泡沫混凝土在南水北调工程焦作段桥梁工程中的应用.pdf

减水率 为 3 O 4 O ，在 保 持 强 度 不 变 时 节 约 水 泥 2 5 ，在保 持 水 泥 用 量 不 减 时 可 提 高混 凝 土强 度 3 O 以 上 。 促凝剂掺 人混凝土 后，能使 混凝 土在 5 mi n内初 凝，1 0 mi n内终 凝。1 h就可 产生 强 度 ，l d强 度 提高 2 3倍 ，但后期 强 度会 下 降，2 8 d强 度 为不 掺 时 的 8 O 9 0 。 试验室制备泡沫混凝土的发泡方式为机械高速搅拌 ， 搅拌时 间约为 5 mi n ，泡沫现 搅现用 。所制得 的泡 沫 大小 均匀，泡径较小，稳定性好。泡沫混凝土现浇 中发泡方 式为压缩气体发泡。 2 2 泡沫混凝土配合比 施工中严格按照试验配合比进行操作 ，泡沫混凝土 配合比见表 2 。 表 2 泡 沫 混 凝 土 配 合 比 湿容重 水泥 发泡剂 水 高效减水剂 促凝剂 泡沫稀释比 ( k _N m 3 ) ( k g t 1 1 3 ) ( k g n ) ( k g m。 ) ( k g ) ( k g m ) ( 泡沫 ： 水) 6 5 O 4 5 O 3 2 2 0 0 1 1 1 5 1：6 0 5 5 O 3 5 0 3 5 1 6 5 8 1 1 1：5 0 3 泡沫 混凝 土施工 3 1 胶凝材料浆体的制备 胶凝材料采 用水 泥 。因泡沫 要 向胶凝 材 料浆体 中混 合 ，故泡沫混凝土的生产首先要制备胶凝材料浆体。浆 体 制备前 ，胶 凝 材 料 与填 充料 等称 量并 输 送 至 拌 和机 ； 同时，水由计量泵侧送入拌和机，拌制 出近似于膏状浆 体 ，为加入泡沫做准备。 3 2 泡沫的制备 在胶凝材料浆体制备同时，发泡机 已制成泡沫，准 备加入搅拌机和浆体混合。在制泡沫前 ，应先将发泡剂 计量后加水稀释，制成水稀释液。原状发泡剂不能直接 加入发 泡机发泡 。 3 3 泡沫与胶凝浆体的混合搅拌和输送 泡沫和胶凝浆体分别制好以后，将泡沫和浆料使用 HT - 1 8型泡沫混凝土自动化机械搅拌均匀，生产 出泡沫 浆体，打开泵体开关 ，直接输送至仓内卸料。 3 4 泡沫 混凝 土浇 筑 泡沫混凝土按水平分层进行浇筑 ，当下浇筑层终凝 后 方 可 进 行 上 浇 筑 层 的 浇 筑 。分 层 厚 度 控 制 在 3 O 8 0 c m，太薄则不利于单层泡沫混凝土的整体性，太厚容 易引起下部泡沫混凝土中的气泡压缩进而影响容重，对 施工操作也 带来不 便 。泡 沫混 凝 土浇筑 每 间 隔 1 2 h浇筑 一 层 为宜。浇筑时需 从 软管 的前 端 直接 开始 ，且 软 管 出 料 口需埋 人 泡 沫混 凝 土 中 。在 浇 筑泡 沫 混 凝 土顶 面 时 ， 混凝土工程 人行道下部需预留 2 m高度的台阶，以满足过桥管线及电 缆后期敷设 的需要 。 3 5 泡沫混凝土的分缝 当浇筑 面 积较 大 ，在 泡 沫 混 凝 土 初 凝 前 不 能 完 成 整层填筑时，必须分块。分块面积的大小应参考沉降 缝位置，并根据泡沫混凝土的初凝 时间、设备供 料能 力 及分 层厚 度进 行 确 定 。