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摘要:本文结合杭州大江东基础设施PPP+EPC项目河景路工程实例,对于填高超过3m的桥头路基过渡段无砂轻质泡沫混凝土主要技术特点及施工进行阐述。从使用效果看,轻质泡沫混凝土应用于桥头路基过渡段,有效的控制桥头跳车,缩短施工工期,提高施工质量,具有良好的社会和经济效益。用文中施工经验可供类似工程借鉴。
关键词:轻质泡沫混凝土 桥头处理 施工技术
1引言
泡沫混凝土是将发泡剂产生的泡沫引入砂浆、水泥净浆或水泥一粉煤灰净浆等水泥基材料中,经成型及养护形成的含大量封闭气孔的轻质混凝土。泡沫混凝土具有轻质高强,冲击能量吸收性能好,高流动性,对现有交通干扰少,施工噪音低,施工工期短,施工占地少等优点,是当今重点发展的节能环保型材料。
2工程概况
杭州大江东基础设施PPP+EPC项目河景路工程,为区域内干线路网的重要组成部分,是集聚区内东西向主干路。全线为新建段,设计速度60km/h,采用城市主干路标准,双向六车道,路基宽度50m。
桥头填料在初设阶段进行充分比选,考虑现场环保问题,地材原材料匮乏问题,施工成本等问题,为减少结构物与路基间的桥头跳车现象,填高超过3m桥头路基段采用泡沫混凝土填筑,过渡路基基底换填1m级配碎石。
3主要技术特点
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,并将泡沫与水泥浆均匀混合。现浇轻质泡沫混凝土以水泥为主要胶凝材料,添加一定量的水、外加剂拌合成浆体,再与发泡剂、水、气混合发泡而成的泡沫进行机械混合后形成流态轻质塑性浆料,然后经过发泡机的泵送系统输送入模进行现浇施工,经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的新型轻质材料[1]。具有如下特点:
(1)泡沫混凝土可立模进行垂直填筑,减少拆迁费用、节约土地。
(2)泡沫混凝土的湿容重为6.5~7.5KN/m3,自重轻,减轻构造物背面土压力和侧面土压力。
(3)施工时通过现场拌合设备将经输送软管可将泡沫混凝土输送至施工工作面,自动化作业程度较高。
(4)管道泵送、自流平、自硬化、无需推平、碾压或振捣,且无需养护显著的加快施工进度,缩短施工工期,工作量为200~300m³/工作日。同时现场浇筑施工可以使得泡沫混凝土与主体联结成整体,进一步减少桥台“跳车”现象。
(5)泡沫混凝土的孔隙结构,能够使其具有低的弹性模量,从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。因此,泡沫混凝土相比常规的台背填筑材料,具备更好的减震、抗震效果,极大的提高了行车舒适性。
4泡沫混凝土施工
4.1主要材料要求
(1)水泥是制作泡沫混凝土的主要原材料,一般宜采用42.5级及以上的通用硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥。水泥的各项指标除应符合其产品标准外,还应满足泡沫混凝土的抗压强度、流动度及气泡稳定性等对原材料的要求。
(2)水的选用一般以不影响泡沫混凝土强度和耐久性为原则,可采用饮用水、自来水、河水、湖泊水和鱼塘水,不宜采用油污水,海水,含泥量大的水。
(3)发泡剂效率应满足;稀释倍率≥40,发泡倍率≥20;产生的气泡应均匀、细微。
(4)试验测定的新拌泡沫混凝土静置1h的湿容重增加值不应大于0.5kN/m³,流动度为180mm。
4.2主要施工步骤
(1)配合比确定
通过工程实际应用,在杭州地区土强度等级CF0.8,流动度为180mm的泡沫混凝土,建议施工配合比为:水泥:水:气泡群=380Kg:220Kg:652.4Kg,该配合比在河景路基础设施建工程中得到了良好的应用[2]。
(2)联机调试:设备进场后进行验收检查,经检查合格后进行联机调试。按确定的配合比及输送距离进行联机调试,检测各项工作性能。以保证泵送施工的最佳工作性及稳定性,并在规定龄期内抗压强度达到设计值。
(3)模板。
