摘 要：道路工程屬于城市化發(fā)展中最為常見的一種基礎(chǔ)建設(shè)，扮演著連接城市血脈的關(guān)鍵角色。但傳統(tǒng)道路建設(shè)存在一定問題，需要尋找一種更為環(huán)保、高效的替代方案。基于此，泡沫混凝土作為一種新型建筑材料，逐漸受到越來越多的關(guān)注。本文主要是對泡沫混凝土配合比設(shè)計要求與設(shè)計方法進行分析，并對道路用泡沫混凝土應(yīng)用展開研究，旨在控制泡沫混凝土生產(chǎn)質(zhì)量，促進工程建設(shè)效果提升。

關(guān)鍵詞：道路；泡沫混凝土；混凝土配合比；設(shè)計；應(yīng)用

1 前言

泡沫混凝土作為一種輕質(zhì)混凝土，是由水泥、砂子、水和發(fā)泡劑經(jīng)過混合之后形成的輕質(zhì)混凝土，其密度相比普通混凝土更輕，具有良好的保溫、隔熱性能與吸音效果，同時具備優(yōu)異的抗壓強度、抗震性和抗凍融性能。將泡沫混凝土應(yīng)用到道路工程當(dāng)中，可發(fā)揮出減輕道路自重、減少地基沉降的重要作用，促進道路質(zhì)量提升。但在對泡沫混凝土進行應(yīng)用的過程中，容易因質(zhì)量控制而存在一定問題，所以需根據(jù)實際需要來調(diào)節(jié)配合比例和泡沫量，讓不同工程的要求得到有效滿足，促進泡沫混凝土力學(xué)性能提升。

2泡沫混凝土配合比設(shè)計要求

2.1設(shè)計原則與目標(biāo)

將泡沫混凝土應(yīng)用在工程建設(shè)當(dāng)中，需對其性能與生產(chǎn)流程（圖1）進行有效把握，將其與普通混凝土之間的差異區(qū)分出來，并以“組成、結(jié)構(gòu)、性能”為主要的配制原則，讓其配合比設(shè)計與實際需求相符，更好地滿足工程建設(shè)需求，促進工程質(zhì)量提升[1]。

2.2技術(shù)參數(shù)與要求

技術(shù)參數(shù)的合理選擇會對泡沫混凝土配合比設(shè)計的性能指標(biāo)產(chǎn)生重要影響，其主要包括干密度、強度、導(dǎo)熱系數(shù)、水泥配比、輕集料配比以及水料比。干密度屬于泡沫混凝土的重要物理性能，各類材料的選擇、用量均與該性能密切相關(guān)。一般可將干密度分為氣干密度和絕干密度，前者即混凝土于自然空氣中干燥后的密度，后者即混凝土于105℃～110℃下烘烤到恒定質(zhì)量的表觀密度。泡沫混凝土通常會因多孔性、吸水性影響，由絕干密度進行表示，可將泡沫混凝土養(yǎng)護后的干燥質(zhì)量充分反映出來，具體需結(jié)合不同工程而定；泡沫混凝土強度主要由抗壓、抗折、抗沖擊強度構(gòu)成，承重類工程以抗壓強度為關(guān)鍵，板材制品對抗折、抗沖擊強度更為關(guān)注，具體需要結(jié)合不同產(chǎn)品的技術(shù)要求進行確定。一般來說，為對泡沫混凝土的強度進行保證，需將配制值控制在大于強度標(biāo)準(zhǔn)值的3%～10%的范圍內(nèi)[2]；導(dǎo)熱系數(shù)是對泡沫混凝土的保溫情況進行衡量的重要標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)計需以干密度作為基礎(chǔ)，因為干密度處于較低水平時，其導(dǎo)熱率也處于較低水平，為對預(yù)期保溫效果進行保證，需對導(dǎo)熱系數(shù)進行關(guān)注；輕集料具有高孔隙率，因此顯示出較高吸水率，同時，其密度處于較低水平，使得輕集料對產(chǎn)品的吸水率、密度、導(dǎo)熱率產(chǎn)生較大影響，需對其配比與用量進行關(guān)注，一般是結(jié)合密度要求控制在150～1200 kg/m3范圍內(nèi)；水料比是泡沫混凝土的重要設(shè)計參數(shù)，是指總用水量與干物料質(zhì)量之間的比值，且比值要對水泥水化反應(yīng)的需求進行有效滿足，要對其澆筑的容易程度進行保證，避免給澆筑的穩(wěn)定性帶來不良影響。

