作者：张彬 编
城市桥梁快速化施工日益显著， 苏州 G312 与 G524 节点工程为城市互通改扩建工程，桥梁与道路顺接的台背设计为轻质泡沫混凝土。泡沫混凝土是种新型混凝土工艺材料，与加气混凝土略有差别，泡沫混凝土是通过发泡机的发泡系统将发泡剂用机械方式充分发泡，然后按照一定比例加入制备好的水泥浆或混凝土中搅拌均匀，输送至施工部位浇筑成型，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的轻质混凝土。泡沫混凝土与粉煤灰等轻质填料相比，具有独立闭合胶质气泡， 轻质无水平推力， 同时
其施工方便快速、 成本较低、 可塑性强、可以填筑异形结构、硬化后具有一定强度等特点， 尤其适用于公路桥台回填、 软基处理、狭小空间路基填筑等工序快速化施工。本文针对本工程台背快速化填筑施工，尤其是场地空间约束和新老搭接等特点，通过多次试验研究分析主要影响参数，建立最佳的泡沫混凝土配合比设计，以期对混凝土的生产和质量管控提供参考。1 原材料选取针对本项目桥台填筑用泡沫混凝土，设计为泡沫混凝土路床湿容重为6.5kN/m 3， 28d 抗压强度≥0.8MPa； 泡沫混凝土路基湿容重为 6.0kN/m 3， 28d抗压强度≥0.6MPa； 流动度均为 180±20mm。强度、 容重及流动度决定了泡沫混凝土使用性能，本配合比通过确定泡沫混凝土的干密度，而实现泡沫混凝土的使用性能的目的。经检测比选，所用原材料符合 《泡沫混凝土应用技术规程》 （JGJ ∕T 341-2014）中相关规定，具体使用材料情况如下。
①水泥：无锡天山 P· O42.5 硅酸盐， 实测密度 ρ=3080kg/ m 3， 符合《通用硅酸盐水泥》 （GB175- 2007）规范。②水泥发泡剂：杭州恒和高分子材料有限公司生产的 WF- 600 型水泥发泡剂 （公路专用），实测发泡剂密度为940kg/ m 3，符合 《泡沫混凝土标准》（JG/T 266- 2011）附录 A 的要求， 推荐发泡倍数为 60 倍。③拌合用水： 就近采用河水 （苏州市相城区黄埭荡河）， 经检测符合《混凝土用水标准》 （JGJ63- 2006）规范。2 配合比设计2.1 泡沫混凝土技术参数技术参数的确定是泡沫混凝土配合比设计的成功与否的关键。本文以泡沫混凝土路床 （0cm~80cm）设计参数为依据， 展开分析泡沫混凝土配合比设计。2.1.1 干密度干密度是泡沫混凝土物理性能指标，也是泡沫混凝土独立性的基础， 更是混凝土配合比设计的核心，围绕其展开。《泡沫混凝土应用技术规程》 （JGJ ∕T341- 2014）第 4.2.4 条规定， 泡沫混凝土配合比宜按设计所需干密度配制。根据路床设计参数， 查阅 《公路工程泡沫混凝土应用技术规范》 （DB33/T 996- 2015）附录 E 泡沫混凝土容重试验值对比表，选择干密度等级 A06，确定干密度为6kN/m 3。2.1.2 强度台背填筑泡沫混凝土注重抗压强度和抗冲击强度，紧紧围绕设计干密度和28d 抗压强度≥0.8MPa 标准，略提高3% ～5% 富余强度， 达到轻质、 稳定的目的。2.1.3 水泥配比水泥作为泡沫混凝土的固化剂， 常温养生条件下水泥初凝形成超固化状态，适量的水泥与大量泡沫形成封闭独立空间，达到低密度、高强度的填筑材料， 选取 100% 水泥干物料。2.1.4 水料比 （水灰比）泡沫混凝土主要按照水与干物料的质量比，干物料只采用水泥，即为水灰比，水的用量不仅满足水泥水化热的自身需求， 又要满足搅拌浇筑施工的需要，达到浇筑容易， 成型稳定的目的。
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2.2 泡沫混凝土设计思路根据泡沫混凝土配合比设计的关系式：ρ 干＝SaMc （1）ρ 干：泡沫混凝土设计干密度（kg/m 3）， 根据设计参数取 600；Sa： 泡沫混凝土养护 28d 后， 干物料总量和成品中非蒸发物总量所确定的质量系数， 普通硅酸盐水泥取 1.2；
Mc： 1m 3 泡沫混凝土的水 泥 用 量（kg）；则： 计算泡沫混凝土的水泥用量：Mc＝ ρ 干Sa＝600kg/m3/1．2=500kg/m3Mw=φMc （2）
Mw： 1m 3 泡沫混凝土的用水量 （kg）；φ： 基本水料（灰）比， 一般按照施工流动性进行调整， 取 0.5～0.6；则： 计算泡沫混凝土用水量：
