轻质泡沫混凝土在桥梁台背回填中的应用研究
在车辆荷载、结构自重、自然因素作用下，桥梁与道路同时发生沉降，由于桥梁与路基、路面的组成材料不同导致两者刚度、强度、胀缩性等存在差异，两者刚度突变很大，导致两者的沉降量有很大差异。同时桥头连接位置受力时易形成应力集中，车速与车辆本身的抗振性能等一些因素，促使道路沉降量远大于桥梁的沉降量，加大造成差异沉降，使得路面形成台阶或显著纵坡变化，导致行车时发生桥头颠簸跳跃现象，这种现象几乎每座桥梁存在，只是跳车程度轻重的差别。处治桥头跳车病害花费巨大的费用和造成负面的社会影响。
处治桥头跳车的主要工程措施有：通过提高路基填土的刚度如提高压实度、地基处理、设置桥头搭板、换填硬质的砂砾材料、回填轻质填料减少地基附加应力、增设土工加筋材料减少横向变形等措施来提高路基压缩模量等措施减小差异沉降。
泡沫轻质混凝土是一种能够有效解决强度与变形问题的新型轻质环保填筑材料。
2 轻质泡沫混凝土概述及工艺原理
泡沫轻质混凝土是通过气泡机发泡系统的有效物理手段将发泡剂用机械方式充分发泡，将发泡剂与水溶液制备成泡沫群，按一定比例加入到由水泥基胶凝材料、水、组分集料、掺合料和外加剂等按一定的比例混合制成的浆料中，经过发泡机的泵送系统进行现浇施工或模具成型，经混合搅拌、经过物理化学作用硬化而成的一种含有大量封闭气孔的较其他土工材料容重较轻的新颖材料。沫泡轻质混凝土的材料组分决定它具有如下物理性质和工程特点：
（1）其密度可以通过调节气泡、水、固化剂等的含有率控制调节大小，泡沫混凝轻质土干体积容重一般在3～16 k N/m3，和水泥混凝土、水泥稳定碎石、路基填土和粉煤灰相比相当于1/5～1/8左右，具有容重小，质量轻的特点，可减轻桥台背路基的整体荷载。
（2）拌和物具有良好的流动性，不含粗骨料，通过高压管道进行远距离泵送施工，可实现800米的远距离输送，施工速度快，制作点和浇筑点可以分离，施工措施费低，对周围环境干扰小，不受施工现场地形、交通限制，机动性强，只需使用简单的机器可实现自动化作业。
（3）泡沫轻质混凝土凝结固化后壁立性强，对周围结构物无推挤作用，桥台受到的侧向土压力为零，与桥台后填土相比减少了桥台土压力，桥台受侧向土压力为零，由此引发的桥台病害较少。
抗压强度可通过配合比设计可调大小，通过调整泡沫轻质混凝土组成成分的比例使得强度控制在 0.6～25 MPa 的范围内。在满足上覆荷载应力作用下，填筑沫泡轻质混凝土自身变形非常微小或基本不变形。
（4）施工占地小，拌和物通过管道泵送，所需原料为水泥和起泡剂，起泡剂为中性，不含苯、甲醛等有害化学物质，混合料组分无毒无害，施工过程中也无跑帽漏滴，避免了对环境的污染。用于山区斜陡坡路段填筑，可以避免高填深挖对环境的破坏，对周围环境无污染。
泡沫轻质混凝土吸水性较小，相对独立的封闭气泡及良好的整体性，使其具有一定的防水性能，耐久性增强。
与高分子材料相比，泡沫轻质混凝土属于水泥类材料，耐久性、耐热性及抗油污能力强，具有与水泥制品同等的耐久性，与主体工程同寿命周期工作。
（5）一般桥台后填土需要机械压实，在靠近桥台部位压路机压实空间有限，经常发生压实不足或遗漏，强行压实会撞击桥台损害桥台，泡沫轻质混凝土浇筑施工，具有自密性，消除了台后填土不密实导致的沉降问题。