3泡沫混凝土配合比設(shè)計

3.1原材料的選擇

3.1.1水泥

水泥在泡沫混凝土中扮演粘合劑的角色，其主要功能是對混凝土強度進行強化。泡沫混凝土多以常溫狀態(tài)展開養(yǎng)護，并將大量泡沫摻入其中，容易出現(xiàn)強度較低的問題，因此需對水泥用量進行關(guān)注，結(jié)合具體的工程要求和混凝土的性能目標(biāo)來對水泥用量進行明確，讓混凝土所需強度、穩(wěn)定性得到有效保證。但是為了讓混凝土容重處于合理狀態(tài)當(dāng)中，需盡可能降低水泥用量，避免造成材料成本增加問題。一般來說，水泥用量配合比需結(jié)合骨料的類型和粒度、泡沫穩(wěn)定劑的用量、水灰比等因素做出綜合考慮[3]。另外，水泥中不可添加會影響泡沫穩(wěn)定的材料，可適當(dāng)增加一定比例的熟料，促進水化速度加快，并對泡沫的穩(wěn)定性進行強化。因此，可選用常見的P.O42.5R硅酸鹽水泥作為主要水泥材料，對其物理性能、技術(shù)指標(biāo)進行保證。

3.1.2粉煤灰

粉煤灰即煤粉經(jīng)過燃燒后剩余的物質(zhì)，將其應(yīng)用在泡沫混凝土的制備當(dāng)中，可發(fā)揮出良好的活性作用，讓混凝土的強度和耐久性得到有效提升。同時，粉煤灰自身具備顆粒微小的特點，可對水泥顆粒之間存在的間隙進行有效填充，促使混凝土密實性獲得有效提升，發(fā)揮出強化混凝土抗?jié)B性、耐久性的重要作用。此外，粉煤灰具備的穩(wěn)定特性能夠讓凝土的和易性得到有效改善，對離析現(xiàn)象進行有效抑制，讓混凝土變得更加均勻、一致?？偟膩碚f，將粉煤灰用于泡沫混凝土，能夠讓其性能、質(zhì)量得到有效提升，使其使用壽命獲得有效延長。

3.1.3發(fā)泡劑

發(fā)泡劑屬于泡沫混凝土的關(guān)鍵成分，其主要作用即產(chǎn)生氣泡，讓混凝土的體積呈現(xiàn)出膨脹現(xiàn)象，讓密度得以降低，促進混凝土輕質(zhì)性能提升。對發(fā)泡劑的質(zhì)量進行衡量的指標(biāo)主要有發(fā)泡倍數(shù)、堅韌性、泌水量，其性質(zhì)與泡沫質(zhì)量、用水量呈現(xiàn)出密切相關(guān)的關(guān)系，因此需對泡沫劑與用水量的比例進行有效控制。一般來說，可將稀釋倍率、發(fā)泡率分別控制在≥40、≥20，產(chǎn)生的氣泡需處于均勻、細(xì)微的狀態(tài)，產(chǎn)生的氣泡泌水率要處于較低水平[4]。泡沫能對氣孔均勻性進行有效衡量，只有符合技術(shù)要求的泡沫才有利于良好氣孔結(jié)構(gòu)的形成。具體來說，要選擇符合工程要求的發(fā)泡劑種類，如蛋白質(zhì)發(fā)泡劑（圖2），并且要通過實驗來對其最佳比例進行確定，結(jié)合其他配合料做配比設(shè)計，確保泡沫混凝土能夠正常生產(chǎn)和使用。