路 基 纵 向 施 工缝 控 制 在 1 0 m 以 内 ，焦东 路在 路基 中心 线 和 左 右 半 幅 中 间位 置 共 设 置 3条 纵 向施工 缝 ，横 向浇 筑宽 度 大 于 1 5 m 时 也应 进 行 分块 。 3 6 特殊条件施工 ( 1 )避免在 雨 天填 筑 ：在 泡沫 混凝 土 尚未 凝结 硬 化 时，雨水会导致严重的消泡现象及水泥浆流失 ，使泡沫 混凝 土容重和抗压强度难 以控制 。 ( 2 )避免在高温天气施工 ：高温天气施工时必须加强 养护工作 。 ( 3 )避免在负温下施工 ：在负温下施工时，应首选快 硬硫 铝酸盐水泥 作 为 固化 剂 ；为防 止消泡 现象 产 生 ，应 避免使用早强剂、防冻剂等外加剂；如必须使用此类外 加剂时，应事先通过试验确定外加剂品种及配合比，试 验结果应包括 表观密度 、湿密度 、流值 、2 8 d无侧 限抗 压 强度 。 ( 4 )泡沫混凝土专用发泡剂应避免在负温下使用 。 必须在负温下使 用时，应使 用电加热棒预热 ，并使用 温度计连续测量，液体温度达到 5 以上 时，方可投 入 搅拌 。 4工程质 量检测 4 1 质量保证措施 ( 1 )该工程使用 4 2 5级普通硅酸盐水泥，通过加入 促凝剂来改善泡沫混凝土浆体的凝结和稠化性能。泡沫 混凝土浆体需水量较大，待浆体凝结硬化后产生大量的 微裂缝和孔 隙 ，影 响泡沫 混凝 土 的性 能。可通 过加 人 高 效减水剂 ，在保持 泡 沫混凝 土 浆体 流动 度 的同 时 ，减少 用水量 。 ( 2 )泡沫混凝土浆体成型时容易产生泌水、离析、分 层、冒泡甚至塌模。可加入高分子添加剂 ，通过改变稠 度、流动度和保水性来解决上述问题。目前市场上发泡 剂制造成本较高，现有发泡技术制成的泡沫稳定性差， 泡沫不均匀 。 ( 3 )泡沫混凝土的强度随着引入泡沫而产生的孔隙 率的增加而降低，引入泡沫越多，孔隙率越大 ，容重越 小 ，其轻质 、保温、隔音的性能就越明显 ，但强度下降 幅度也越大，所以泡沫混凝土的特性是 以强度降低为代 价的 。要使 其强度 与其特殊 性能 之 间平衡 ，也就 是说 要 在降低容重的前提下，最小限度地降低泡沫混凝土的强 度。提高泡沫混凝 土的强度可 以考虑选择适宜的配合 3 9 一 水 利 水 电 施 工 2 0 1 5 第1 期 总 第1 4 8 期 比 ；掺合料 采用 适 宜 的 颗 粒级 配 ；使 用 高 效 减 水 剂 并 控制适宜的低水灰 比；采用优质高效发泡剂 ；采用纤 维 增强 和有 机类 外加 剂 复 合 ；加 强 泡 沫 混凝 土 的早 期 养 护 ，优化 养护制 度 、加 强 早 期 保 水 ；减 小 泡 沫 混 凝 土 的收 缩 、掺加适 量 的 膨 胀 水 泥 、憎 水 剂 ，防止 开 裂 和 吸水 。 ( 4 )成 品保护措施 。泡沫混凝土按换填厚度浇筑完成 后，因其强度较普通混疑土低，且采用垂直浇筑 ，回填 土方时注意 以下事项 ： 1 )泡 沫 混 凝 土强 度 小 于 0 6 MP a时 ，禁 止 回填 普 通 土 。 2 )在进行泡沫混凝土顶面回填土方施工前 ，侧面回 填土方 的顶面不得低于泡沫混凝土顶面 。 3 )泡沫混凝土层浇筑完成后 7 d内，严禁直接在泡沫 混凝土顶面行驶车辆和其他施工机械。路面施工必须在 顶层泡沫混凝土养护 7 d以后 进行 。 