0引言

泡沫混凝土是通過發(fā)泡機(jī)的發(fā)泡系統(tǒng)，將發(fā)泡劑用機(jī)械方式充分發(fā)泡，并將泡沫與水泥漿和其他外摻材料按一定的比例充分混合均勻，然后經(jīng)過發(fā)泡機(jī)的泵送系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)澆注施工，經(jīng)自然條件下養(yǎng)護(hù)所形成的一種含有大量封閉氣孔的輕型填筑材料。故具有輕質(zhì)性、高流動(dòng)性、底彈減震性好等特點(diǎn)，通過配合比設(shè)計(jì)滿足具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、輕質(zhì)、高流動(dòng)以及環(huán)保等工程需要。

其特點(diǎn)是發(fā)泡劑形成泡沫，泡沫是形成泡沫混凝土氣孔的基礎(chǔ)，在泡沫混凝土內(nèi)均勻分布著大量的獨(dú)立閉合膠質(zhì)氣泡，從而保證了它的輕質(zhì)性，泡沫混凝土因無骨料，所以其混凝土抗壓強(qiáng)度很低。因?yàn)椴牧系奶厥庑?，可以在軟基路堤的填筑、橋臺(tái)臺(tái)背填土、滑坡路段路堤的填筑、隧道坑口的填筑、寒冷地區(qū)道路的隔熱層等部位得到廣泛應(yīng)用。因此，作為重量和環(huán)境負(fù)荷減少型混凝土，泡沫混凝土的研究和應(yīng)用受到越來越多的重視。

1泡沫混凝土的應(yīng)用實(shí)例

在筆者參與施工的寧波繞城高速以及蒲都高速工程中，為了在較短的施工工期內(nèi)，解決不良地基、臺(tái)背填料自身收縮等因素引起的沉降，在橋臺(tái)與路基結(jié)合部，填充泡沫混凝土，以發(fā)揮泡沫混凝土的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到結(jié)合部及其附近沉降曲線的梯度變化緩慢化、均勻化的目的?，F(xiàn)建235國(guó)道泰順段改建工程中施工設(shè)計(jì)圖紙中就有泡沫混凝土，根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求：其設(shè)計(jì)用量3萬m³，要求干重度為5.5～6.5kN/m³，抗壓強(qiáng)度≥1.0MPa，流動(dòng)度為160～200mm，其它技術(shù)指標(biāo)要符合浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》DB33/T996-2015執(zhí)行。作者根據(jù)其標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，對(duì)泡沫混凝土的材料選用和配合比進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

2泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)與調(diào)整

2.1原材料的選擇及用量

（1）水泥。水泥是泡沫混凝土強(qiáng)度的主要來源，也是首要影響因素，因?yàn)榕菽炷炼鄶?shù)在常溫下養(yǎng)護(hù)，且又摻入大量泡沫，水泥用量偏少，會(huì)造成泡沫混凝土強(qiáng)度偏低，這就需要加大水泥用量，但為了保證泡沫混凝土合理的容重，就應(yīng)該在滿足產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，盡量降低水泥用量，通常情況下，水泥的用量占干物料總量的70%～100%。

在本工程中，選用樂清海螺水泥廠生產(chǎn)的海螺牌42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，圖紙要求終凝時(shí)間不大于10h。其物理性能指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)合格，符合普通硅酸鹽水泥技術(shù)指標(biāo)要求。

（2）發(fā)泡劑。依據(jù)圖紙要求：稀釋倍率≥40，發(fā)泡率≥20；產(chǎn)生的氣泡應(yīng)均勻、細(xì)微；產(chǎn)生的氣泡泌水率低，穩(wěn)定性好，且互不連通，能產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)很多，但并非所有能產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)都能作為泡沫劑使用。只有產(chǎn)生的泡沫在凈漿混合時(shí)不破裂，具有足夠穩(wěn)定性，且不影響膠凝材料凝結(jié)硬化的物質(zhì)才能用于制備泡沫劑。泡沫是形成泡沫混凝土氣孔的基礎(chǔ),提高泡沫混凝土的強(qiáng)度，保持氣孔的均勻性是重要的技術(shù)指標(biāo)，想要獲得符合技術(shù)要求的氣孔結(jié)構(gòu)，就必須有符合技術(shù)要求的泡沫，其發(fā)泡劑（稀釋60倍）應(yīng)滿足表1所列性能要求：

依據(jù)指標(biāo)，選擇了溫州國(guó)大土木工程技術(shù)有限公司生產(chǎn)的復(fù)合型發(fā)泡劑，經(jīng)檢測(cè)，該發(fā)泡劑沉降距、泌水量、發(fā)泡倍數(shù)符合《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中技術(shù)要求，其中泡沫密度實(shí)測(cè)值為48kg/m³。

（3）水。拌合用水采用山澗溪水，經(jīng)外圍檢測(cè)符合《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》、《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中用于素混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土的技術(shù)要求。

2.2配合比設(shè)計(jì)

2.2.1泡沫劑的配比

泡沫的自身的性能決定了泡沫混凝土具有較低的抗壓強(qiáng)度，配合比設(shè)計(jì)時(shí)，通過控制泡沫混凝土的干密度，來確定泡沫混凝土強(qiáng)度：（1）按泡沫混凝土干密度要求，確定水泥用量；（2）通過水泥用量，確定泡沫混凝土用水量；（3）按照膠凝材料、用水量，確定水泥凈漿體積；（4）通過水泥凈漿體積，確定泡沫體積；（5）按泡沫體積、實(shí)測(cè)泡沫密度，確定泡沫劑質(zhì)量。根據(jù)這個(gè)原則，可以初步確定泡沫混凝土的配合比。

