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内容提要：本文通过福建省沙埕湾跨海公路通道工程挡墙及台背填筑轻质泡沫混凝土施工实例，阐述了轻质泡沫混凝土施工技术及工艺，研究轻质泡沫混凝土在路基施工的特性及应用价值。
关键词：轻质泡沫混凝土 路基 施工技术 研究
1.引言
近20年来，我国公路建设发展迅速，目前高速公路通车里程已达到13万公里，公路质量有了极大提高，但因路基沉降导致桥梁台背、横向结构物台背、挡墙背处产生跳车现象屡见不鲜，降低了公路的使用性能，增加了行车风险，增加车辆能耗和废气的排放。
有效控制路堤的沉降是保证软土地基高等级公路质量的关键，而控制路堤沉降可采取两种措施:其一是减轻所填筑的路堤重量,从而可减小地基的压缩变形量,使路堤沉降量减小，其二是对路堤下的软土地基进行加固处理,改善地基条件。
福建省跨海公路通道工程挡墙及台背首次应用轻质泡沫混凝土填筑，研究轻质泡沫混凝土在路基施工中的特性及应用价值。
2.工程概况
沙埕湾跨海公路通道工程位于福建省, 起于福鼎市佳阳乡双华村，与宁波至东莞国家高速公路浙江段衔接。
沙埕湾跨海公路两个试点采用轻质泡沫混凝土填筑，研究轻质泡沫混凝土的性能指标。
轻质泡沫混凝土是用物理机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入由水泥、水等制成的料浆中，经均匀混合，浇筑成型、养护而成的轻质混凝土材料。由于其含有大量的封闭孔隙，因而质量轻，表现出良好的物理力学性能，可大幅度降低填土荷重，减小差异沉降，避免对老路基产生破坏。
2.1 沈海高速拼宽段挡墙
坑门里枢纽互通B匝道BK7+344至BK7+422段与沈海高速拼宽，采用轻质泡沫混凝土挡墙，长度78m，挡墙最小高度4.7m，最大高度8.5m，见图1。
图2 轻质泡沫混凝土台背回填
3.施工
3.1 水泥
水泥采用PO42.5复合硅酸盐水泥。
3.2 发泡剂
采用无污染的HT复合发泡剂。
3.3 搅拌
采用HT-18电控自动化型专用搅拌站。搅拌站将搅拌好的水泥浆放入HT-18设备连续供料搅拌箱内进行二次搅拌，在连续供料搅拌机中对水泥浆进行过滤，达到无杂质、无结块、均匀后，送至HT-18主机。
3.4浆料输送
输送采用HT-18主机输送泵作为动力部分，整机功率90 kw，最大水平输送距离1000m，最大垂直高度50m，输送量100～120 m3/h，输料管采用钢编橡胶输送管，内壁光滑，耐高压，移动方便。输料管头出料后，在出料口处取样轻质泡沫混凝土浆料，观察浆体和易性，泡孔大小，测量其密度等。
3.5 浇筑
利用轻质泡沫混凝土设备中的泵送系统将制成的轻质泡沫混凝土料浆泵送至施工面。在输送过程中泵送系统自动调压，使泵送高度与工作压力相适应，平稳地将轻质泡沫混凝土浆料输送到作业面，减少泡沫破碎。
轻质泡沫混凝土按照每层厚度20～100m分层浇筑，无需振捣。每工作面间隔8～14小时浇筑1层。填筑施工过程中避免过度振动，避免消泡和材料离析现象发生。
3.6 养护
轻质泡沫混凝土浇筑至设计标高后用尺杆刮平，12～14小时后如无下道工序施工，即进行保湿养护，养护时间不低于72小时，最低气温低于0 ℃时，应采取保温及升温措施。
4.轻质泡沫混凝土性能研究
4.1 轻质泡沫混凝土的容重特性
试块进行称重，测量体积，计算容重4～10kN/m3，与其它材料进行比较，比土建材料轻，又不太轻，容重可根据工程需要进行调节，几种主要土建材料的容重比较如表1所示。
表1土建材料容重
4.2轻质泡沫混凝土的强度特性
与水泥混凝土类似，轻质泡沫混凝土的强度通常用7d龄期强度和28d龄期强度来表征。
轻质土泡沫混凝土的强度特性由水泥的种类、用量，气泡含有率及水的用量等共同决定。强度的大小可根据需要通过调整配合比来实现，其调节范围为0.3~10.0MPa，工程应用范围一般为0.5~1.5MPa，满足工程需要。
4.3轻质泡沫混凝土耐疲劳强度
当离路面顶面的厚度大于25cm时，汽车等外部荷载所引的附加应力不超过总应力的1/5（0.14MPa），轻质泡沫混凝土强度取疲劳试验强度均值0.88MPa，则应力比Y=0.16。按95%保证率下的疲劳方程，此应力比下的疲劳寿命N≈1029次。显然，对于公路工程的使用年限来说，是完全够的。
4.4轻质泡沫混凝土浸水特性和耐久特性
轻质泡沫混凝土的浸水特性和耐久特性良好，透水性介于软土与一般粘性土之间，在完全浸水条件下，能够保持CBR不变。干湿循环、冻融循环都不会对其强度产生较大影响，同时能够承受足够的交通荷载。
4.5轻质泡沫混凝土的施工特性
施工特性具有高流动性、施工方便、制作点与施工点可分离性和固化后自立性等特点。水平和垂直泵送距离分别可以达到1000m和50m，可以对其进行垂直填筑，而不需要额外设置放坡，极大节省土地资源。与其他材料特性比较，轻质泡沫混凝土的性能介于普通填土、混凝土及土工泡沫塑料之间，从刚度、强度及容重等性能上弥补了常规土建材料性能突变区域的空白。
4.6工后沉降
工程完成后进行了连续4个月的沉降观测，沉降量为0mm，工后零沉降沉降特性特作为路基填筑材料性能优异。
5.存在的问题
目前轻质泡沫混凝土制备气泡上下泡径不均，密度不易控制，吸水率较大，使其优越性能得不到充分发挥。福建省具有高温、多雨、重载的区域特性，由此引发的耐久性问题尤为突出，轻质泡沫混凝土水泥掺量大而容易产生温缩和干缩而开裂，如掺加EPS颗粒将有助于提高其耐久性。
6.拟进一步开展的研究
分析可知，轻质泡沫混凝土各方面性能优秀，能够满足在路基工程的基本建造需求，但是也存在诸多问题，会影响到其使用效果，需要从以下几方面进一步加强研究。其一是开发出成本低、质轻、强度可调节、变形特性优良、流动性好且便于施工的新型轻质泡沫混凝土材料；其二是开展湿热地区新型轻质泡沫混凝土材料填筑台背和旧路加宽路基的沉降计算方法研究；其三是提出湿热地区轻质泡沫混凝土施工现场的质量检验方法和控制指标。
7.结束语
轻质泡沫混凝土属于人工制作的土工材料，容重小，而且强度和变形特性可以达到甚至超过一般的土体，在解决软基路段的“三背”跳车、路基不均匀沉降等问题中具有很好地应用前景。
本文施工方法及工艺取得良好效果，值得为类似工程借鉴，未来随着路基等基础工程建设规模的不断扩大，对于混凝土材料的性能需求会不断提高，轻质泡沫混凝土能够发挥更加重要的作用。
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论文作者:朱海波
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/23
标签：混凝土论文; 泡沫论文; 轻质论文; 路基论文; 容重论文; 强度论文; 特性论文; 《防护工程》2018年第17期论文;