1、泡沫混凝土在高速公路中的应用研究摘要：泡沫混凝土是一种应用在高速公路软基处理或桥梁与引桥间软连接的新型填筑材料，具有施工简便、填筑速度快、密度低、工后沉降小、可治理桥头跳车病害、减少工后维修费用等优点。本文通过探讨泡沫混凝土组成材料对其性能的影响，总结了在实际工程中所采用的施工工艺与施工方法，为将来大量推广应用泡沫混凝土填筑技术提供了宝贵经验。 关键词：泡沫混凝土；软基处理；质量控制 中图分类号：TU37 文献标识码： A 引言 泡沫混凝土是近几年发展起来的一种新型填筑材料，是目前广泛应用在高速公路软基处理或桥梁与引桥间软连接填筑的组成材料。泡沫混凝土是利用物理方法制备泡沫，再将泡沫加入到胶凝
2、材料(水泥、粉煤灰或矿渣粉)体系中，在较大水胶比条件下，经搅拌、浇注成型、养护而成的多孔轻质材料。它具有轻质高强、节能利废、保温隔声、防火性能好等特性，以前大量应用于墙体材料或保温材料领域中，应用在高速公路领域中是近几年的事情。泡沫混凝土可以降低地基应力，减小地基差异沉降，吸收路面冲击能量，从而有效解决软基路堤的桥头跳车、道路拓宽以及高寒地区路堤保温等问题，增大道路工程的稳定与安全系数，同时还可以降低工程造价，减少维修费用，提升社会效益。 然而，在实际工程应用中，影响泡沫混凝土稳定性的因素很多，如泡沫剂的选择、成泡方法、形成泡孔均一的添加剂、原材料选择、配合比设计等，都会影响泡沫混凝土的新拌和
3、硬化性能，研究这些性能无疑有利于泡沫混凝土在高速公路领域中的应用。 2高速公路软路基处理或软连接填筑方案比较 在高速公路软路基处理或桥梁主桥与引桥间软连接的填筑材料中，过去往往采用碎石土、石渣土或灰土等低压缩性土进行填筑，采用这一方案的优点是：原材料可就近取材、填筑成本低；如采用大型新装装卸机械作业，施工较快。但该方案的缺点也突出，如：每层填筑 0.2-0.5m后，需碾压、夯实，密实度达到与底部相同后，才能进行下一层填筑；填筑工期较长；填筑完成后对基础荷载达 150-165kN/m2，工后填筑沉降不可避免；土体含水率较大，有时碾压和夯实无法达到设计要求；路面结构层必须在填筑体沉降基本稳定后进行
4、，难以保证工期。 目前，大多数工程采用泡沫混凝土填筑方案。该方案现场可采用机械泵送、浇筑的方式，配合快速施工法进行泡沫混凝土填筑，辅助模板，每层浇筑高度 0.8m，间隔 12h，待泡沫混凝土具有初始强度后再进行下层浇筑，工期较第一方案缩短 3-5 天。填筑施工时对基础的荷载只有 50-54kN/m2，后期沉降极小，可防止桥头跳车现象，有效减少后期维修费用；除此之外，采用该方案还具有施工作业面积小、不占用其他施工设备，不影响其他区段施工；施工受天气影响小，填筑自密实，施工速度快，保证工期等优点。缺点是前期填筑成本相对较高。 通过以上的比较，可以清楚地认识到采用泡沫混凝土填筑方案，不仅可保证施工工
5、期，而且更重要的是能保证施工质量，减少后期的维修费用。 3.组成材料对泡沫混凝土性能的影响 泡沫混凝土用的胶凝材料一般都采用普通硅酸盐水泥，但为了提高凝结时间和改善泡沫混凝土的早期强度，在泡沫混凝土中还使用快硬硅酸盐水泥、高铝水泥或者硫铝酸盐水泥。为了节约成本，增强拌合物的粘聚性，降低水化热，增强后期强度，泡沫混凝土中往往还添加粉煤灰或者矿渣粉，拌合物中粉煤灰(II 级)的用量可以占到 30-70%，矿渣粉(S95)可以占到 30-80%。泡沫混凝土的需水量取决于胶凝材料的组成、质量和掺入量的大小。 泡沫混凝土的用水量较低，容易导致料浆粘稠，泡沫容易破裂；而泡沫混凝土的用水量较高，则料浆容易稀