3.1.4穩(wěn)泡劑

穩(wěn)泡劑是可以增加泡沫穩(wěn)定性的添加劑，讓泡沫在混凝土中保持穩(wěn)定的狀態(tài)，使其不容易出現(xiàn)破裂或坍塌現(xiàn)象。雖然將穩(wěn)泡劑加入發(fā)泡劑中會讓發(fā)泡倍數(shù)呈現(xiàn)出一定降低現(xiàn)象，但可促進穩(wěn)定性提升。常見的穩(wěn)泡劑有有機穩(wěn)泡劑和無機穩(wěn)泡劑兩種類型，前者具有較好的短期穩(wěn)定性，后者具有長期穩(wěn)定性、耐高溫性，其用量需結(jié)合具體工程要求進行配比，避免給混凝土的強度和密實性帶來不利影響。

3.1.5細(xì)集料、石灰和水

泡沫混凝土需以顆粒較小的細(xì)集料為主，通常為砂子、碎石，其作用即填充混凝土空隙，促使混凝土的密實性和強度獲得提升，其具體比例需結(jié)合混凝土等級、用途進行確定。石灰的主要作用是對混凝土的性質(zhì)進行調(diào)節(jié)，如控制凝結(jié)時間、提高耐久性等，通常是按照一定比例加入水泥當(dāng)中。水的主要作用即攪拌、流動和凝固，其用量需結(jié)合配合比的要求來確定，過少會致混凝土難以流動，過多會對混凝土強度、密實度產(chǎn)生影響。

3.2配合比設(shè)計

3.2.1設(shè)計思路

現(xiàn)階段的泡沫混凝土配合比設(shè)計尚無統(tǒng)一公式，主要是借助理論分析與經(jīng)驗參考來進行一系列的試驗，以此對特定密度范圍內(nèi)的組分材料用量進行確定，并以實際生產(chǎn)作為依據(jù)，針對配合比參數(shù)做好靈活調(diào)整、優(yōu)化。普遍來說，以表觀密度作為基礎(chǔ)展開設(shè)計是比較常見的設(shè)計思路。在設(shè)計過程中，需對泡沫混凝土的密度值、泡沫體積量進行關(guān)注，并對其性能展開檢測，讓其與實際施工需求保持相符。

3.2.2計算初步配合比

本次工程為道路改建工程，結(jié)合設(shè)計要求了解到泡沫混凝土的設(shè)計用量為3萬m3，干重度、抗壓強度、流動度分別為5.5～6.5 kN/m3、≥1.0 MPa、160 mm～200 mm。為對上述設(shè)計要求進行滿足，首先要對泡沫混凝土的配置強度進行計算。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為fcu，k=1.0 MPa，然后結(jié)合DB33T 996-2015《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（下文簡稱《規(guī)范》）中的要求將強度配制為fcu，o=1.05 MPa。其次，對混凝土材料用量進行計算。先要開展干密度試驗，選取3塊相同的試件置于60℃的電風(fēng)干燥箱保溫24h后，接著在80℃、105℃溫度下烘干，直到其質(zhì)量恒定，對試件長寬高進行計算，選取3次結(jié)果平均值做好干密度的計算。將《規(guī)范》中推薦的混凝土試驗配合比設(shè)計經(jīng)驗值，選取水泥、水的用量分別為mc=450kg/m3、mw=270kg/m3，其中mw = φ （mc+mfa+m1 +ms）。然后結(jié)合《規(guī)范》中的計算要求針對單位體積的混凝土所需泡沫體積展開計算：Vf =1-mc /ρc-mw /ρw=0.584 m3，泡沫用量：mf =ρf×Vf =28.03 kg/m3。式中，φ代表水料比；mc、mfa、m1、ms、mw分別代表水泥、粉煤灰、細(xì)料、砂子和水的用量；Vf、mf分別代表泡沫體積與用量；ρc、ρw、ρf分別代表水泥密度、水密度、泡沫密度。最后，對基準(zhǔn)配合比的材料用量進行確定，mc ： mf ： mw=450：28.03：270，經(jīng)由攪拌的泡沫混凝土流動度為216 mm，與本次工程設(shè)計要求處于不相符狀態(tài)，需對用水量進行調(diào)整，將其基準(zhǔn)配合比確定為450：28.03：258[5]。

