轻质泡沫混凝土的特点及在道路施工中的应用

徐友治 （安徽省交通建设股份有限公司，安徽 合肥 230041）

1 引言

安徽省交通建设股份有限公司承建的甬台温高速公路复线温州瑞安至苍南段工程项目中，对桥台与路基结合部位、隧道拱顶及空洞回填采用了轻质泡沫混凝土施工工艺，充分利用轻质泡沫混凝土的重量轻，且具有一定的强度的特点，减少了桥头沉降，降低桥头跳车病害，在确保工程质量的同时，压缩了工期，降低了造价。

2 轻质泡沫混凝土的特点

2.1 轻质性[1]

通过特殊工艺使混凝土内部产生大量均匀的、独立的、闭合的、具有一定韧性的胶质气泡。其容重可以控制在300kg/m～1800kg/m之 间，通 常 为300kg/m～1200kg/m，近 年 密 度 为160kg/m的超轻泡沫混凝土也得到广泛的应用。该材料可使结构物自重降低25%～40%，采用轻质泡沫混凝土代替传统混凝土，可相应提高承载能力。

2.2 具有较大的抗压强度

轻质泡沫混凝土采用水泥作为胶凝硬化材料，故有一定的抗压强度，通过调整水泥掺量、水泥类别和轻质泡沫混凝土的气泡含有率，其强度可在0.3MPa～22.5MPa的范围内调整，所以具有普通混凝土应有的抗压强度。

2.3 流动性大、方便施工

轻质泡沫混凝土流动性大，可通过泵送管道进行输送，输送方便，机械直接输送，不受场地、距离限制，施工灵活方便。

2.4 硬化后具有自立性

2.5 弹塑性低、减震性好

轻质泡沫混凝土内部具有封闭的大量气泡，具有较低的弹性模量，可吸收和分散冲击荷载，保护结构。

2.6 防水性强

由于泡沫混凝土中含有大量封闭的孔隙泡沫和良好的整体性，其透水系数较小，吸水率比较低，具有一定的防水性能。

2.7 耐久性好

轻质泡沫混凝土使用水泥作为胶凝材料，具有与水泥混凝土相似的耐久性。

2.8 隔热性好、抗冻融性强

由于轻质泡沫混凝土中含有大量的封闭细小气泡，故其导热系数小，具有良好的保温、隔热和抗冻融性能。

2.9 节能环保性良好

轻质泡沫混凝土采用水泥、水和发泡剂作为原材料，不含甲醛、苯等发挥性有害物质，原材料接近中性，属于环保型材料。

3 轻质泡沫混凝土在道路施工中的应用

3.1 道路软基处理

传统软基处理包括开挖换填、碎石垫层、排水固接、CFG复合桩、预应力管桩处理等。传统软基处理工期长、质量控制和施工难度大、成本高等缺点。

后来，朝廷下令，把抚顺关马市关闭了，这一关就是几个月。马市不开，女真人没盐，没铁器，没马匹，生活不了，他们就上书朝廷，要求开关，恢复交易。朝廷又重新开市，开市以后，地方上的守关明军照样勒索。王杲呢，再带女真人去打。这样，把朝廷又惹翻儿了，一面安抚，一面带兵去围剿女真人。李成梁受命带领几万明军，把古埒城团团围住。

采用轻质泡沫混凝土技术解决了传统软基处理的缺点，压缩了施工工期。因轻质泡沫混凝土密度小、质量轻，所以降低了路堤填土荷载，减少了填土附加应力和软土地基沉降侧移，提高了路基的稳定性，并降低了施工成本。

3.2 桥头跳车及台背回填处理

通过在路基与桥台台背结合部位之间填充楔形的轻质泡沫混凝土，可大幅度地降低填土荷载，减少附加应力；利用其硬化后的自立性，降低推挤作用，抑制了沉降和侧移，从而缓解路基与桥台结合部位的刚性突变，并彻底消除工后沉降，从而解决台背跳车的通病。

对于脱空的桥台搭板位置，采用轻质泡沫混凝土进行灌筑，有效地解决了桥台与路堤之间发生的不均匀沉降等病害发生。通过低压注浆，填充空洞区域，解决桥台跳车病害。

3.3 改扩建道路加宽

软土地基路堤拓宽路段，为确保新老路堤沉降变形协调，可采用泡沫混凝土填筑，解决新老路堤发生不均匀沉降引起的各类病害，减小施工处理难度、压缩工期、节约占地，并降低造价。

