泡沫混凝土在桥涵台背回填中的应用

时间：2024-04-24

高和鸣

（中建华夏建设集团股份有限公司，江西南昌 330001）

合（合肥）宁（南京）高速改扩建路基路面工程，桥涵结构物多；需要边施工，边通车，施工工期紧。原老路的部分桥涵需拆除重建，为减少对老路路基的破坏，缩短工期，保证台背回填的质量，固采用轻质泡沫混凝土进行台背回填。

在需高填方的桥梁建设中，在路桥结合部的桥台背部位，常规采用低压缩比的土(如碎石或石渣) 来进行填筑。施工时，每填筑20cm 需进行碾压、夯实，密实度达到设计要求后，再进行下一层填筑、碾压、夯实，填筑达到设计标高后，需经过较长时间的工后沉降期(几个月、半年或一年以上) 才能进行路面结构层铺设。由于工后沉降期较长，这与桥梁建设的时效性、工程的经济性矛盾。在桥台背过渡段，路面结构层铺设完成投入使用后，因填料荷载过大、雨水渗入，地基的承载力不够等原因，容易产生不均匀沉降，造成跳车现象。桥梁70%的维修费用是花费在桥头跳车的修补上。传统的处理方法是提高地基的承载力，不但很难从根本上解决问题，还存在工期过长、经济性不强等问题。

泡沫混凝土材料应用于路桥桥台背填充，是一项改变常规常规桥台背填筑工艺方法的革新型技术。泡沫混凝土材料具有有密度小、质量轻、强度大，填筑后形成一个整体、抗冲击性能好、无侧向压力、对地基荷载小等优势。使用泡沫混凝土填筑后，桥台背处于超固结状态，由此减少沉降和不均匀沉降、彻底消除台背路堤填料本身的工后沉降、避免桥头跳车病害。采用泡沫混凝土填筑，可大幅减少工后台背维修费用，且通过优化设计可减少桥梁桩基用量，综合成本低，具有较高性价比的经济优势。

1 泡沫混凝土的特点

1）轻质性，在泡沫混凝土内均匀分布着大量的独立闭合胶纸气泡，气泡膜是一种具有较强韧性的物质，气泡之间互不通水，从而使材料的容重可以控制在3～18kN/m3；2）强度可调性，泡沫混凝土通过调整水泥的种类、掺量和气泡含有率，强度可在0.3～5.0MPa 的范围内调；3）高流动性，泡沫混凝土具有良好的流动性，可通过管道泵送，实现垂直高度100 米、水平距离500 米的远距离输送；4）固化后的独立性，泡沫混凝土由于使用水泥作为固化剂，通常在水泥初凝后会开始固化自立，固化后对挡土结构物几乎没有推挤力，因而可进行垂直填筑，从而可以简化防护、桥台等设计；5）低弹减震性好，泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击荷载具有良好的吸收和分散作用；6）耐久性能好，泡沫混凝土属水泥类材料，具有与水泥混凝土材料同等的耐久性。

2 泡沫混凝土对泡沫的技术要求

泡沫是形成泡沫混凝土气孔的基础，要获得符合技术要求的气孔结构，就必须得先有符合技术要求的泡沫。对泡沫的基本技术要求有：

1）泡沫稳定性越高越好，稳泡时间越长越好，稳定性好的泡沫，其液膜坚韧，机械强度好，另外，它有自我保水性，可长时间保持泡沫液膜的厚度和完整性；2）泡沫越均匀越好，泡径盈大小一致，最大泡径和最小泡径之间相差不能太大，可以避免压应力在大泡孔处集中而降低抗压强度；3）泡径越小越好，应以0.1～1mm 为主，相同的原料和配方，相同的设备和工艺，1mm 泡径的泡沫混凝土的抗压强度，要比3mm 泡径的泡沫混凝土，至少高20%；4）泡沫泌水率越低越好，避免使用乳状泡沫，主要是保证泡沫中的气泡数量和泡沫混凝土的气孔率，也就是保证泡沫混凝土的密度；5）泡沫对胶凝材料没有负作用，胶凝材料是泡沫混凝土强度的主要来源，泡沫的加入不能影响其胶凝性，也就是不产生胶凝负作用。

3 影响泡沫混凝土生产质量的主要因素

发泡剂、发泡机、搅拌机和胶凝材料这四个要素是决定泡沫混凝土生产质量的只要因素。

1）发泡剂，发泡剂就是能使其水溶液在机械作用力引入空气的情况，产生大量泡沫的一种物质，发泡剂是影响泡沫混凝土浇筑稳定性的第一因素，主要决定了泡沫量（发泡倍数）、泡沫的稳定性和发泡机共同决定泡沫的泌水率；2）发泡机，发泡机决定了发泡剂能否制成泡沫，制成的泡沫泡径的大小和泡沫的均匀性；3）搅拌机，搅拌机是水泥浆与泡沫混合成泡沫混凝土的场所，他决定了施工过程中混泡和均匀性，影响泡沫的稳定性和泡沫的存留率。4）胶凝材料；胶凝材料决定了泡沫混凝土的强度，当然和泡沫的掺量也有很大关系，同时也影响稳定性，快凝胶凝材料的浇筑稳定性好。