輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用

摘要 文章圍繞南充至成都高速公路擴(kuò)容工程，對輕質(zhì)泡沫混凝土在高速公路改擴(kuò)建工程中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。在此基礎(chǔ)上，對輕質(zhì)泡沫混凝土的特征和施工產(chǎn)生的影響進(jìn)行了分析，闡述了輕質(zhì)泡沫混凝土的制作以及泡沫混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)的操作工藝，總結(jié)出了輕質(zhì)泡沫混凝土施工的注意事項(xiàng)，明確了其質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞 輕質(zhì)泡沫混凝土；高速公路；改擴(kuò)建工程

中圖分類號 U418.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0096-03

0 引言

高速公路是全國交通樞紐，一直以來都受到政府的高度重視。在現(xiàn)有公路的基礎(chǔ)上進(jìn)行路基加寬，形成新的整體路面結(jié)構(gòu)，是一種較為普遍的施工方法。但是新老路基填料的不同、施工質(zhì)量和自然固結(jié)時(shí)間的不同，在同一荷載作用下，路基很可能出現(xiàn)不同程度的沉降，對今后的運(yùn)行產(chǎn)生一些安全和質(zhì)量方面的問題。改造后的路基需要增加土地的使用，尤其是坡面的填筑，將會消耗大量的土地，這與國家提倡的環(huán)境資源保護(hù)相矛盾。輕質(zhì)泡沫混凝土具有質(zhì)量輕、流動性好、自固性好和耐久性好等優(yōu)點(diǎn)，逐步被廣泛地用于高速公路的改擴(kuò)建，并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效果。

1 工程概況

該標(biāo)段為南充至成都高速公路擴(kuò)容工程成都入城復(fù)線段土建施工LJ1標(biāo)段，包括K0+000～K11+148段長度11.148 km路基、橋涵、互通等，主要工作是對成德南高速公路原有的4.92 km進(jìn)行拓寬和改建，青白江互通改造，新建賴家壩樞紐、龍王樞紐主線；K0+000～K24+529段長度24.529 km全線路面工程。

2 輕質(zhì)泡沫混凝土的特性

輕質(zhì)泡沫混凝土是一種輕質(zhì)量的微孔物質(zhì)，通過發(fā)泡法，將發(fā)泡劑和水溶液加工成泡沫，再與水泥及其他添加劑混合而成的灰漿混合而成[1]。其優(yōu)勢有四方面。

2.1 質(zhì)量較輕

在輕質(zhì)泡沫混凝土中，采用發(fā)泡工藝制成的橡膠泡沫，使其重量減輕，其容重在4～13 kN/m3之間，其重量比一般的粘土和石料都要輕。

2.2 良好的流動性

由于無粗骨料，輕質(zhì)泡沫混凝土的流動性優(yōu)于普通混凝土。在施工現(xiàn)場，可通過管路進(jìn)行抽水，最大抽水高度為800 m。因其良好的流動性，無需再次振搗即可達(dá)到自流平和自密實(shí)。

2.3 獨(dú)立性強(qiáng)

輕質(zhì)泡沫混凝土作為水泥混合料，其初凝特性與一般混凝土相同，在5 h內(nèi)即能形成凝固。經(jīng)加固后的輕質(zhì)泡沫混凝土不受側(cè)壓，可實(shí)現(xiàn)大面積和大體積的豎向澆筑。

