（1.堡森（上海）环境工程有限公司；2.上海市崇明区农村水利管理所；3.崇明区水务建设工程安全质量监督站）
摘要：结合上海外环线嘉闵高速S26段高速公路收费站工程的施工实际，收费站位置软土地基上方进行基坑回填及路堤拓宽。为了提高基底摩擦系数和地基承载力，确保基坑施工安全及预防道路运营期间基底塌陷的危险，经计算比较，设计中选择用泡沫轻质混凝土作为回填材料，不仅满足了道路交通所需的的荷载要求，而且有效的解决了传统土工回填工艺中由于受到地下水等侵蚀对填充材料的密实度产生影响的问题。
关键词：泡沫轻质混凝土；配合比；基坑回填；性能特点；质量控制；应用措施
0. 引言
泡沫混凝土是一种优质新兴的道路建筑材料， 具有轻质高强、较小的沉降距、凝固后渗透性系数低、 耐久性优良等特点，因而被广泛应用于高速公路、轨道交通等市政道路工程中。 泡沫混凝土是将发泡剂和水按照一定比例配置而成的发泡液经发泡装置后制成的泡沫与水泥基浆、掺合料、外加剂和集料等按一定比例混合搅拌均匀后浇筑凝固而成，是一种含有大量均匀且密闭气孔的轻质高强微孔混凝土。因此，该材料可以减少道路工程建设中的路基荷载应力，从而降低地基沉降塌陷情况的发生。同时，和传统的分层填筑、逐层碾压夯实、逐层检验的路基填筑工艺比较，泡沫轻质土可一次浇筑、流动性好、施工便捷，显著提高了施工进度。由于以上优越的性能，近年来该材料被广泛的应用于市政道路工程中。
1.工程概况
S26公路入城段（G15～嘉闵高架路）工程西起G15公路立交、东至嘉闵高架立交，桩号范围K9+651.545 ～ K16+731.937，全长约7.08km，途经青浦华新镇、徐泾镇和闵行区华漕镇。
S26R-2标段主线高架道路设计范围K10+981.845～K11+701. 497，全长719.652m；FDE匝道设计范围FDEK0+105.960～FDEK0+520，全长0.414km；FDW匝道设计范围FDWK0+780～FDWK1+189.258，全长0.409km。主线道路泡沫轻质土路基填筑范围为K10+981.85~K11+701.5，全长719.65m，泡沫轻质土填筑总方量128746m?（含FDW、FDE主线匝道并线段工程量）。
图1-2 泡沫轻质土首件施工平面布置图
泡沫轻质土首件S26R-2-ZX-5-3（K11+057.3~K11+077.3）区块泡沫轻质土填筑高度为2.5米。根据设计图纸要求，为满足镀锌铁丝网安装及不同压实度招标泡沫轻质土填筑需要，将首件施工块自下而上分为6层，每层厚度依次为①50cm、②40cm、③40cm、④40cm、⑤30cm、⑥50cm，其中在①-④层使用CF0.6泡沫轻质土填筑，⑤层使用CF0.8泡沫轻质土填筑，⑥层使用CF1.0泡沫轻质土填筑,在①-②层及⑤-⑥间设置镀锌铁丝网。[1]
首件施工第①层，后续施工②-⑥层时需注意层间搭接满足设计要求。
2.2．原材料性能：
（1）发泡剂：
表2.2.1 发泡剂性能指标
发泡剂名称密度
（g/cm3）稀释倍率气泡群密度（kg/m3）1h沉降距（mm）1h泌水量（mL）
首城SC-I型0.991:6051321
（2）水泥：细度、比表面积、安定性（饼法）、初终凝时间、3天、28天抗折、抗压强度符合 GB175—2007中相关参数要求。
表2.2.2水泥物理性能指标
（3）自来水：符合JGJ 63-2006《混凝土用水标准》
2.3.试验方法及要求：
（1）施工配合比强度试验试块采用100mm×100mm×100mm立方体试块；加荷时应该连续而均匀，以（2±0.5）kN/s 的速度连续而均匀的加荷（混凝土立方体抗压强度计算应精确至 0.1MPa）。
（2）干密度即体积密度，指的是材料包括内部空隙在内的单位体积质量；泡沫混凝土的抗压强度、干密度试验测定参照 JC/T1062-2007《泡沫混凝土砌块》和 GB/T 11969-2008《蒸压加气混凝土性能试验方法》进行；
（3）配合比强度试验以3块试块为1组，其中7 d龄期抗压强度 ≥ 0.5倍设计强度时，该配合比可作为施工配合比采用。
2.4. 泡沫混凝土配合比设计应满足的要求：
考虑发泡液本身的特点，进行泡沫混凝土配合比设计时应满足以下几项要求：
（1）确定泡沫混凝土设计强度和密度等级的关系
对于普通混凝土来说，其配合比设计只要考虑满足设计强度的要求；但对泡沫混凝土，则要求在满足强度等级的同时，还应满足密度等级的要求。而强度与密度对于发泡混凝土来说是相互矛盾的，这就增加了配合比设计的复杂性，因此在设计中必须充分考虑。
