝土的體積基本相同，但輕質泡沫混凝土內部有大量的微孔，因此總體質量較輕。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擴建出更大面積，采用輕質泡沫混凝土對新擴建高速公路進行填充，經濟適用性更強。其次，輕質泡沫混凝土相對于傳統混凝土來說，具有特殊的流動性，這是傳統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的工作流程。再次，輕質泡沫混凝土的自立性較強。它和傳統混凝土一樣，在一定時間之后就會自我形成凝固狀態，從而使高速公路整體的硬實度較強，能夠承擔較大的重力。在一般情況下，輕質泡沫混凝土的凝固時間為5h 以上。由于輕質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，輕質泡沫混凝土的耐久性極好。從整體使用壽命和使用質量上來看，經過往期工程的大量重復試驗，可以得出輕質泡沫混凝土整體的使用周期較長。在較大質量反復碾壓的時候，破損度較低。在高速公路改擴建工程中，施工質量較高[1]。

因此，綜合以上四點顯著優勢，在當前高速公路改擴建工程中，施工方更傾向于使用輕質泡沫混凝土來代替傳統混凝土。

2 輕質泡沫混凝土在高速公路工程中的應用

當前，高速公路改擴建工程通常是指在原有高速公路的基礎上，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進一步拓展和開發新的路基，并完善建設路段的有效銜接，形成車道更寬的新高速公路。在建設過程中，需要額外考慮的問題是，新老路面由于建設周期、使用時長和建設材料的不同，出現不同層次的沉降問題。選用輕質泡沫混凝土主要是為了有效避免這一問題的出現。相對來說，輕質泡沫混凝土的質量較小，流動性較強，對原有路基產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沉降現象，保持新老高速公路整體路面的平穩性和有效性，并且可以在一定程度上避免在新老路基銜接處出現開裂等質量問題。在具體工程應用的過程中，如果高速公路兩側的土地相對寬闊，可以直接在連接處進一步開發。在通常情況下，所采用的開發方式是從下往上分兩段進行，每段的高度是后期使用輕質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，形成的整體路基結構性較強，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，需要采用特殊材質的輕質泡沫混凝土，一般是以直立板式為主[2]。

3 輕質泡沫混凝土工程應用的影響因素

輕質泡沫混凝土在高速公路施工應用的過程中，其質量的好壞直接影響高速公路工程的質量。在一般情況下，輕質泡沫混凝土內部的孔隙結構的孔徑越小，不同孔隙越均勻，則表明輕質泡沫混凝土的質量越好，可以保證同一質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，使后期填充建設的工程硬度更高，承載力更加均勻。

輕質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泡劑的質量，選取那些能夠產生穩定泡沫，并且泡沫外膜的厚度較強、完整性較好的發泡劑，可以在一定程度上控制輕質泡沫混凝土后期的孔隙數量和孔隙率，為高速公路工程的硬度提供重要的保障。除了發泡劑之外，發泡設備也會對輕質泡沫混凝土的質量產生重要的影響。不同的發泡設備對同一混凝土和發泡劑在攪拌發泡過程中所產生的泡沫孔徑影響較大。在市面上，不同的發泡設備所產生的泡沫孔徑有不同的標準。在實踐應用中得出，1mm 的泡沫孔徑相對于3mm 來說，硬度可以實現20%的優化和提升，因此要盡量選擇產生泡沫孔徑在1mm 及以下的設備。除此之外，泡沫在輕質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的施工標準，盡可能地優化調整泡沫和水泥的占比，還要盡量保證整體攪拌過程的穩定性，保留一定的泡沫留存量，從而形成良好的輕質泡沫混凝土產品[3]。

4 輕質泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的施工流程

輕質泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中的實際應用，要分為具體的兩大環節，分別是制作輕質泡沫混凝土，以及在高速公路拓展路段開工作業。在整個工程進展的過程中，會涉及使用多種工程設備，如發電機、攪拌機、發泡機等。在開始正式施工之前，需要對以上設備進行檢測和試運行。在保證設備運行順暢的基礎之上，再嚴格分析圖紙的相關內容，設置施工周期和階段性內容，開始正式的施工環節。