6、疏，不能保留气泡，导致泡沫从料浆中分离，致使料浆离析。从我们使用的泡沫混凝土来看，水胶比通常控制在 0.6-1.30。为了改善泡沫混凝土的性能，有时在泡沫混凝土体系中也掺入适量的高效减水剂，但是要注意的是，所用的高效减水剂要与泡沫性能相适应，否则会引起泡沫的不稳定，从而反而影响泡沫混凝土的性能。 泡沫性能直接影响混凝土的性能。首先必须经过试验确定泡沫水溶液的实测密度及泡沫的稀释（发泡）倍数（根据 JG/T266-2011 附录 A 进行试验） ，然后根据一定的公式计算所需粉料、水及泡沫剂的用量。泡沫的制备有物理发泡和化学发泡两种方法。物理发泡是通过机械手段，先将混合材与预拌水拌合成料浆，再与预
7、制好的泡沫进行充分混合；化学发泡是将表面活性剂作为混合料的组分，与混合料一起搅拌，泡沫在搅拌过程中产生。制成的泡沫必须稳固以抵抗料浆的挤压，以便使水泥料浆达到初凝时泡沫不破裂，在泡孔周围形成具有一定强度的胶凝材料泡壁。物理发泡制得的泡沫既可以是湿的泡沫也可以是干的泡沫，湿的泡沫是将泡沫剂水溶液通过 2-5mm 细孔喷射形成泡沫，泡沫不稳定。干的泡沫是通过空气压缩机将泡沫溶液进行空压输出形成泡沫，泡沫非常稳定并且其直径 1mm，这种泡沫更容易与胶凝材料相混合形成容易泵送的泡沫混凝土。 在泡沫混凝土体系中掺入适量聚合物纤维，可增加泡沫混凝土的抗剪切能力，也可以减轻泡沫混凝土的脆性。实验表明，在泡沫
8、混凝土中添加长度为 12mm 的聚丙烯纤维，掺量为 1-2kg/m3，混凝土的抗切能力提高 15%以上。因此，在泡沫混凝土的材料组成中，可考虑添加适量的聚合物纤维。 4.泡沫混凝土的施工工艺和施工方法 4.1 泡沫混凝土的施工工艺流程 泡沫混凝土的施工工艺流程大致可分为：路基测量 路基挖凿 预制挡板泡沫混凝土制作 安装钢筋网片第一层泡沫混凝土浇筑 养护第二层泡沫混凝土浇筑的准备工作。其实，泡沫混凝土的施工工艺并不复杂，挡板制作也较混凝土模板省事得多；由于泡沫混凝土是自密实，省去了振捣工艺过程。但要注意的是，因为泡沫混凝土强度不高，在第二层或以上浇筑时，不能在泡沫混凝土表面随意践踏，只有等待第一
9、层泡沫混凝土凝结后，才能开始第二层泡沫混凝土浇筑的前期准备工作，同时作好养护工作。 4.2 泡沫混凝土的施工方法 经测量后，首先就要进行路基的开挖。在对软土地区的高速公路路基进行处理的过程中，应将泡沫混凝土的台阶位置一次性的全部挖出，而通常下台阶的调试是要小于 1m 的，上台阶的高度则是要控制在 2m 以内的范围，边坡开挖 2m 也是相对比较稳定的。其次是挡板的预制，主要包括模板基础、拉筋以及角钢固定等内容。第三是泡沫混凝土的制作。这道工序是在实验室反复试验基础上确定的，与普通混凝土配合比设计类似，除了泡沫混凝土抗压强度要满足施工要求外，还要满足容重要求以及新拌泡沫混凝土流动性要求。泡沫混凝土
10、的制件方式主要有车载式和固定式两种，对于常见的软路基处理，建议选择车载式的方式，因为这种方式更加有利于气泡混合轻质土的短平快作业和分散作业。最后进行泡沫混凝土的浇筑与养护，在最后这道工序中，同时还要进行钢筋网片的布置与安装。 5.结束语 泡沫混凝土是近几年来应用在高速公路软基处理或桥梁与引桥间软连接填筑的组成材料，具有施工简便、填筑速度快、节约工期、密度低、强度高、填筑密实、工后沉降小、可治理桥头跳车病害、减少工后维修费用等优点，决定了泡沫混凝土在软基处理或桥梁与引桥间软连接工程中的应用优势，预示着泡沫混凝土填充技术在国内外路桥工程建设中将发挥更重要的作用。 参考文献 郭向勇，郭建立.泡沫混凝土性能研究进展.研究探索，2013.4.P17-23. 陈晓.泡沫混凝土在软基处理中的应用.路桥科技，2013 年第 28 期。P188. 牛永杰，李玉商.泡沫混凝土在桥梁主桥与引桥间软连接填筑的应用.水利水电施工，2013.3.P72-75. 竺万发，张业红，苏英，何浩卢超.我国泡沫混凝土的研究进展及工程应用. 材料导报,2013.5.P317-320.
