姜立帥

摘要：文章介紹了輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）的工藝流程和應(yīng)用方法，分析了其測(cè)試程序及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，并通過案例研究了LFC的應(yīng)用性能。

關(guān)鍵詞：輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）;施工工藝;質(zhì)量控制

0 引言

傳統(tǒng)的公路受到持續(xù)和長(zhǎng)期沉降的影響，使用后期需要經(jīng)常修補(bǔ)，但修補(bǔ)會(huì)導(dǎo)致新瀝青的額外重量引發(fā)進(jìn)一步沉降。另外一種解決方案就是對(duì)路段進(jìn)行全面重建，并清除底層有機(jī)層，這種做法耗資巨大，并且會(huì)造成長(zhǎng)期的交通中斷。輕質(zhì)填料的使用提供了另一種選擇，因?yàn)樗试S路面在上方“浮動(dòng)”。傳統(tǒng)的輕質(zhì)材料，如聚苯乙烯，因其成本較高而無法推廣使用。近年來，LFC已成功地應(yīng)用于道路工程中，成為一種經(jīng)濟(jì)有效的解決方案[1]。

輕質(zhì)泡沫混凝土（LFC）也稱為多孔混凝土，是一種密度為475～600kg/m3的泡沫質(zhì)、可泵送的水泥基填料，僅僅是傳統(tǒng)顆粒填料密度的1/4。這一概念最初于20世紀(jì)初在瑞典發(fā)展起來，但直到第二次世界大戰(zhàn)之后，這項(xiàng)技術(shù)才獲得了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代，發(fā)泡技術(shù)有了顯著的進(jìn)步，產(chǎn)品的用途和應(yīng)用也不斷增長(zhǎng)[2]。

1 LFC的工藝流程及應(yīng)用

LFC由傳統(tǒng)預(yù)拌混凝土供應(yīng)商提供的“泥漿”基料生產(chǎn)，或由現(xiàn)場(chǎng)散裝水泥粉生產(chǎn)，然后在現(xiàn)場(chǎng)使用專用發(fā)泡劑和添加空氣進(jìn)行“膨脹”?？稍谂浜媳仍O(shè)計(jì)中添加化學(xué)外加劑或纖維，以調(diào)整泡沫性能，并滿足特定項(xiàng)目規(guī)范和要求[3]。本質(zhì)上，它是由水硬性水泥、水和預(yù)制泡沫制成的混凝土?；旌衔锟梢园?xì)集料、粉煤灰和化學(xué)外加劑?？刹捎貌煌墓に嚭驮O(shè)備生產(chǎn)多孔混凝土，常用方法包括：（1）泡沫液用水稀釋;（2）加壓混合物通過工程泡沫發(fā)生器噴嘴;（3）具有剃須膏紋理的預(yù)制泡沫從噴嘴移動(dòng)到水泥和水的混合物（即泥漿）中;（4）形成新拌低密度多孔混凝土混合料。其工藝流程如下頁圖1所示。

多孔混凝土在建筑中有許多應(yīng)用，其中包括：（1）隧道、水和污水管道的環(huán)形灌漿;（2）隧道回填和環(huán)形填充;（3）土壤穩(wěn)定;（4）廢棄地下儲(chǔ)罐和管道的填充;（5）廢棄礦山的填充;（6）導(dǎo)管應(yīng)用;（7）橋頭引道和滑坡修復(fù)填土;（8）跑道末端壓碎并阻止超飛飛機(jī)的多孔混凝土填料的一個(gè)更好的應(yīng)用是作為機(jī)械穩(wěn)定擋土墻（MSE）的回填材料。在這個(gè)項(xiàng)目中，輕質(zhì)蜂窩混凝土被回填使用，高達(dá)5m深，以補(bǔ)償?shù)蛷?qiáng)度地基土。其使用客觀上縮短了建設(shè)周期，常被應(yīng)用于一些冬季工程、整體式橋臺(tái)周圍、大洪洞的MSE回填等。輕質(zhì)多孔混凝土還可以作為大型配送倉(cāng)庫的底層填料，在降低聚苯乙烯保溫成本方面取得了較好的效果[4]。

