泡沫混凝土是近年來新出現(xiàn)的建筑工程材料,被大量應(yīng)用在公路建設(shè)過程中。該種材料不僅具有良好的隔熱保溫性能,同時還具備材料輕、抗震性能好等優(yōu)勢,在進行高填方施工時,具有絕對的優(yōu)勢。由于其良好的綜合性能,以及能大大地起到緩解地基壓力的作用,有效降低地基差異性沉降,更好的緩解來自于公路表面的沖擊力。因而,在公路軟路基施工、擴寬以及高寒地區(qū)應(yīng)用最為廣泛
一、泡沫混凝土的概念及其基本性能
泡沫混凝土形成的關(guān)鍵設(shè)備是發(fā)泡系統(tǒng),用機械的方式將發(fā)泡與水泥砂漿均勻拌和,再使用發(fā)泡機泵,將所有材料輸送至現(xiàn)場進行澆筑,或使用成型工具進行成型處理,然后經(jīng)過自然環(huán)境的養(yǎng)護,形成具有較多封閉氣孔的輕質(zhì)保溫性材料。通過與傳統(tǒng)水泥的比較,泡沫混凝土的綜合性能較為突出,具有不少優(yōu)點和良好性能。
1.成本較低。從材料的成本與使用量來看,泡沫混泥土在施工過程中,能更好的符合工程質(zhì)量要求,并且還能根據(jù)成型模具的形狀制作各種施工用材,該技術(shù)技術(shù)較成熟,能夠完全進行自動化生產(chǎn)和施工,且能有效的節(jié)約能源以及人力、物力;從施工成本來看,其成本非常低,200~300kg/m3的平均成本在100元左右,所以,受到廣大施工單位的青睞[2]。
2. 具有良好的保溫、隔熱效果。其整體性能指標(biāo)非常好,比其他混凝土的質(zhì)量都輕,密度也比較小,施工中可以與其他混凝土進行互換;同時,泡沫混凝土的隔熱性能非常好,密度等級在300~1200kg/m3,導(dǎo)熱系數(shù)為0.08~0.2W/(m•K),約比普通混凝土高10~20倍,因此,具有非常良好的節(jié)能性能[3]。另外,此種材料具有非常好的耐火性能,且其性質(zhì)屬于無機材料,使用年限非常長,可以提高工程的整體保溫能力。
3. 具備良好的抗震性。無論是從結(jié)構(gòu)還是受力變化而言,該種材料的負荷能力非常強,對路基的沖擊力比較大,由于泡沫混凝土是一種軟性材料,所以其承受能力比較強,能夠承受較多來自地面的沖擊力。
4.制作過程節(jié)能環(huán)保。泡沫混凝土制作過程主要應(yīng)用的是發(fā)泡劑和水泥,大大地減少水泥使用量,發(fā)泡劑不含對環(huán)境有害的物質(zhì),所以對環(huán)境的影響非常小,經(jīng)濟效益和環(huán)保效益都能實現(xiàn)。
二、泡沬混凝土的質(zhì)量控制
1.原材料質(zhì)量控制
在公路施工過程中,必須對原材料采取嚴(yán)格控制,不但要保證水泥材料與外添加劑產(chǎn)品符合施工要求,同時原材料還必須滿足泡沫混泥土的流動性、抗壓強度、穩(wěn)定性等特點。
2.發(fā)泡劑的性能要求
在施工過程中,泡沫混泥土產(chǎn)生的氣泡必須均勻、細密,發(fā)泡率需要20倍以上,稀釋率需要滿足40倍以上,同時,必須控制產(chǎn)生的氣泡不能相通,要具備獨立性。
3.施工工藝的控制
在建模階段,如果泡沫混泥土模板出現(xiàn)水平差或傾斜度,需要對其進行調(diào)整,要保證其水平率能夠滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),保證模板工程具備平整性、穩(wěn)定性。
4.注重澆筑養(yǎng)護
在泡沫混泥土澆筑的過程中,需控制出料口與澆筑面的平衡性;施工過程中混泥土在初凝之前,需要完成澆筑施工,在該階段的澆筑層終凝后,方可進行下層澆筑;在頂層澆筑施工完畢后,需要采用養(yǎng)生塑料膜進行覆蓋養(yǎng)生,養(yǎng)生時間5h左右;如果在澆筑過程中遇到雷雨天氣,需要采取避雨措施,保證混凝土不受到雨水的影響。
三、泡沫混凝土的應(yīng)用研究
公路拓寬中的應(yīng)用
公路工程改造的工程量較大,尤其是在一些居民數(shù)量龐大的城市中,由于其整個施工路段空間狹小,周邊行駛車輛以及行人非常多,對整個施工區(qū)域的機械使用情況以及材料運輸都有較高的要求。如果要想實現(xiàn)公路施工中最小變形量,必須要從施工技術(shù)以及材料入手進行分析,將各個環(huán)節(jié)有效進行銜接。由于泡沫混凝土具有非常好的自立性,在固化完成后,便可以直接用于現(xiàn)場澆筑施工,其臨空測壓為零,因此其在公路擴寬工程中有著非常重要的作用。