2.4 耐用性好

輕質(zhì)泡沫混凝土是一種與常規(guī)混凝土相似的膠凝材料，其耐久性能優(yōu)良。

3 輕質(zhì)泡沫混凝土工程應(yīng)用的影響因素

一般來說，在輕質(zhì)泡沫混凝土中，孔隙結(jié)構(gòu)的孔隙越小，各孔隙的分布也就越均勻，說明輕質(zhì)泡沫混凝土的品質(zhì)越佳，能確保相同品質(zhì)及體積的混凝土的孔隙率越低，且各孔隙的承載力越大、越堅(jiān)固。泡沫混凝土中的微孔尺寸及均勻性是由其主要原料的發(fā)泡劑所決定的。在項(xiàng)目前期，主要是考慮發(fā)泡劑的品質(zhì)，選擇較強(qiáng)厚度和較完整的泡沫材料，因此，對其孔隙率進(jìn)行了適當(dāng)控制，確保了其在公路中的剛度。除泡劑外，起泡裝置對輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量也有很大影響。對于同一種混凝土，同一種發(fā)泡劑，不同的發(fā)泡裝置對其發(fā)泡性能的影響很大。目前市面上生產(chǎn)的各種泡沫裝置的泡沫大小也各不相同。實(shí)際使用表明，對于3 mm的泡沫塑料，其硬度可以達(dá)到20%的優(yōu)化和提高，所以要盡可能地選擇產(chǎn)生氣泡。在輕質(zhì)泡沫混凝土中，攪拌設(shè)備對其性能的影響也很大。在攪拌時(shí)，除了要根據(jù)相關(guān)的施工規(guī)范要求，盡可能地調(diào)節(jié)泡沫及膠粘劑的比例，同時(shí)要確保整個(gè)混合過程的穩(wěn)定性，并保持一定的泡沫留存量，以使輕質(zhì)泡沫混凝土制品取得較好的效果。

4 輕質(zhì)泡沫混凝土的施工

4.1 輕質(zhì)泡沫混凝土制作

4.1.1 泡沫混凝土目標(biāo)

泡沫混凝土一般是通過機(jī)械方法，將發(fā)泡劑水溶液制成泡沫，之后在包含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水和各種添加劑的漿料中，經(jīng)過攪拌、澆筑和養(yǎng)護(hù)而成[2]。由于泡沫混凝土中含有許多密閉的孔隙，因此它具有如下優(yōu)異的物理和力學(xué)性能。泡沫混凝土具有體積輕盈（3～12 kN/m3）和可任意調(diào)控的特點(diǎn)，具有滲透率低、施工方便、效率高和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

抗壓強(qiáng)度指標(biāo)：≥1 MPa，干容重300～400 kg/m3；

抗壓強(qiáng)度指標(biāo)：≥0.5 MPa，干容重300 kg/m3。

4.1.2 泡沫混凝土原材料選用

普通水泥的標(biāo)準(zhǔn)為GB175（《通用硅酸鹽水泥》）和JC933（《快硬硫鋁酸鹽水泥、快硬鐵鋁酸鹽水泥》），快硬硫鋁酸鹽水泥和快硬鐵鋁酸鹽水泥則必須符合國家規(guī)定的國家標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《用于水泥和泡沫輕質(zhì)土中的粉煤灰》（GB/T 11596）的規(guī)定，選擇了F類粉煤灰作為粉煤灰。C類粉煤灰不能用作輕質(zhì)發(fā)泡土；集料最大粒徑不得超過5 mm。摻合料根據(jù)《泡沫輕質(zhì)土外加劑》（GB8076）的規(guī)定，攪拌劑不得含有影響泡沫穩(wěn)定性的有機(jī)物質(zhì)、油污等，以保證輕質(zhì)泡沫混凝土（泡沫輕質(zhì)土體）的強(qiáng)度及耐久性。

4.1.3 配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

該文依據(jù)《現(xiàn)澆泡沫輕質(zhì)土技術(shù)規(guī)程》（CECS249

—2008）第5.2條，對輕質(zhì)泡沫混凝土的施工條件作了初步的探討，并給出了“初始配比”的建議。以混凝土配合比為基礎(chǔ)，經(jīng)過試配和檢測，調(diào)整工作性和配合比，最終得到“基準(zhǔn)配合比”，并通過調(diào)整各配合比中的不同配比，使其達(dá)到設(shè)計(jì)和施工的需要，從而達(dá)到最佳的強(qiáng)度、工作性和耐久性，節(jié)約水泥。

在試驗(yàn)過程中，一定要進(jìn)行濕密度、流值和消泡試驗(yàn)，如果流值符合要求，并且消泡試驗(yàn)所指定的濕密度增長速率也符合要求，那么就應(yīng)該制備一個(gè)樣品，然后對其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。如果在消泡試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)其濕密度增長速率達(dá)不到要求，就應(yīng)該對發(fā)泡劑的稀釋比例或種類進(jìn)行調(diào)整，或者對配比材料的種類和用量進(jìn)行再配試驗(yàn)。

在配制時(shí)，要按通常的比例配制成備料，并要經(jīng)過檢驗(yàn)和調(diào)試。該項(xiàng)目由有資質(zhì)的試驗(yàn)單位的專業(yè)試驗(yàn)人員進(jìn)行試配，符合要求以后用于現(xiàn)場施工。泡沫輕質(zhì)土配置需滿足如下基本規(guī)定：