2.2.2水料比

水料比是影響泡沫混凝土的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)，是總用水量與各種干物料質(zhì)量的比值，水料比不僅要滿足水泥水化反應(yīng)的需要，更要滿足攪拌及澆注成型的需要，既要容易澆注，又不會(huì)影響澆注的穩(wěn)定性。

2.3計(jì)算初步配合比

2.3.1計(jì)算和確定泡沫混凝土配制強(qiáng)度

（1）確定泡沫混凝土立方體抗壓強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)值f_cu,k=1.0MPa，

（2）按照《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》5.2.3配合比試驗(yàn)28d抗壓強(qiáng)度宜采用目標(biāo)設(shè)計(jì)值的1.05倍，確定混凝土配制強(qiáng)度f_cu,o=1.05MPa。

2.3.2計(jì)算和確定泡沫混凝土材料用量

（1）按照《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》查附錄D混凝土試驗(yàn)配合比推薦值經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取水泥用量m_c=450kg/m³，用水量m_w=270kg/m³。

（2）按照《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》5.2.2根據(jù)已知的水泥用量及水用量確定單位體積泡沫混凝土所需泡沫體積V_f：

V_f=1-m_c/p_c-m_w/p_w=0.584m³

（3）確定泡沫用量，泡沫用量m_f=p_f×V_f=28.03kg/m³

2.3.3確定基準(zhǔn)配合比各種材料用量

m∶c_m∶f_mw=450∶28.03∶270

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經(jīng)試拌，泡沫混凝土流動(dòng)度為216mm，不滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)配合比進(jìn)行用水量調(diào)整，調(diào)整用水量為258kg/m³，測(cè)得泡沫混凝土流動(dòng)度為196mm，滿足設(shè)計(jì)要求，確定基準(zhǔn)配合比摻配為：m∶c_m∶f_mw=450∶28.03∶258。

2.4配合比調(diào)整

（1）保持泡沫用量不變，以基準(zhǔn)配合比水泥用量可分別減少和增加10%進(jìn)行配合比調(diào)整。

配合比1：水泥用量為405kg/m³，各材料為：

m∶c_m∶f_mw=450∶28.03∶258經(jīng)試拌流動(dòng)度為224mm，不滿足設(shè)計(jì)要求，對(duì)配合比用水量調(diào)整，調(diào)整為240kg/m³，測(cè)得流動(dòng)度為192mm，滿足設(shè)計(jì)要求，其配合比1摻配為：m∶c_m∶f_mw=450∶28.03∶240。

配合比2：水泥用量為495kg/m³，各材料為：

m∶c_m∶f_mw=495∶28.03∶258經(jīng)試拌流動(dòng)度為173mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）三組混凝土拌合物性能，干重度、力學(xué)性能結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表2可以看到泡沫混凝土抗壓強(qiáng)度與干重度之間具有良好的相關(guān)性，即在組成、配比和制備工藝相同的條件下，抗壓強(qiáng)度與干重度具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。因此，在泡沫混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該以干重度為基礎(chǔ)，在保證干重度的前提下來設(shè)計(jì)符合結(jié)構(gòu)所要求的強(qiáng)度值，強(qiáng)度應(yīng)以滿足這一密度等級(jí)產(chǎn)品的使用性能為標(biāo)準(zhǔn)。

（3）性能測(cè)試。測(cè)試試件采用28d齡期的抗壓強(qiáng)度、干重度，試驗(yàn)方法參考DB33/T996-2015《公路工程泡沫混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行。成型試件尺寸為100mm×100mm×100mm。

泡沫混凝土澆筑橫斷面可采用到梯形、矩形或者結(jié)合工程功能需要而確定，澆筑宜分層澆筑，單層厚度宜0.3m～0.8m，基礎(chǔ)底部應(yīng)設(shè)置排水墊層并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)置排水盲溝或泄水孔，當(dāng)澆筑厚度大于一定程度時(shí)，應(yīng)與常規(guī)填土路基的縱向、橫向銜接宜設(shè)置臺(tái)階式過渡，當(dāng)泡沫混凝土單體長(zhǎng)度超過15m或結(jié)構(gòu)物截面形態(tài)發(fā)生變化時(shí)應(yīng)設(shè)置沉降縫，可用一定厚度的聚苯乙烯板、瀝青麻絮等進(jìn)行填塞。具體流程如圖1。

3結(jié)束語

泡沫混凝土的材料組成是影響強(qiáng)度的首要因素，包括水泥種類和強(qiáng)度等級(jí)、發(fā)泡劑種類和發(fā)泡倍數(shù)。在施工中，嚴(yán)格控制材料用量及攪拌工藝要求。泡沫混凝土可用于新建路堤、拓寬路堤、特殊部位處治等工程，經(jīng)在本工程中應(yīng)用后觀察，泡沫混凝土大幅度降低了橋臺(tái)及其附近荷載，對(duì)其他結(jié)構(gòu)物幾乎沒有任何推擠作用，具有較高的穩(wěn)定性，經(jīng)業(yè)主和設(shè)計(jì)等單位現(xiàn)場(chǎng)觀摩，均認(rèn)為達(dá)到了應(yīng)有的效果。隨著科研的進(jìn)一步深入，原材料的改進(jìn)，泡沫混凝土在工程中的應(yīng)用前景會(huì)更加廣闊。

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