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探讨公路桥梁施工中泡沫混凝土的应用方法

2024-06-22 24 上传者：管理员

摘要：随着社会经济的发展，公路桥梁工程建设力度加大，尤其是当前汽车数量增加，车辆荷载、结构自重及自然因素的影响，对公路桥梁施工质量提出了更高的要求。泡沫混凝土材料轻、抗震性能好，在公路桥梁中进行优化应用，可以提升整体桥梁结构的稳固性，并减少桥梁沉降、变形等问题的出现，保障公路桥梁工程的安全稳定运行，延长工程使用寿命，为人们提供更加安全舒适的交通运输服务。本文主要对公路桥梁施工中泡沫混凝土应用方法进行分析，旨在进一步提高泡沫混凝土施工工艺的应用效果，保障公路桥梁施工质量的全面提升。

关键词：
公路桥梁
施工质量
泡沫混凝土
环保填筑材料
隔热保温
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1、前言

泡沫轻质混凝土是一种新型的轻质环保填筑材料，其强度较高，具有较好的隔热保温效果，在高填方施工中发挥重要作用，可以有效减少桥梁地基不均匀沉降问题的出现，缓解公路表面冲击力，保障整体公路桥梁结构的可靠性运行。在具体应用中，需要利用专业的发泡设备系统，将发泡与水泥砂浆拌和均匀；然后利用发泡机泵，将其运输到现场进行浇筑，形成多封闭气孔的轻质保温性能材料，提升整体桥梁结构性能，为我国公路桥梁工程施工质量的提升奠定良好基础。

2、泡沫混凝土优点

泡沫混凝土主要是利用专业的发泡系统，在物理技术的支持下，对发泡剂进行机械发泡，再将发泡剂与水溶液进行融合，制作成泡沫群，同时需要添加一定量的水泥基胶凝材料、水、集料、掺合料等，利用泵送方式进行浇筑成型，使其形成具有大量封闭气孔的轻质材料[1]，其优点如下：

(1）轻质性。该材料的重量较轻、强度较大，内部均匀分布大量独立性、封闭性的胶质气泡，且气泡膜的韧性较强，彼此之间不互通，可以将材料容重控制在3～17 kN/m3。因此，其在公路桥梁中进行使用可以减轻桥梁荷载。

(2）防潮防渗性。泡沫混凝土内气孔呈现独立性、封闭性状态，气孔之间不互通水，且收缩率低，吸水率低，不容易开裂，能够保障整体桥梁结构的稳固性与整体性，且具有较强的防水性能。

(3）保温隔热效果较好。泡沫混凝土含有大量气泡，且气泡体积含有率在60%左右，导热系数较小，具有较强的隔热、隔音、抗冻融性能。此外发泡剂接近中性，不含有害物质，可以防止出现环境污染问题。

(4）抗震性能好。泡沫混凝土具有多孔性特点，弹性模量较低，可以对冲击载荷进行有效性吸收和分散。而且该类材料的耐久性较高，可以延长工程使用寿命。

(5）可调节性。可以利用调节气泡、水、固化剂的含有率，对泡沫混凝土密度大小进行有效调节，其干体积容重在3～16 kN/m3，容重小、重量轻，能够减少桥梁整体荷载[2]。

(6）流动性较好。可利用高压管道对泡沫混凝土进行远距离泵送，且施工速度快，费用较少，对周边环境影响不大，能够进行自动化作业。

(7）固化后的壁立性强。泡沫混凝土不会对周边结构物造成推挤作用，减轻桥台土压力，减少桥台病害问题，其对桥台跳车危害的防治措施如图1所示。

(8）自立性较强。在泡沫混凝土制作中，主要是利用水泥作为固化剂，在水泥初凝后开展固化自立，对挡土结构物不会产生推挤力，能够作为垂直填筑进行使用，且能够简化防护、桥台设计等，进而减少土地占用，减少征拆费用，保障整体路基稳定性与安全性。在具体施工中，需要保障泡沫稳定性，并尽量延长稳跑时间，才能进一步提升气泡保水性；还要保障泡沫均匀性，确保泡沫直径的统一性，才能保障具有较强的抗压强度；要对泡直径进行严格控制，一般控制在0.1～1.0 mm，可实现抗压强度最大化；要减少泡沫泌水率，防止使用乳状泡沫。