2 測(cè)試程序和質(zhì)量控制

2.1 測(cè)試程序

2.1.1 生產(chǎn)要求

[JP]LFC只能由有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)承包商生產(chǎn)和安裝。在生產(chǎn)LFC之前，所有的輸送設(shè)備必須經(jīng)過清洗和沖洗，并完全排空混凝土或骨料?；炷凉?yīng)商提供的泥漿密度應(yīng)在澆筑前進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查和驗(yàn)證。在確定所需密度后，應(yīng)添加輔助膠凝材料、填料、纖維、化學(xué)外加劑。如果泥漿是由現(xiàn)場(chǎng)散裝粉末生產(chǎn)的，則應(yīng)在混合設(shè)計(jì)值的2%公差范圍內(nèi)測(cè)量混合水和散裝粉末。泥漿密度應(yīng)在每次生產(chǎn)過程中至少測(cè)量一次。

膨脹（向泥漿中添加空氣）應(yīng)由LFC承包商/供應(yīng)商完成。每日送貨單應(yīng)由客戶代表審核并簽字，以確認(rèn)實(shí)際放置的數(shù)量。泥漿是生產(chǎn)多孔混凝土（由混凝土預(yù)拌生產(chǎn)商提供）的基礎(chǔ)材料，應(yīng)由LFC承包商/供應(yīng)商進(jìn)行檢查，以確保其符合配合比設(shè)計(jì)。必須對(duì)每輛卡車進(jìn)行測(cè)試，以評(píng)估密度和黏度。

2.1.2 溫度控制

當(dāng)日最低氣溫預(yù)計(jì)不會(huì)降到0℃以下時(shí)，就不需要采取防寒措施。如果在施工期間預(yù)計(jì)溫度低于0℃，可通過使用聚乙烯板和絕緣防水布，或加熱和囤積以保持LFC高于4℃，防止LFC凍結(jié)，直到達(dá)到足夠的強(qiáng)度。

2.1.3 場(chǎng)地條件

在鋪設(shè)LFC之前，需要對(duì)所有開挖場(chǎng)地進(jìn)行地下水滲透控制，并且應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，直到顆粒材料鋪設(shè)在上方，以避免漂浮。挖掘過程中的積水需要清除。開挖基礎(chǔ)應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定，不含有害物質(zhì)。由于LFC是通過軟管排放的方式放置的，因此不需要重型設(shè)備進(jìn)入挖掘區(qū)。淺基坑的側(cè)面可以垂直切割，深基坑可能需要模板。

2.1.4 LFC放置

每天可放置超過300m3的LFC，即使是在冬季。起重厚度通常為250～300mm，因?yàn)檫@樣可以在一夜之間固化，以便下一次起重可以在第二天進(jìn)行。濕拌設(shè)備必須能夠在現(xiàn)場(chǎng)接收泥漿并在預(yù)拌供應(yīng)期間連續(xù)處理，并通過軟管或管道將其泵送至200m的水平直線距離。LFC必須由容積泵泵送。泡沫發(fā)生器用于連續(xù)生產(chǎn)預(yù)制泡沫，該泡沫被注入并與正排量泥漿泵下游的水泥漿混合。需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)，以產(chǎn)生具有穩(wěn)定均勻[JP]微氣泡的精確、一致和可預(yù)測(cè)的泡沫體積率。LFC可以放置1%的最大斜率。坡度>1%時(shí)，需要通過使用模板為L(zhǎng)FC創(chuàng)建臺(tái)階來進(jìn)行剖面分析。

2.2 質(zhì)量控制

試驗(yàn)程序應(yīng)符合中華人民共和國(guó)建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足《泡沫混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)》（JG/T266-2011）要求，在最后驗(yàn)收時(shí)應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）中對(duì)原材料檢驗(yàn)數(shù)量及檢驗(yàn)方法的規(guī)定進(jìn)行驗(yàn)收。施工合同中應(yīng)包含非標(biāo)準(zhǔn)特殊條款，以詳細(xì)說明項(xiàng)目特定的LFC規(guī)范和要求。承包商應(yīng)保留經(jīng)驗(yàn)豐富的質(zhì)量驗(yàn)證工程師來獨(dú)立驗(yàn)證施工圖的準(zhǔn)確性和施工方法的可行性。LFC由水泥、水和發(fā)泡劑組成?？商砑雍铣衫w維或玻璃纖維以調(diào)整抗拉強(qiáng)度特性，以滿足特定項(xiàng)目要求。表1總結(jié)了一些典型項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法。

