如何处理泡沫轻质土养护过程中的开裂与收缩问题泡沫混凝土

    泡沫轻质土的收缩、开裂和吸水是三个密切关联的问题：一般说来，泡沫轻质土由于早期养护不善、保水措施不够或使用过程中条件比较苛刻，均会引发其内部的水分蒸发，从而导致体积收缩、开裂或发生显著的吸水作用。而泡沫轻质土过多吸水又会降低保温隔热效果，从泡沫轻质土的制备过程和对硬化体断面的观察研究发现，泡沫轻质土内的孔绝大多数是相对独立的封闭孔。因此，得到完好养护的泡沫轻质土浸泡于水中。其吸水主要集中于表层，并不具有大的吸水性。影响泡沫轻质土收缩、开裂、吸水的因素主要有以下几方面：

    （一）水泥种类的影响

不是所有的水泥硬化前后的体积都是收缩的，膨胀水泥在硬化前后体积不但不收缩反而有所胀。因此，如果采用适量的膨胀水泥，可以在一定程度上弥补或减轻泡沫轻质土整体的收缩。但是，膨胀水泥不但影响体积变化，同时也会影响其他一系列性能，过多引人会引起硬化泡沫轻质土结构破坏，因此膨胀水泥的品种和掺用量必需通过试验确定。 

（二）水泥用量的影响

    普通硅酸盐水泥在水化硬化过程中固相体积是增加的，而水泥+水体系是收缩的。其次，水泥水化过程中还伴随热效应，引起初始体积膨胀而冷却时又收缩，导致表观收缩量增大。另外，水泥水化过程中还存在自吸水引起的自收缩现象。所以，一般情况下如果其它条件基本相同，水泥用量增加，泡沫轻质土的收缩也会相应增大。而水泥同时又是保证强度的重要因素之一，所以水泥用量存在一个合适的范围。

    （三）水灰比和养护制度的影响

    泡沫轻质土在60oC环境下的水分损失和干燥收缩，试验结果表明，水分逸出与硬化泡沫轻质土收缩变化有着明显和密切的同步性。这说明水分逸出直接导致泡沫轻质土的收缩，而当水分停止逸出时，泡沫轻质土也即停止收缩。根据经典的水泥化学理论，水泥完全水化所需的水量，即理论水灰比应当为0．38，而泡沫轻质土的成型水灰比往往高达0．70甚至0．80。多余的水分将残留于硬化泡沫轻质土的气孔之中，这部分水约占成型水量的1／2左右。一旦周围相对湿度较低或环境温度较高时，水分就会蒸发，然后逸出。尤其是在硬化的早期阶段，泡沫轻质土的结构还比较薄弱，如果养护不善，水分极易损失，导致较大的收缩和表面开裂，削弱硬化体内部结构，引发硬化泡沫轻质土高吸水性。据此，泡沫轻质土的初始水灰比便成为影响硬化泡沫轻质土收缩的一个先决因素。制备低收缩泡沫轻质土的关键技术之一是控制低水灰比。将密度为1100 kg／m 的泡沫轻质土试样浇筑24h后，分成表面尼龙薄膜密封和表面不做任何处理的2批试样，在温度、湿度等完全相同的环境下养护，测定不同龄期的干燥收缩量(见图4)。从图4对比得知，表面密封处理后的试样，收缩量远远小于表面敞开的试样，而且在5 d龄期时收缩就基本趋于稳定。结果再次证明水分逸出与干缩之间的密切关联性和早期保水对控制泡沫轻质土收缩的重要性。

    （四）集料的影响

    试验和工程实际统计数据表明，普通水泥混凝土的收缩率**小，水泥净浆收缩率较大，泡沫轻质土的收缩率**大。这是因为普通混凝土中掺有大量体积不变的粗集料，而没有集料的水泥净浆在硬化前后总体积本身就是减小的。泡混凝土收缩**大，一方面是因为其中没有粗集料，另一方面是因为其中含有大量的孔隙，隙的大部分被水填充，使用过程随着孔隙中水分的逸出，外观表现出体积收缩。由此可见，掺加集料无疑是减少沫混凝土收缩的措施之一。不，泡沫轻质土中只能掺加一部分细集料。同时，因为集料在化学上的惰性，过量的掺加将导致泡沫轻质土强度显著降低，因而其掺量受到一定限制。当泡沫轻质土的密度、水灰比等工艺参数基本确定以后，细集料增加，水泥用量将减少，所以，集料掺用与否和掺量多少同样存在一个适宜的选择。