图1泡沫混凝土对桥台跳车危害的防治措施示意图

3、泡沫混凝土在公路桥梁施工中的应用

3.1做好准备工作

在具体的施工中，需要做好全面的准备工作，尤其要结合工程特点和施工要求，配备充足的生产设备，如发泡系统、泵送设备等，以便对泡沫混凝土进行快速浇筑。还需要准备好施工材料，如泡沫剂、外加剂等，并全部进场，确保储备符合实际施工需求[3]。要准备好充足的水量，以便后续施工需求。在对泡沫混凝土进行浇筑作业前，需要在侧墙标注每层浇筑标高线，把每层浇筑厚度控制在合理范围内，同时要利用高压风彻底清理基础面，并洒水保持基础表面湿润性。

3.2模板安装

泡沫混凝土具有较强的流动性，因此需要提前进行模具支护，才能避免漏浆问题。在泡沫混凝土施工作业中，需要利用竹胶板作为模板，并利用特定方木对其加固。同时要严格按照设计要求，每隔一段距离设置一个沉降缝，且要对缝宽进行合理设置，利用泡沫板对沉降缝进行有效隔离。一般情况下需要分层支护，模板高度一般为2 m，必要情况下可以进行分层分段浇筑[4]。

3.3泡沫混凝土拌制

在对泡沫混凝土进行拌制时，要利用专业泡沫混凝土生产设备，对泡沫、水泥浆进行搅拌混合成一体，同时利用压缩空气、发泡剂的联合应用，制作泡沫，此外还需要对发泡液对控制阀门、压缩空气阀门等进行灵活性调整，以便调整气泡容重，确保泡沫密度的标准性[5]。要严格按照设计要求，对泡沫水泥浆搅拌时间进行合理控制，保障搅拌均匀性；同时要实时调节水泥浆和泡沫流量，确保湿容重符合设计要求。拌制而成的泡沫混凝土需要随拌随用，闲置时间不能超过2小时。完成混凝土拌制作业后，需要开展湿密度试验，如果湿润度不足，需要对基础表层进行洒水保湿。

3.4泡沫混凝土浇筑

对拌制而成的泡沫混凝土，需要对其进行逐层浇筑，并保障每层浇筑厚度的合理控制。同时要确保一次性浇筑到计划标高，间隔12 h后才能开展下一层浇筑。一般情况下，每层浇筑厚度需要控制在70 cm左右，一旦浇筑厚度不足，会严重降低单层泡沫混凝土的整体性；如果浇筑太厚，会引起泡沫混凝土中气泡压缩、破坏等问题，进而加大整体容重，不利于后续施工操作[6]。利用泵送方式对泡沫混凝土进行浇筑，且要对混凝土表面进行刮平，确保泡沫混凝土达到初期强度后，在表面铺设钢丝网，之后才能浇筑下一层混凝土。

4、泡沫混凝土施工质量控制要点

4.1原材料质量控制

为了提升泡沫混凝土施工质量，需要严格控制原材料质量，选择资质较高的厂家采购水泥材料、外添加剂等，确保其性能质量与设计要求保持契合性。同时还需要对泡沫混凝土的流动性、抗压强度、稳定性进行严格控制。其中，需要将原材料计量精度控制在合理范围内，见表1。

表1原材料计量精度控制

在施工前，需要把水泥、原料土等送到实验室进行检测，确保原料土粒径符合设计要求[7]。同时发泡剂质量需要符合设计要求，气泡应均匀、细密，发泡率应超过20倍，并保障气泡独立性。一般情况下，需要使用界面活性类发泡剂，可以减少环境污染。发泡温度需控制在0℃以上，避免出现发泡剂离析现象。气泡群密度应控制在45～55 kg/m3。对气泡柱静置60 min后，需要确保沉降距控制在5 mm以内，米水量在25 mL以内。此外，水泥材料需要使用42.5级普通硅酸盐水泥P.Ⅰ，并进行试验监测，获得合格证，明确生产日期，确保水泥品质严格符合相关技术规范要求。此外，需要在泡沫混凝土中添加特定型号的粉煤灰。

4.2优化配合比

泡沫混凝土主要原材料为水泥，水泥可以起到良好的胶凝作用，强化固泡效果。一般情况下，需要使用高水泥配比量，一旦水泥用量过低，会影响整体强度。因此，为了保障泡沫混凝土施工质量，需要对配合比进行优化设计，包含初步计算配合比、基准配合比、实验室配合比、施工配合比等，必要情况下需要制作试块，确保各种施工材料配比符合设计要求[8]。