泡沫混凝土具有容重小，流动性好，固化后可以自立等特性，对于道路加宽有以下一些优点：

①可竖向垂直填筑施工，压缩工期、减少拆迁、节省用地、降低投资；

②在软基路段进行改扩建填筑，大幅度降低填土自重荷重，减少差异沉降；

③流动性大，不需机械碾压和振捣；

④通过输送泵运输轻质泡沫混凝土，不影响现有交通；

⑤压缩工期、提前投入使用，可带来超前收益。

3.4 寒冷北方地区的道路隔热垫层

轻质泡沫混凝土气泡含有率大，高达40%～70%含有率的独立密闭气泡，具有导热系数小，隔热、抗冻融性能强等特性。轻质泡沫混凝土用作北方寒冷地区的填土与冻土路堤的隔热垫层时，可较好地切断冻土外界与原冻土的热能量相互交换，起到保温和隔热作用，作为一种新的施工技术工艺工法，解决冻胀病害。

3.5 隧道拱顶、仰拱及空洞回填

隧道围岩爆破开挖不良时，超挖区域可采用泡沫混凝土进行填补处理，当隧道洞身围岩存在严重偏压时，可采用轻质泡沫混凝土充填偏压区域，使其平衡受力，并提高开挖的安全性。

4 轻质泡沫混凝土施工工艺

4.1 施工工艺流程

见图1所示。

图1 轻质泡沫混凝土施工流程

4.2 施工准备

首先仔细研读设计图纸，考察施工现场条件，核对设计地形、地质及构造物等情况。根据设计图纸和技术标准要求进行配合比设计，确定混合料中的水泥、水、发泡剂、添加剂、集料等的掺量。施工前对技术方案、安全措施等进行逐层技术交底。

4.3 水泥基浆制备

①采用高精度的电子计量设备，控制各类材料的剂量精度，确保满足设计要求。

②采用间歇式搅拌机，根据施工配合比，进行水泥基浆的拌合，并确保拌和均匀。

③水泥基浆存储应采用具备二次搅拌功能的储备罐，以防止水泥沉淀，水泥基浆材料保存不允许超过2h。

4.4 泡沫的制作与混合

根据发泡剂的设计稀释倍率稀释发泡剂，采用发泡剂水溶液与压缩空气混合的方式生产泡沫，不宜采用搅拌发泡。泡沫混凝土的泡沫含量应根据施工配合比设计要求确定，泡沫及时与水泥基浆料均匀混合。泡沫和水泥混合基料经过混泡机的充分混合，形成符合设计要求的轻质泡沫混凝土。

4.5 浇筑施工

采用配管泵或直接泵运送的方式浇筑施工，不宜采用水泥混凝土罐车等工具直接输送。泵送前，应做管道配件的紧固、检查工作，确保牢固。施工中，时刻检查泵送管道的压力和牢固状况，出现异常，及时排除。轻质泡沫混凝土浇筑施工时，输送泵出料管口宜与浇筑界面保持较小的角度，并保证管道埋入不小于20cm，确保消泡量降低到最小，见图2所示。

图2 泡沫混凝土的浇筑方式

为避免堵管，浇筑过程中禁止长时间停留。若停留时间超过10min，宜及时洗管，清洗时间不宜少于30min。

在浇筑过程中，应减少对泡沫混凝土的扰动，浇筑至界面顶层时，应进行人工扫平。浇筑施工中，拖移浇筑管时应采用往后直拉的方式拖移，确保轻质泡沫混凝土表面平整。

4.6 养护

每层泡沫混凝土浇筑完毕，应覆盖塑料薄膜或土工布进行保湿养生，养生时间不少于3d。在泡沫混凝土强度未达到设计强度前，不得进入使用状态，禁止进行机械或车辆作业。

5 结论与建议

通过甬台温高速公路轻质泡沫混凝土的施工实践证明，轻质泡沫混凝土解决了软体地基沉降问题、减少了占地、减少桥头沉降、降低桥头跳车；轻质泡沫混凝土在道路改扩建、寒冷地区道路隔热垫层、滑坡及塌陷路堤处理等方面得到广泛应用。与传统施工工艺相比，压缩了工期、降低了造价，同时也提高的施工质量。