公路施工過程中,在對路基、路堤以及擋土進行施工,這些結(jié)構(gòu)都對臨空測壓有著非常高的要求,而泡沫混凝土的主要優(yōu)勢在于能夠防止,由于公路路基變形而造成的沖擊力較大的情況,與此同時,對公路周邊建筑物造成最小的沖擊。
比如,某道路進行施工時,擴寬寬度為10m,高度為4m,延長線為450m,如果施工中使用泡沫混凝土進行擴寬,能夠有效的提高施工速度,保證工期的前提下有效降低施工成本,從而提高整個施工的效果。具體應(yīng)用主要有:
1.路基開挖施工時,要將原路基臺階一次性挖除,下臺階的高度應(yīng)該在1m左右,上臺階在2m左右,兩邊邊坡開挖在2m左右,在保證整個施工路段質(zhì)量的同時,降低二次挖掘時,造成施工材料的損害。
2.雨天時,必須對上臺階進行覆蓋處理。進行擴寬施工時,通常使用車載式或者固定式進行施工,如果道路非常寬,則一般選擇的是車載式,才能夠保證泡沫混凝土能夠快速施工;對材料配合比,必須根據(jù)工程的實際要求,從澆筑的性能角度出發(fā),不斷優(yōu)化材料性能,保證最終的澆筑效果符合實際要求。
四、回填灌漿工程中的應(yīng)用
泡沫混凝土的材料強度在0.5~1.5MPa之間,滿足固化自立的同時,還能有效發(fā)揮出其支護的能力,尤其是在山區(qū)或者隧道施工時,由于挖掘會造成較為嚴(yán)重的邊坡支護問題,使用此種材料進行施工時,能夠有效防止山體由于變形造成的塌方,穩(wěn)定性極高,且非常環(huán)保。比如在進行地下水連接工程中,必須要對施工區(qū)域的山體進行支護,通常會使用1200kg/m3的泡沫混凝土,同時使用普通運輸機械進行材料的輸送,距離必須要保證250m,回填距離必須保證40m以上[4]。從施工結(jié)果檢測數(shù)據(jù)來看,如果施工過程必須要穿過非常長的管道,可以對接縫處進行有效的回填,并且保證回填符合質(zhì)量要求,回填部分抗壓強度必須保證2.0MPa以上,保證工程質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。同時在進行回填施工時,由于回填的速度非???,所以必須要保證材料的密實度,為以后施工提供便利,同時還能降低整個工程成本,能實現(xiàn)較大的經(jīng)濟效益。
五、在軟基路堤中的應(yīng)用
在公路施工過程中,只有提升路基的性能,才能夠有效的防止橋頭跳車現(xiàn)象的出現(xiàn)。以某橋施工現(xiàn)場為例,由于其緊鄰河道,地基下部含水量較高,壓縮性良好,能夠滿足軟地基的強度部分非常少,滲透性能也比較差,所以,在施工中必須對匝道處進行優(yōu)化施工,避免出現(xiàn)較大程度的沉降。如果使用泡沫混凝土進行施工,則能有效增強橋的負荷能力,提升整個橋體的質(zhì)量,避免橋基間因出現(xiàn)較大程度的沉降現(xiàn)象而出現(xiàn)跳車問題。
六、在地下連續(xù)通道中的應(yīng)用
在某地下公路施工中,由于采用的是明挖施工方式,挖掘深度必須要保證在14.5m以上,并且地形條件非常復(fù)雜,對施工區(qū)域周邊建筑造成很大影響,橫向?qū)挾雀哌_25.5m,通道覆蓋超過7m,并且還需設(shè)置應(yīng)急通道。經(jīng)過對工程結(jié)構(gòu)以及承載力的綜合分析,為了實現(xiàn)整體通過性,也避免對周邊建筑的影響,所以設(shè)計中規(guī)定頂板的承載力不大于80kPa,即需符合4m覆土要求[5]?;诠こ虒嶋H情況,選擇符合要求的施工材料,通常會選擇陶?;炷痢PS或者輕質(zhì)水泥,經(jīng)過反復(fù)比對最終選擇泡沫混凝土進行施工,才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益合格環(huán)保效益。
結(jié)語
泡沫混凝土在公路建設(shè)中使用范圍非常廣,不僅因為其造價低,更重要的是其具有非常好的性能,能夠最大限度地滿足工程各方面的要求。