3.2.3配合比調(diào)整

對泡沫用量進行維持，將基準(zhǔn)配合比作為基礎(chǔ)，水泥量減少10%，其用量為mc =405 kg/m3，mc ： mf ： mw=405：28.03：258，經(jīng)過攪拌的流動度為224 m，無法對設(shè)計要求進行有效滿足。因此需將用水量調(diào)整為mw =240 kg/m3，流動度為192 mm，能夠滿足設(shè)計要求，其配合比確定為450：28.03：240。水泥量增加10%，其用量為mc=495 kg/m3，mc ： mf ： mw=495：28.03：258，經(jīng)攪拌的流動度為173 mm，與設(shè)計要求保持一致。

4道路用泡沫混凝土的應(yīng)用

4.1原材料準(zhǔn)備

道路用泡沫混凝土是一種輕質(zhì)、高性能的建筑材料，主要用于路基填充當(dāng)中，減輕土壤的重量負(fù)擔(dān)，并有效降低路基沉降風(fēng)險。其原材料主要包括水泥、沙子、水以及發(fā)泡劑等，要遵循上述配合比設(shè)計做好混凝土的準(zhǔn)備工作，對最終施工效果的質(zhì)量和穩(wěn)定性進行有效保證。

4.2發(fā)泡與拌合

在對混凝土進行攪拌之前，需按照比例將發(fā)泡劑與水混合在一起，然后借助發(fā)泡機器將其打發(fā)成泡沫。接著將水泥、砂子和水按照計算好的配比放入攪拌機中，經(jīng)過混合攪拌直到處于均勻混合狀態(tài)，讓泡沫可以均勻分布在混凝土中。然后對發(fā)泡好的泡沫與混合好的水泥砂漿進行拌合處理，避免出現(xiàn)過度攪拌現(xiàn)象，給泡沫穩(wěn)定性造成不利影響。

4.3澆筑與固化

在對配制好的泡沫混凝土進行澆筑時，需對道路鋪設(shè)的位置、現(xiàn)狀進行明確，并對施工區(qū)域做好清理，將混凝土倒入道路鋪設(shè)區(qū)域，并用鏝刀進行均勻壓實和抹平處理，對其平整度進行有效控制。完成澆筑后，需固化1d～2d，并在此過程中適當(dāng)澆水，讓混凝土表面保持適當(dāng)濕潤，促進混凝土強度和硬度提升。

4.4表面處理

完成混凝土固化處理后，需開展道路鋪設(shè)工作，提前做好道路表面的清理工作，讓其保持在無雜物狀態(tài)。接著鋪設(shè)泡沫混凝土，注意鋪設(shè)時要力求平整，避免出現(xiàn)空鼓或裂縫。鋪設(shè)完成后，對其表面進行必要的處理，如修整、打磨或者涂層，促進其耐久性和美觀性強化。

5結(jié)論

綜上所述，道路屬于城市發(fā)展中的重要交通基礎(chǔ)設(shè)施，不僅可以提供交通便利，還可促進城市發(fā)展。道路用泡沫混凝土作為一種新型建筑材料，具有輕質(zhì)、保溫、隔音等優(yōu)異性能，在道路工程中的應(yīng)用越來越多。為了將泡沫混凝土的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，需對其配合比進行合理設(shè)計，關(guān)注其原材料的選擇與用量配比，將其科學(xué)地應(yīng)用在道路工程建設(shè)實踐當(dāng)中，創(chuàng)造更安全、更耐久、更可持續(xù)的交通基礎(chǔ)設(shè)施。

參考文獻

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[2]高華，趙國慶，劉滿金，等.基于含氣量的泡沫混凝土配合比設(shè)計方法試驗研究[J].混凝土，2024（1）：144-147+164.

[3]黃明洋，趙寶軍，吳琛，等.泡沫混凝土的配合比設(shè)計及性能研究[J].中國建材科技，2023，32（4）：28-33.

[4]鄧宇，任吉，譚春雷，等.泡沫混凝土砌塊最佳配合比的確定[J].混凝土與水泥制品，2018（10）：64-67.

[5]楊波，靳壯壯，劉洋.基于有限元線性插值法的泡沫混凝土配合比優(yōu)化[J].建筑結(jié)構(gòu)，2023，53（S2）：1376-1380.

作者簡介：連蓮（1987.11-），女，漢族，山東榮成人，本科，中級職稱，研究方向：混凝土配合比設(shè)計及質(zhì)量控制。