综上述分析可知，减小泡沫轻质土收缩、防止开裂和吸水的技术措施主要有以下方面：

    (1)适宜的水泥用量；

    (2)掺加适量膨胀水泥；

    (3)低的成型水灰比；

    (4)优化养护制度、加强早期保水；

    (5)使用防水剂(掺用或表面涂布)；

    (6)在保护层增加铁丝网（防裂网）来防止泡沫轻质土开裂。

马栏山涵洞改造工程泡沫轻质土施工有序进行中

湖南的春天，总是细雨绵绵，在工期紧张的马栏山涵洞改造工程现场，我们的泡沫轻质土施工班组正在认真有序的进行中！

随着上世纪90年代湖南广电坐落在此，周边形成了以广电为中心辐射周边的商业圈，包括世界之窗、海底世界、金鹰城、西湖楼酒店等项目相继落户。作为原修建三一大道时预留的机耕道，马栏山涵洞通道技术欠缺导致现已无法满足周围片区通行的需求，来往车流人流量巨大造成日益拥堵的局面，现已成为当地的一处交通堵点，严重影响了片 区居民的出行，同时这段片区由于排水不畅，易形成积水，交通顺畅问题亟待解决。

此次马栏山涵洞段的改造工程将涵洞改桥梁，人行道贯通，现有涵洞通道5.4米净宽拓宽至16米（包括两条人行道），设双向四车道，是现有涵洞的约三倍宽。桥梁净高3.6米，旅游客车可通过，也便于片区大 型活动期间的交通疏散；与此同时，通道段的佳亨

泡沫混凝土在桥头路基处理中的应用

提示：：桥头跳车是公路施工的通病，而常规的桥头软基处理方式都不能很好的解决这些问题，泡沫混凝土作为一种改善桥头跳车问

：桥头跳车是公路施工的通病，而常规的桥头软基处理方式都不能很好的解决这些问题，泡沫商品混凝土作为一种改善桥头跳车问题的新方法，具有压缩性低、自重轻、施工方便及流动性高的特点。本文通过论证分析泡沫商品混凝土在实际桥头路基中的应用，其能够满足公路行车的需求与符合规范规定，是一种解决桥头问题的良好办法。

：泡沫商品混凝土；桥头路基；处理；跳车

引言

桥头跳车问题是高等级公路建设中的一大难题，其主要原因是因路基沉降与桥涵结构物不一致造成错台，当行车到该位置时易产生颠簸，影响行车舒适性及安全。目前尚没有有效的根治方法，只能从其形成原因采取预防为主的措施，尽量减少它的发生。采取有效措施保证桥涵结构物与路基之间的良好衔接，避免或减小差异沉降是解决桥头跳车的关键，目前控制差异沉降的技术主要有：（1) 利用各种轻质填料减轻新填路基的自重，减小新增地基附加应力;(2) 采用诸如堆载预压法排水固结法强夯法以及各种桩基处理技术提高软土地基的承载力;(3) 通过提高新填土的压实标准铺设土工合成材料等方法提高路基的强度和整体性。寻求一种新的有效工艺，对以后高等级公路桥头软基的处理具有重要意义。

1.常规处理方法及分析

目前常用的桥头软基处理方法有真空联合堆载预压法、水泥搅拌桩法和预应力管桩法。真空联合堆载预压法造价低廉，施工期间沉降较大，要求路基边缘外20米范围内不应有建筑物存在，以防路基沉降过大影响建筑物安全，该方法处理的桥头早期沉降量较小，但后期沉降较大；水泥搅拌桩法通过将水泥和原位软基进行搅拌混合形成复合地基，达到改善地基、减少沉降的目的，但湿法和干法施工质量难于控制，且处理深度较浅，一般小于15米；预应力管桩法通过在软基中插打高强度的预应力管桩，达到减少沉降的目的。真空联合堆载预压和水泥搅拌桩处理方法由于施工工艺等原因，很难处理这么深的软基，而预应力管桩处理深度虽然可以达到几十米，但造价高昂，实际设计中往往没穿透软基。故当路基填料容重大、附加应力大时，下卧层未加固区沉降会较大。

2.泡沫商品混凝土处理桥头路基

2.1泡沫商品混凝土特性分析

泡沫商品混凝土具有以下特性：（1）压缩性低。泡沫商品混凝土压缩模量大，抵抗变形的能力强，因而填料自身有很好的抗压缩性，减少填料压缩变形；（2）自重轻。泡沫商品混凝土自重一般为6，为普通道路填料的25%左右，可以有效地降低地基的附加应力，减少地基沉降；（3）固化自立性。泡沫商品混凝土浇筑后可固化自立，对挡土结构物无推挤作用，可垂直填筑；（4）施工简便。作业面小，施工不需振捣和碾压，自密实性好，对地基扰动小，施工扰动引起的地基沉降少。