（2）保证泡沫混凝土料浆和易性，提高经济效益的要求
由于泡沫混凝土的多孔性及其表面的粗糙性，与同强度等级的普通混凝土相比，若要满足同等的和易性要求，则每 1m3泡沫混凝土的水泥用量往往要比普通混凝土多。特别对低密度混凝土来说，这种现象将更为严重。因此在泡沫混凝土的配合比设计中应尽可能的节约水泥，提高经济效益。
（3）满足混凝土的技术要求及耐久性
与普通混凝土不同的是，发泡液的多孔性也导致其配置的泡沫混凝土不密实，给混凝土的某些变形性能和耐久性能带来不利影响。所以，在泡沫混凝土的配合比设计中，应注意满足其安全性和实用性。
2.5. 泡沫混凝土配合比设计及试验：
为满足设计图纸相关参数要求又具有其经济效益和社会效益，本次试配选用P.O 42.5强度水泥进行试验,其配合比如下表
表2.5.1 各标号的配合比试验数据表
表3.1.1 各配比7d、28d 强度试验数据表
表3.1.2 各配比干密度试验数据表
（1）由上表可以看出，对于同一强度等级的泡沫混凝土而言，当用水量和发泡剂掺入量一定时，其7d强度、28d强度、干密度都随着水泥用量的增加而增大；
（2）由试验可以得出，随着发泡剂掺量的增大，泡沫混凝土的抗压强度呈下降趋势，而且随着发泡剂掺量的逐渐加大，抗压强度下降趋势越来越明显。这对于制备预期的泡沫混凝土来说是极为不利的，必须严格控制发泡剂的掺入量。随着发泡剂掺量的增加，泡沫混凝土的干密度逐渐降低。经分析可知，这是因为发泡剂掺量越多，产生的气泡量也越多，体积增大，故干密度降低。
经以上试验和结果分析，最终确定施工配合比如下表：
表3.1.3施工配合比数据表
4.泡沫轻质土的施工及质量控制
(1).轻质泡混凝土沫土施工浇筑
a.对填筑基坑的泡沫轻质土采用分段、分区、分层浇筑，单层厚度在0.3～1.0m范围内，浇筑厚度过厚会导致下部气泡挤压而破碎。
b.浇筑时从相对较低部位向较高部位方向浇筑，出料口距离当前已浇筑泡沫混凝土面不宜超过1 m。
c.对已浇筑完毕的泡沫混凝土应进行覆盖浇水保湿养护；整体浇筑至设计标高后，养护时间应不少于7 d。
(2).现浇泡沫轻质土质量控制
a.发泡剂与水稀释倍率是泡沫密度的主要影响因素，影响到泡沫轻质土的稳定性和均匀性；采用性能优良的发泡剂，泌水量少、沉降距低，制备的泡沫细密且孔隙互不连通。
b.泡沫与水泥浆混合由于包含了气、液、固三相介质，是最难控制的环节；其控制质量由装备系统的混合技术决定，选用带有实时数显功能的电脑控制设备，混合料表现为稳定、均匀的轻质泡沫土 。
c.严格控制单次浇筑方量和浇筑时间，确保在初凝前完成浇筑，否则已经初凝的泡沫轻质土受后续浇筑泡沫轻质土流动和挤压的影响而形成裂缝等。
5.结语及前景展望
泡沫轻质土的优越性在于轻质高强，其优点不仅在于减少路基荷载和沉降距；而且具有流动性好的优点，解决了狭小空间等部位难以回填密实的技术难题。相对于常规土路基而言，具有施工便捷，工期短，无需因碾压问题而间断路基填筑。
泡沫混凝土作为一种新型的建筑材料，具有良好的工程应用和环保性能等。将泡沫混凝土应用于市政道路工程，能有效解决新建路基沉降量过大、拓宽工程中新老路堤不均匀沉降的问题，还能解决桥头跳车、高填方放坡困难、路基修复等特殊问题，具有良好的经济效益和社会效益。（引用文献1）
当前泡沫混凝土主要用于路基填筑， 可进一步扩大其在市政道路工程中的应用范围。[2]
在不断应用的基础上，我们仍需不断加深研究，结合实际应用中出现的问题，对泡沫混凝土的性能和质量进行有效的管控，使其在建设工程中发挥更广泛的效能。[3]
1.26公路入城段（G15公路~嘉闵高架）新建工程S26R-2标泡沫轻质土首件施工方案
2.泡沫混凝土在市政道路工程中的应用。周 扬 张卓雯 熊 玮
3.泡沫混凝土发展状况与发展趋势。闫振甲
作者简介：田旭 男 本科 助理工程师 堡森（上海）环境工程有限公司研发部致力于泡沫混凝土在市政道路工程中的应用研究
论文作者:田旭1,顾向阳2,密志超3,陆剑飞2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/10
标签：泡沫论文; 混凝土论文; 发泡剂论文; 轻质论文; 密度论文; 强度论文; 抗压强度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第14期论文;