其中 K 为富余系数，由发泡剂质量、制泡时间、 泡沫加入浆液的损失等确定，对于发泡半衰期合格，稳定性良好的发泡剂， 一般取 1.1~1.3；则： 1 m 3 泡沫混凝土的泡沫添加量：
其中 β 为发泡剂稀释倍数；则： 1 m 3 泡沫混凝土的发泡剂用量：
从经济性及泡沫混凝土强度、 容重、流动性等方面综合考虑，以计算得基准配合比为基础，保持水胶比、 富余系数、发泡剂稀释倍数等指标不变，调整水泥用量，根据上述设计思路得到以下 3 组泡沫混凝土配合比 （见表 1）。2.3 泡沫混凝土相关指标试验方法通过施工模拟选择区域作为试验点，验证所配制泡沫混凝土是否满足生产需求，按 照 《泡 沫 混 凝 土》 （JG/T266- 2011） 第 7.3.3 条规定检测泡沫混凝土 28d 抗压强度，按照 《泡沫混凝土应用技术规程》 （JGJ∕T 341- 2014） 附录B、 附录 C 规定的试验方法， 对泡沫混凝土流动度、湿容重进行检测及切割分析气泡分布状态。2.4 试验结果及分析2.4.1 泡沫混凝土性能检测结果要配制合格的 A06 泡沫混凝土， 首先其流动度要满足现场施工需要，其次该泡沫混凝土的湿容重和强度也是决定是否选择该配合比的重要因素。现对1- 3 号 3 套泡沫混凝土配合比相关性能进行检测，得到以下相关检测数据（见表2）。1- 3 号配合比 28d 抗压强度均能够达到设计强度的 1.1 倍。2.4.2 试验结果分析①泡沫混凝土流动度试验结果分析通过对 3 组配合比流动度试验对比发现， 3 组配合比流动度均能满足设计要求， 即 180±20mm。大面积施工根据天气等环境因素，适当添加外加剂或调整用水量的方法，来修正其流动度。增加用水量既降低了水泥浆的稠度，又减小了泡沫在水泥浆体中的均匀分布的阻力，从而使泡沫混凝土具有更好的流动性；反之可以降低泡沫混凝土流动度。
②泡沫混凝土湿容重试验结果分析本项目泡沫混凝土主要用于桥台填筑， 利用泡沫混凝土容重轻、 强度高、 流动性好及独立性等方面的优势，大大降低了桥台位置软土地基荷载，同时减小了对挡墙的水平推力，也增强了吸收路面冲击能力。泡沫混凝土良好的流动性，自流填充等特点，可以充填至台背各个狭小空间，减少微差沉降有效的防止桥头跳车现象。因此泡沫混凝土湿容重是本项目泡沫混凝土的重要控制指标之一。通过试验对比发现， 1 号及 2 号配合 比 湿 容 重 明 显 大 于 设 计 容 重6.5kN/m 3， 3 号 配 合 比 湿 容 重 为6.6g/cm 3， 与设计值接近。考虑到该泡沫混凝土的使用部位，湿容重能够明显影响路基底原地面的受力状态，因此从容重方面考虑， 3 号配合比更适合。③泡沫混凝土抗压强度试验结果分析为保证现场施工混凝土强度，室内试配泡沫混凝土时，配制强度一般比设计强度高 10% 。本次试验三组配合比强度 均 高 于 设 计 强 度 的 1.1 倍 ，即0.88MPa。在满足配制强度的前提下， 从经济性角度出发， 3 号配合比的泡沫混凝土成本优势明显。影响泡沫混凝土强度的主要因素有： ①水料比， 水料比与泡沫混凝土强度成反比关系，其强度随着水胶比的增大而减小； ②容重， 容重越大的泡沫混凝土其强度越大，而容重又与引入气泡即加入发泡剂的数量有直接关系，容重越小引入的气泡越多。因此可以通过调整水料比和引入气泡数量的方法，修正泡沫混凝土强度。
泡沫混凝土一般采取 “水下灌注” 法浇筑，避免泡沫混凝土堆积改变气孔分布， 同时初凝后受到外力干扰， 初凝固化后气泡出现破裂现象，减弱独立防水性能， 采取分块分层浇筑， 单次浇注时间控制在水泥初凝时间以内完成；上下层的浇注间隔控制在水泥终凝后，人行踩踏无痕为参考标准。3 结论在公路桥梁建设过程中泡沫混凝土可应用于立式路基、 路提、 减荷换填、 软土层换填、 桥台填充、 桥背填充、 桥面减荷填充等领域， 可有效降低高填方段、 隧道、 地下连续通道等的回填荷载， 降低地基应力， 减小地基差异沉降， 吸收路面冲击能量， 有效解决软基路堤的桥头跳车、道路拓宽以及高寒地区路堤隔热保温等问题， 增大道路工程的稳定与安全系数。同时还可以降低工程造价，减少维修费用。泡沫混凝土作为绿色环保特殊材料，在公路工程软基处理、桥台减荷填筑、 软土层换填、 孔洞填充及狭小空间浇筑等工序施工中， 可充分发挥其自防水、密度轻、流动性好、具有一定强度等优点。本文针对公路施工特点， 对 3 组泡沫混凝土配合比的容重、 流动度、 强度进行检测，并考虑经济成本， 选择性能适合公路工程施工的 3 号配合比，通过现场施工验证，该泡沫混凝土各项性能均达到快速化施工设计的预期效果。