2.2原理分析

普通桥头路基填料容重大，一般为19~22。路基填筑在桥头软基上时，填料自重应力随高度的增加逐渐加大，并呈线性分布，作用在软基顶面上的自重应力为填料容重与填土高度的乘积，从而就会给软基顶面提供一个附加应力，该附加应力通过软基进行扩散，使得软基产生压缩变形，不同压缩模量的软基产生的压缩变形也不一样，压缩模量越小，其产生的压缩变形越大，对软土地基而言，压缩模量较小，故而产生的压缩变形大，使得路基整体沉降较大，出现桥头跳车现象。

压缩沉陷主要取决于填料性质、施工条件及台前台背的防护排水工程的设置等情况。为了减少台背自身的工后沉降，一般采用多孔隙的渗透性填料，但由于桥台附近地方狭窄，施工时压实机具不能紧靠台背，填料颗粒间孔隙无法完全消除，或填料质量差，达不到设计要求和规范标准等，在公路自重及车辆的垂直与振动荷载作用下，填料会不可避免地产生压缩沉陷，造成跳车。根据有关资料调查研究：当路堤压实度为96%时，每米填土高度的工后沉降约为1cm。泡沫商品混凝土自重轻，则作用在软基上的附加应力小，由分层总和法知，软基沉降小；且泡沫商品混凝土压缩模量大，抗压缩变形能力强，自身压缩变形小。

2.3泡沫商品混凝土施工质量控制

2.3.（1）材料控制水泥及外加剂的各项指标除应符合其产品标准外，还应满足泡沫商品混凝土的抗压强度、流动度及气泡稳定性等对原材料的要求。

（2）发泡剂应满足如下要求a.产生的气泡应均匀、细微；b.稀释倍率不小于40，发泡倍率不小于 20；c.产生的气泡泌水率低，稳定性好，且互不连通。

（3）施工用水应符合《商品混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的规定。

（4）原材料的计量精度应满足要求。

（5）当填筑体长度超过15 m 时，按 5~15 m 间距设置变形缝，在断面突变处加设变形缝，变形缝材料可采用 20 mm 厚聚苯乙烯板或 10~20 mm厚木板。

（6）泡沫商品混凝土性能要求：路面底面以下 0~80cm，湿容重为 6.5，泡沫商品混凝土28 d抗压强度大于等于 0.8；路面底面以下 80 cm 以下，湿容重为 6 ，泡沫商品混凝土 28 d 抗压强度大于等于0.6 ；流动度为18020 mm。流动度检测采用圆筒法，其空心圆筒尺寸为高80 mm、内径80 mm。

（7）在地下水位以下填筑时，可掺入防水剂材料。

（8）应严格根据设计要求，试配泡沫商品混凝土，确定其水泥、发泡剂、水、集料及外加剂等的掺量。

2.3.2施工工艺控制

（1）配管泵送方式泡沫商品混凝土浇注施工时，要控制以下各点：a.单层浇注厚度,初狭小面积可按大于等于1 m控制外，其它按 0.3~0.8 m 控制；b.浇注管出料口应与浇筑面保持水平，扫平表面时，尽量减少喷射方式浇注；c.当遇到大雨或长时间持续的小雨天气时，对未固化的表层应采取遮雨措施，重新浇注上层前，应对已被雨水浸泡的表层进行铲除清理；d.单块浇注面积应根据设备能力、浇注厚度确定，确保浇注工作在泡沫商品混凝土初凝以前完成，上浇注层浇注应待下浇注层终凝后方可进行；e.采用往后直拉的方式拖移浇注管，在固化前，应避免对泡沫商品混凝土的扰动；f.在浇筑完填筑体的顶层时,应及时覆盖塑料薄膜或土工布，养生时间为3d。

（2）模板安装时，水平及倾斜误差应逐层调整，同时要求模板光洁、平顺垂直、板缝均匀，线形顺适，断面尺寸符合设计要求。

（3）气泡混合轻质土浇注过程中的湿容重、流动度及固化后的抗压强度（28 d）等指标应符合设计要求。

（4）填方应分层碾压，每层厚度不大于 30 cm，压实度应不小于设计值。

结语

泡沫商品混凝土作为一种新型的绿色建筑材料，采用泡沫商品混凝土能显著地改善桥头软基处理效果，有效地避免桥头跳车的发生，不仅能很好地解决路基沉降与桥涵结构物的不均匀沉降难题，还能大幅度降低填土荷载，减少软基的附加应力，从而达到抑制沉降和侧移，提高路基稳定性的效果，而且能够减少桥台的土压力及桥台桩基所承受的弯矩，抑制桥台及桩基侧移，延长桥台结构物的使用寿命，该施工技术为桥头软基地段的地基处理提供了一种新的技术手段。

参考文献：

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[2]闰振甲，何艳君.泡沫商品混凝土实用生产技术[M].北京: 化学工业出版社，2006.

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