4 )如 果 在 泡 沫 混 凝 土 内有 后 埋 管 线 ，则 在 开 挖 沟槽时 应 对钢 筋 网进 行 切 割 ，防止 大 范 围 破 坏钢 筋 网 。 4 2 质量检测项 目 ( 1 )泡沫混凝土在施工 过程中，应分别进行 湿密 度 、力学性能抽样检测 ，检测结果不合格 ，不得进行 下一道工序施 工。现 浇泡沫 混凝土质 量检 测项 目见 表 3 。 表 3 现 浇泡沫混凝土质量检 测项 目 检查 检验 序号 合格标准 备注 项 目 数量 1 湿密度 设计值 士 1 O 一 日两次 施工 中取 样 ， 2 8 d 抗 6 5 k N m。 0 8 M_P a 龄期满 2 8 d抽检。 2 每 4 0 0 m 3 连续分布的成型 压强度 5 5 k N m。 7 0 6 MP a 浇筑体不足 4 0 0 m 3 也应 检验 一次 ( 2 )泡沫混凝施工 浇筑 每层 硬化 后 ，应分别对 顶 面 高程、平面位置、平面尺寸进行检测，检测结果不合格， 不得进行下一道工序施工 。 4 3 质量检测成果 泡沫混凝土质量检测成果见表 4 。 表 4 泡沫混凝土质量检测成果 检测项 目 设计标准值 检测次数 最大值 最小值 平均值 备注 6 5 k N m 6 5 1 0 6 6 9 6 5 6 7 湿密度 5 5 k N m。 5 5 1 0 2 4 5 9 5 5 5 7 6 5 k N m0 O 8 MP a 6 0 8 5 0 8 2 0 8 4 抗压强度 为 2 8 d 强度 5 5 k N m。 O 6 MP a 2 4 0 6 6 O 6 2 O 6 4 由表 4可见 ，焦 东路 路桥 连接段 的泡沫 混凝 土 的湿 密度和抗压强度均合格，满足设计要求；泡沫混凝土硬 化后经仪器测量，其平面位置、顶面标高和体形尺寸均 满足设计和相关规范要求。 5 结束语 南水北调焦作市区焦东路 的路桥连接段 采用泡 沫 混凝土作为道路路基 ，是 中国水利水电第 十一T程局 地基 处 理工 程 中的首 次 应 用 。该 低 密 度 泡 沫混 凝 土 的 强度能较好地控制在设计要求的范围内，并具有 良好 的压缩性能 ，经济 、实用。焦东路公路桥通车半年来 ， 运行 情 况 良好 ，表 明采 用泡 沫 混 凝 土 充 填搭 板 基 础 达 到了预期 目标，为类似工程 的基础处理堤供 了一种新 的借鉴经验 。 ( 上接 第 3 2页) ( 4 )丙乳砂浆抹面收光后，表面触干即要立即采取湿 草袋覆 盖进 行 湿 养 护 7 d ，然 后 进行 自然 养 护 2 1 d才 可 承载 。 ( 5 )丙乳砂浆养护结束后，应涂刷一层丙乳净浆。 3 5 丙乳砂浆施工效果 由于施工因素和气候条件而造成工程缺陷需要修补。 工程 中采用丙 乳水 泥砂浆 在 闸底板 、消力池 等部 位进 行 施工 ，后经过压水试验检测，渗透系数小于设计指标 ， 工程质量得到设计单位及业主的充分肯定。 4 0 4 结束语 丙乳砂浆具有一定的抗压、抗折和黏结强度，良好 的抗渗性能 ，同时具有较好的抗冻性；由于所设置试验 站的检测能力有限，修补砂浆变形性能 ( 自生体积变形、 干缩变形等 )的试 验欠 缺 ；施 工 过程 中 ，严格 按 照施 工 工艺把好每一道关，经过修补，闸底板、消力池等部位 的表 面质量 达到设计要求 。