關(guān)鍵的質(zhì)量控制參數(shù)是硬化混合料的密度和抗壓強(qiáng)度;濕密度和混合料的溫度可在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè);采用一套直徑75mm、高150mm的標(biāo)準(zhǔn)試筒用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn);記錄常規(guī)密度測(cè)量值，并協(xié)助監(jiān)測(cè)排出混合物的稠度。

3 案例研究

蘭州至?？诟咚俟窂V西南寧經(jīng)欽州至防城港段改擴(kuò)建土建工程起點(diǎn)位于防城茅嶺互通立交附近，終點(diǎn)為防城港主線收費(fèi)站。項(xiàng)目主線要求由原來的四車道改為八車道，設(shè)計(jì)速度為120km/h，路基寬42m，長(zhǎng)約12.506km。本工程路段起點(diǎn)位于防城港市防城區(qū)茅嶺鄉(xiāng)崠軍村附近，沿沖侖江西側(cè)布線，過磨高嶺和沖侖后跨越南防鐵路，終點(diǎn)與防城港大道相接，起訖樁號(hào)為K17+600～K30+105.862。

由于臨時(shí)修復(fù)沉降的瀝青填料將導(dǎo)致額外的荷載和進(jìn)一步的沉降，這種修復(fù)策略將導(dǎo)致持續(xù)的維護(hù)。因此LFC被選為一種經(jīng)濟(jì)且可持續(xù)的修復(fù)處理方法，以阻止繼續(xù)沉降，降低安全問題和維護(hù)成本。

對(duì)于本項(xiàng)目，路基填料的滲透性相對(duì)較低，因此不使用聚乙烯板來減少LFC的損失。向東行駛的車輛暫時(shí)進(jìn)入向西行駛的車道（每個(gè)方向一條車道）以完成工程。開挖分為四個(gè)部分進(jìn)行支護(hù)，以便于分階段放置LFC。

在LFC頂部0.3m的深度處安裝了具有最小抗拉強(qiáng)度為8kN/m的雙軸土工格柵。

LFC的鋪設(shè)在3d內(nèi)完成，共鋪設(shè)905m3，路面過渡段由10H：1V顆粒過渡段和直徑為100mm的穿孔地下排水溝組成，鋪設(shè)在300mm×300mm的溝渠中，用40～80μm的Ⅰ級(jí)無紡布包裹，并用19mm的透明石回填。

4 結(jié)語

LFC的使用消除了深層次開挖有機(jī)材料的需要，并將所需的開挖深度減少到1.5m。減少開挖的好處包括簡(jiǎn)化交通分期，顯著減少需要處理的多余材料數(shù)量，減少所需的回填材料，縮短施工時(shí)間，減少對(duì)鄰近運(yùn)河和濕地的影響。LFC的使用降低了成本，減少了對(duì)交通和公眾的影響，提高了運(yùn)行安全性，并將降低持續(xù)的維護(hù)成本，同時(shí)其安裝速度快、效率高、施工過程中遇到問題少，因此應(yīng)當(dāng)大力推廣LFC在基礎(chǔ)建設(shè)中的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷東移，郭麗萍，劉加平，等.泡沫混凝土的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].功能材料，2017，48（11）：11037-11042，11053.

[2]劉殿忠，何書明，仲崇凌，等.泡沫混凝土的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].吉林建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，30（6）：8-11.

[3]李 洋，潘志華.超輕泡沫混凝土性能的優(yōu)化研究[J].新型建筑材料，2016，43（11）：74-78.

[4]楊奉源，盧忠遠(yuǎn)，何順愛，等.超輕EPS復(fù)合泡沫混凝土性能研究[J].混凝土與水泥制品，2012（5）：9-12.