（1）輕質(zhì)泡沫混凝土的配比設(shè)計(jì)，必須達(dá)到抗壓強(qiáng)度、濕密度和流值的要求。

（2）輕質(zhì)泡沫混凝土的強(qiáng)度應(yīng)該符合以下公式：qu7 dgt;0.5 qc，qu28 dgt;1.05 qc。

（3）以輕質(zhì)泡沫混凝土為例，其滲流系數(shù)應(yīng)在160～200 mm之間。

（4）輕質(zhì)泡沫混凝土的抗壓強(qiáng)度樣品為一個(gè)正方形，其尺寸為100 mm×100 mm×100 mm。

4.1.4 泡沫混凝土制作工藝流程

圖1顯示了生產(chǎn)泡沫混凝土的流程。

4.1.5 泡沫混凝土拌合制作

該項(xiàng)目泡沫混凝土施工采用現(xiàn)場拌制，隨伴隨澆的方式。在施工現(xiàn)場的空地上，建立一個(gè)泡沫混凝土拌和場，并在施工現(xiàn)場進(jìn)行泡沫混凝土的制備、運(yùn)輸和澆筑，使用的是一套水泥發(fā)泡成套設(shè)備，并且要符合下列條件：

（1）電控系統(tǒng)包括發(fā)泡劑、壓縮空氣、泡沫、泥漿、泡沫輕質(zhì)土體，并且可以通過觸摸屏幕或在一塊平面屏幕上進(jìn)行中央顯示。

（2）發(fā)泡能力、水泥漿輸送能力、發(fā)泡輕質(zhì)土制備與輸送能力必須達(dá)到工程要求。

（3）發(fā)泡劑采用的是壓縮空氣與發(fā)泡劑的水溶液，不能通過攪動使其產(chǎn)生泡沫化。

（4）泡沫混凝土生產(chǎn)裝置必須具備原料自動計(jì)量的能力，攪拌生產(chǎn)時(shí)必須能夠調(diào)整水泥（砂子）的含量。

（5）水泥砂漿要在專用攪拌站內(nèi)進(jìn)行，禁止使用小型攪拌設(shè)備。

現(xiàn)澆輕質(zhì)泡沫混凝土施工設(shè)備進(jìn)場后，需對設(shè)備功能進(jìn)行逐項(xiàng)檢查，并嚴(yán)格填寫“輕質(zhì)泡沫混凝土專用施工設(shè)備功能檢驗(yàn)表”。當(dāng)設(shè)備功能全部滿足要求時(shí)，方能展開施工。

在制模工藝中，要保證在攪動的時(shí)間內(nèi)將各種成分混合均勻。水泥漿液和泡沫混凝土在儲料器中停留的時(shí)間不應(yīng)大于2 h。澆筑時(shí)，根據(jù)運(yùn)輸距離的遠(yuǎn)近及澆筑方量大小，采用泵送、車輛運(yùn)輸或其他運(yùn)輸工具的方式施工。圖2顯示了氣泡混合的輕質(zhì)泡沫混凝土的剖面。

4.2 泡沫混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

4.2.1 泡沫混凝土的澆筑

澆筑時(shí)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，出料口離澆筑點(diǎn)的高差控制在1 m，澆筑的方向從一端向另一端進(jìn)行，水平向30 cm一層進(jìn)行布料。在施工過程中，混凝土的澆筑部位應(yīng)從中間向四周擴(kuò)大，或采取多個(gè)部位同時(shí)進(jìn)行。但因混凝土的斷面比較大，混凝土的澆筑方式主要是用管線輸送，在炎熱的季節(jié)施工時(shí)應(yīng)避開高溫天氣。

4.2.2 泡沫混凝土的養(yǎng)護(hù)

澆筑完成后，應(yīng)立即對澆筑好的混凝土加以維護(hù)。在澆筑完之后，馬上對泡沫混凝土進(jìn)行覆蓋和濕潤養(yǎng)護(hù)，其保水率要保持在濕潤的條件下，而且泡沫混凝土的養(yǎng)護(hù)水與攪拌水相同。在最初的養(yǎng)護(hù)階段，要防止水的損失和過度的滲透。在晚上施工的時(shí)候，不能使用現(xiàn)澆的泡沫混凝土。在泡沫混凝土澆筑完成后，暴露部分應(yīng)及時(shí)進(jìn)行表面養(yǎng)護(hù)。在新、老泡沫混凝土交接處采用隔熱措施，且隔熱層厚度為其他隔熱材料的2倍。