模板采用普通18mm的胶合板,因泡沫混凝土具有良好的自立性,模板采用简易加固即可,本工程采用6×8的方木间距3m对模板加固。但由于泡沫混凝土在浇筑过程中有良好的流动性,为了防止流体泡沫混凝土溢出,模板之间、模板与地基之间要严密,防治漏浆。
(4)气泡制作方法。泡沫的稳定性对泡沫混凝土的性能、质量、成品率、合格率等起决定性作用,因而要获得优质泡沫混凝土,必须选用能生产稳定性泡沫的发泡剂。大小分布不均的泡沫容易破裂,即泡沫泡径分布均匀有利于泡沫稳定;泡径越大,浇筑稳定性越差,且泡沫混凝土强度越低;此外,泡径越大,泡沫混凝土连通孔越多,保温性也越差,且吸水率增高,导致抗冻性变差。
泡沫混凝土的生产分为预先制泡法和混合制泡法。混合制泡法是把表面活性剂与基料混在一起,在料浆制备的过程中,同时产生泡沫而形成泡状结构的混凝土;混合制泡法所需泡沫须坚韧稳定以承受料浆的压力,直到料浆初凝,以形成孔隙中充满气体的结实骨架。预先制泡法包括基料的制备和稳定泡沫的预制,然后将泡沫融人基料中;预先制泡法生产的泡沫分为湿泡沫和干泡沫两种,泡沫稳定性主要受临近界面压力的影响,其发泡剂用量较混合制泡法少。由于混合制泡法对气泡量的控制较困难,而预先形成方式较容易控制气泡的数量和分布,简单易行,因而运用的最多。
(5)输送。在确保无砂泡沫混凝土,不离析、气泡的稳定性等的前提下,允许泵送最大距离为500m。因此,为保证泡沫混凝土的稳定性,施工时要把输送距离控制在500m以内。泡沫混凝土搅拌完成后的输送,一般采用软管进行泵送[3]。
(6)浇筑。泵送前,应做好管接头的紧固和检查工作,确保接头牢固。泵送过程中,随时检查泵送管的压力和接头的牢固情况,发现压力出现异常时,及时检查并排除故障。地形复杂区域应根据现场情况合理配置机械设备,可采用中继泵进行远距离输送,也可采用分级输送方式进行高扬程输送。泡沫混凝土浇筑时,泵送管出口宜与浇筑面保持较小角度,且埋入泡沫混凝土内不小于20cm。
浇筑过程中停留时间不宜过长,否则容易引起堵管。中间等待时间超过10分钟,宜及时洗管,清洗输送管时必须检查出水口情况,清洗时间宜不小于30分钟。浇筑快至顶层时,利用人工扫平,采用往后直拉的方式拖移浇筑管,以确保泡沫混凝土表面平整并减小扰动,当浇筑层终凝后方能进行上层的浇筑施工。在整个浇筑过程中,应减少对泡沫混凝土拌合物的扰动,并密切注意拌合物的品质变化,不应采用喷射方式进行浇筑。浇筑泡沫混凝土时,由于其自身重量的影响,会产生压缩气泡和消解气泡的现象。因此,浇筑后的泡沫混凝土有时会发生沉降、湿润容重增加。由于这种气泡压缩和消泡的现象随着每层浇筑厚度的增加而加重,所以每层的浇筑厚度不能太厚,但又不能太薄,以免在施工过程中临空面增多,气泡损失率加大。因此,泡沫混凝土每层的浇筑厚度宜控制在0.3-0.8m。由于气泡遇雨会大幅消解,严禁雨天施工。
5结语
传统的市政、公路、铁路工程桥头路基过渡段施工周期长、施工成本高,施工安全质量控制难度大。在满足过渡段施工安全、质量可控的前提下,选择无砂轻质泡沫混凝土填筑施工工艺无论是在工期、经济性、环保等方面具有较大的优势和可操作性,应用范围广阔前景良好。
参考文献
[1]赖有志. 陆京海. 杨军霞. 张童. 现浇轻质泡沫混凝土在屋面工程中的应用[J]. 施工技术(14):79-80,94.
[2]周卫东[1]. 蒯国辉[2], 杨鼎宜[1], et al. 现浇轻质泡沫混凝土的研究和制备[J]. 混凝土与水泥制品, 2005(6).
[3]周扬. 张卓雯. 熊玮. 泡沫混凝土在市政道路工程中的应用[J]. 河南科技, 2015(5):86-87.
作者简介:
1.王平峰(1973-),男,云南曲靖人,工程师,主要从事市政工程项目管理。
2.栾纯立(1990-),男,黑龙江绥化人,工程师,主要从事市政工程施工技术管理。
2.章宵(1996-),男,云南曲靖人,技术员,主要从事市政工程施工技术管理。
3.颜凡新(1983-),男,山东兰陵人,高级工程师,主要从事市政工程施工技术管理。
3.袁晓刚(1983-),男,陕西镇安人,工程师,主要从事市政工程施工管理。