首先，按照施工圖紙的有關要求，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方式，將統一的開發目標分割成不同的個體，保證臺階的緊實度，有條件的還可以設置較小坡度的反坡，為后期輕質泡沫混凝土澆灌做好充足的準備。

再次，對已經開挖完成的內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問題，也應該及時排除。

最后，在現有空間內安裝擋板。擋板是在采購過程中通過預置法已經基本成型的，只需要按照圖紙內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備環節，在完成以上內容之后，需要對輕質泡沫混凝土進行制作和澆灌工作。輕質泡沫混凝土的具體制作流程如圖1 所示。

圖1 輕質泡沫混凝土的制作流程

一方面，需要將傳統混凝土所需要的水泥材料和水等其他原材料進行充分攪拌；另一方面，還需要將發泡劑進行稀釋處理，通過發泡設備形成泡沫狀態。將預先制好的發泡狀態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，輸送到事先已經開挖和處理好的空間內。在整個澆灌過程中，要實時關注施工天氣，不能在雨天的情況下進行，很有可能對輕質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處理。對整體工程質量進行檢驗，檢驗的標準有多個，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。在保證后期驗收質量充分達標的基礎之上，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，在輕質泡沫混凝土生產的環節中，生產設備要盡量選擇可以進行自動計量的類型，保證在施工現場根據情況隨時變化調整相關參數，從而生產出不同孔隙率的輕質泡沫混凝土。對于輕質泡沫混凝土的質量評判，要重點關注兩大關鍵指標，分別是抗壓能力和干容度。必須在兩項指標同時達標的基礎之上才能進行澆灌。除此之外，還需要進一步檢查輕質泡沫混凝土的密度、流動度、孔隙率等多方面的指標，需符合泡沫混凝土的技術規范，為后期高速公路路面硬化奠定堅實的基礎。其次，在對輕質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預埋好的模板，是否仍然在正常狀態之內，避免出現變形、包漿等相關問題。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部位。如果在冬季開展施工作業，需要額外的保溫處理環節，可以利用棉被覆蓋等多種方式提高整體工程作業環境的溫度。最后，要注意環保問題。無論是在輕質泡沫混凝土的制作環節，還是后期的運輸澆灌環節，都會產生大量的廢水。廢水的處理方式要嚴格按照工程廢水處理標準展開，避免產生環保問題，對生態環境造成影響。

5 輕質泡沫混凝土發展展望

輕質泡沫混凝土這一新型混凝土類型，從研發到正式投入使用，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了廣泛的應用和普及。除了建筑工程之外，其主要的應用場景還包括各類民事工程。在民用建筑搭建的過程中，利用輕質泡沫混凝土可以實現更好的吸音和隔音效果。輕質泡沫混凝土能夠在各個場景中廣泛的應用和普及，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用中，實現更多樣化的功能。在未來使用輕質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用品的重要原材料，或為部分建筑提供保溫處理。輕質泡沫混凝土的生產加工工藝還需要進一步的完善和優化，結合不同的應用場景制定混凝土泡沫狀態的規范化標準，以建立行業市場標準的方式，進一步提升輕質泡沫混凝土的應用成效和使用效果。

6 結語

綜合上文的論述，輕質泡沫混凝土在高速公路改擴建工程中，確實具有重要的應用前景和實用作用，在充分降低成本、提高經濟效益的基礎上，進一步優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，充分發揮了輕質泡沫混凝土的關鍵性能和特征。在施工的過程中，不僅要對輕質泡沫混凝土的制作加工尤為重視，保證質量，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和密封有效的模板搭建狀態，為混凝土的后期澆灌和填充奠定堅實的基礎。從總體上來看，輕質泡沫混凝土未來的發展應用前景非常廣闊，不僅可以應用于工程施工現場，還可以為民用建筑提供保溫、隔音等重要功能，甚至成為工業產品的重要原材料。