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.