5 輕質(zhì)泡沫混凝土施工的注意事項(xiàng)與質(zhì)量檢驗(yàn)

5.1 輕質(zhì)泡沫混凝土施工的注意事項(xiàng)

（1）在澆筑泡沫混凝土之前，必須在澆筑層頂面上進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)定，標(biāo)點(diǎn)數(shù)不得低于3個(gè)或用標(biāo)線的形式標(biāo)注。運(yùn)輸和澆筑間歇的整個(gè)過程都不能超出發(fā)泡的輕粘土。

（2）在澆筑時(shí)出料口不可懸吊。在澆筑管、自排料口取樣、平整表面或沖散澆筑區(qū)中的過多泡沫時(shí)，出料口與目前輕質(zhì)泡沫混凝土的流面高度差應(yīng)控制在1 m之內(nèi)。

（3）同一施工區(qū)段的泡沫混凝土需要連續(xù)澆筑，分層澆筑時(shí)，上一層澆筑作業(yè)應(yīng)在下一層澆筑終凝后進(jìn)行。

（4）在澆筑泡沫混凝土之前，不允許有明顯的積水和雜物。

（5）現(xiàn)澆泡沫混凝土工程施工期間嚴(yán)禁進(jìn)行振搗。

（6）現(xiàn)澆的泡沫混凝土應(yīng)隨制隨用，其停留時(shí)間不應(yīng)超過30 min。

（7）在連續(xù)5 d內(nèi)，室外平均溫度在5 ℃以下或降雨期間，必須采取相應(yīng)的措施才能進(jìn)行泡沫混凝土的施工。

（8）在澆筑混凝土?xí)r，宜采用泵送的方式。在使用前，應(yīng)對管子接頭進(jìn)行檢查，確保管子密封。在進(jìn)行抽水作業(yè)時(shí)，要保證灌水管路的壓力和揚(yáng)程與輸水距離一致。

（9）澆筑點(diǎn)應(yīng)從中間向四周延伸，也可采用多點(diǎn)澆筑。澆筑位置不能直接撞擊模板部位，以免出現(xiàn)接頭漏水。

（10）澆筑表面要平整，并按—次成形，澆筑至設(shè)計(jì)高度后，用刮刀刮平；在完成修整之前，不能有任何的干擾，也不能承載任何重量，在結(jié)束后要及時(shí)進(jìn)行砂漿的找平。

（11）在大面積的泡沫混凝土中，可以采取分段澆筑的方式，在坡度超過2%的情況下，泡沫混凝土在找坡時(shí)可以使用模板。

5.2 輕質(zhì)泡沫混凝土的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行輕質(zhì)泡沫混凝土施工的過程中，應(yīng)該對產(chǎn)品的濕密度、流值和力學(xué)性能進(jìn)行單獨(dú)的試驗(yàn)，并對其進(jìn)行采樣檢測。如果檢測的結(jié)果不合格，就不能進(jìn)行下一道工序的施工[3]。現(xiàn)澆泡沫混凝土的測試內(nèi)容如表1：

在普通的實(shí)驗(yàn)中，用輕質(zhì)泡沫混凝土進(jìn)行了硬化處理，以抗壓強(qiáng)度為主要測試指標(biāo)，于每個(gè)工作日抽取2組進(jìn)行28 d齡的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。壓縮強(qiáng)度測試的合格標(biāo)準(zhǔn)為：28 d不低于0.6 MPa。

泡沫輕質(zhì)混凝土在施工結(jié)束后，其外觀質(zhì)量面板應(yīng)該光潔平順，線形平順，沉降縫上下貫通順直，并且表面不能出現(xiàn)寬度大于5 mm的非受力貫穿縫。

泡沫狀的輕質(zhì)混凝土施工品質(zhì)應(yīng)該滿足表2指標(biāo)要求：

6 結(jié)語

綜上所述，對于高等級公路改擴(kuò)建來說，輕質(zhì)泡沫混凝土具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。它既可以有效地減少造價(jià)，又可以增加經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從而使高速公路改擴(kuò)建工程中的路面強(qiáng)度和整體使用壽命得到最大限度的改善。在施工中，既要注重輕質(zhì)泡沫混凝土的制造工藝，又要確保其質(zhì)量；在高速公路擴(kuò)建路段開挖時(shí)，盡可能地保證平整的土面狀況和良好的模板搭建狀態(tài)，為混凝土的后期澆筑奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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