其中700 kg/m3以下容重的泡沫混凝土填充材料，水泥的配比量不能低于物料总量的70%。当容重在500 kg/m3以下时，其常温配比量应约占物料总量的90%以上。在某施工桥梁工程的泡沫混凝土施工中，其配合比设计见表2。

表2某工程泡沫混凝土配合比

4.3科学养护管理

完成泡沫混凝土浇筑作业后，需要结合实际情况，在12 h内开展科学养护保养作业，并在混凝土表面覆盖塑料薄膜，可起到良好的保湿养护作用，确保泡沫混凝土能始终处于良好的湿润状态。一般情况下需要持续养护14 d以上。当遇到雷雨天气时，要采取科学合理的避雨措施，避免受到雨水影响。

4.4其他方面

(1）控制施工工艺，要控制建模质量，避免泡沫混凝土模板出现水平偏差或者倾斜度，必要情况下及时调整，确保其水平度符合标准要求，确保模板工程的平整性与稳定性[9]。

(2）要做好抗压强度检测，严格按照相关文件要求，对泡沫混凝土强度进行检测，确保检测强度在设计实验值以上。

(3）要严格控制单层浇筑厚度，一般情况下单层浇筑厚度控制在1.0 m以内，且不能低于25 cm。

(4）严格控制浇筑时间。一旦泡沫混凝土初凝后受到外力干扰，容易在初凝固化后发生破裂问题，因此需要对单次浇筑时间进行严格控制，单次浇筑时间控制在水泥初凝时间以内。上下层浇筑间隔时间为下层泡沫混凝土顶面可行人且不留脚印为标准。

(5）严格控制机械设备，选择合适的发泡剂，确保制成的泡沫大小、均匀性符合设计要求。要选择合适的搅拌机，其直接关系到泡沫稳定性和存留率。

5、结语

综上所述，在随着社会经济的发展，我国公路桥梁施工技术水平日益提升，同时进一步提高公路桥梁施工质量，为我国交通运输事业的可持续发展奠定良好的基础。在此背景下，需要对泡沫混凝土施工技术进行优化应用，主要是因为该类材料重量较轻、容重大，方便操作，具有较高的流动性和耐久性，固化后壁立性强，不会产生侧向压力，可以在公路桥梁施工中发挥重要作用，尤其可对桥台后路基回填沉降进行有效性控制。

为了提高泡沫混凝土施工质量，需要对原材料进行优化控制，合理设计配合比，才能有效减少桥梁路基变形、沉降等问题的出现。该技术方法在塌方工程快速抢险、路基加强、高填方路堤挡墙等工程中进行高效化使用，真正推动我国公路桥梁施工质量的提升。

参考文献:

[1]曾俊荃.轻质泡沫混凝土在运河路桥头地基处理中的应用[J].交通科技与管理,2023,4(7):91-93.

[2]汪建,方潞帆.泡沫混凝土在既有公路桥梁过渡段沉降处理方法研究[J].黑龙江交通科技,2022,45(6):55-57.

[3]刘亮.泡沫混凝土在拱桥加固维修中的应用[J].科技创新与应用,2020(18):187-188.

[4]孙超.泡沫混凝土及其在桥梁填充中的应用基础研究[D].南京:东南大学,2019.

[5]杨杰.泡沫混凝土在桥头台背回填工程中的数值分析[J].长沙:湖南交通科技,2019,45(1):46-49.

[6]刘彦玲.下穿既有高铁桥梁泡沫混凝土公路路堤研究[J].山西建筑,2017,43(18):144-145.

[7]孙福洋.泡沫混凝土控制既有京沪高铁桥梁承台沉降的应用研究[J].国防交通工程与技术,2016,14(3):7-11.

[8]李玉商.泡沫混凝土在桥梁主桥与引桥间软连接填筑的应用[J].混凝土世界,2013(3):70-75.

[9]杨佩蓓.龙门吊小车防撞方案[J].流体测量与控制,2022,3(1):32-37.

文章来源:薛欢,刘宏浩.探讨公路桥梁施工中泡沫混凝土的应用方法[J].流体测量与控制,2024,5(03):93-95+100.