（6）泡沫轻质混凝土固化后的自立性，对陡坡路段及邻近建筑物放坡不足路段可以不需设置挡墙等支护措施，确保安全，可以减少填筑土方放坡需要的工程用地，节约土地资源，减少了征地面积，节约征拆费用。同时避免了斜陡坡地形填筑存在的路基稳定性问题，确保工程安全，综合造价低。
3 桥梁台背回填施工过程及其控制要点分析
3.1 泡沫轻质混凝土施工工艺流程
桥梁台背回填泡沫轻质混凝土的施工流程：发泡剂和水进入发泡装置同时压入压缩空气发泡+添加剂和硅酸盐水泥和水混合搅拌 混合搅拌 高压泵送浇筑
3.2 泡沫轻质混凝土桥梁台背回填施工工艺过程
3.2.1 桥台台背回填泡沫轻质混凝土路基开挖及支立侧面模板
根据河床断面图和桥梁总体布置施工图进行开挖放样，先开挖近桥头的 15 m，完成浇筑后再进行远离桥头段 的施工。陡坡段应开挖宽大于 2 m 台阶，台阶横坡按 1%向内控制，对开挖的松散基底应夯打密实，开挖过程中应确保施工安全，应在及时浇筑泡沫轻质混凝土根据桥梁接线边线的控制桩点支立侧面模板，采用型钢做竖向构件支撑模板，模板接缝处不错台不漏浆。泡沫轻质混凝土浇筑表面整体平整，线形顺畅，并确保外观整洁，也可预留钢筋外贴石材。
3.2.2 桥台台背回填泡沫轻质混凝土路基铺设碎石底层和土工布土质台阶开挖完成及侧模板支立后，基底应夯打密实后，铺筑 30 cm 厚的碎石垫层，碎石粒径规格为1～3 cm，含泥量应符合施工规范的要求。基底和碎石层分别进行夯打密实，在碎石基层顶、侧面和斜坡面上铺设一层土工布，土工布之间的搭接宽度不小于 10 cm，并在泡沫轻质混凝土顶面反包 1.0 m。
3.3.3泡沫轻质混凝土的拌和输送及浇筑
按泡沫轻质混凝土施工工艺流程配置搅拌泡沫轻质混凝土，通过高压泵进行输送浇筑施工。通过增减水泥和气泡群的含量来调整容重和控制强度。一般台背回填的泡沫轻质混凝土容重为 5 k N/m3，按 0.8 MPa 控制其设计强度。
根据施工现场情况确定泵送距离，一般不超过 200 m。
3.3.4 泡沫轻质混凝土施工要点
台背路堤底面纵、横向应分段做成水平台阶状连接，以便于施工。根据已有经验，泡沫轻质混凝土施工时一次浇筑的最大厚度一般不超过 1 m，最小不小于0.25 m。通常10h 以内泡沫轻质混凝土可以凝固结硬，可进入下一层浇筑。浇筑施工后应进行薄膜或土工布保水养生，养生时间至少 7d，泡沫轻质混凝土浇筑施工要避免雨天施工。
泡沫轻质混凝土路堤沿纵向在 10 m设置横向沉降缝，缝宽 2 cm，缝间用沥青板填隔。
泡沫轻质混凝土自密实性很好，施工时不需要振捣和碾压。
在泡沫轻质混凝土设计顶面需要设置钢筋网，用于加强泡沫轻质混凝土整体性和表面的抗裂性能。
泡沫轻质混凝土强度达到设计强度或大于 0.8 MPa 后，方可施工路面结构层。
3.4 泡沫轻质混凝土质量控制及检测
3.4.1 泡沫轻质混凝土原材料控制
发泡剂不采用动物蛋白类发泡剂，采用界面活性类发泡剂，对环境应无污染，发泡剂制作的泡沫应细密，在 0 ℃ 以上的环境温度，发泡剂不应出现离析现象。标准气泡群密度应在( 50 ± 5)kg/m3，标准气泡柱静置 1 h 的沉降距不应大于 5 mm，泌水量不应大于25 m L，经消泡试验确定的湿密度增加率不应超过 10% ，发泡剂所制作的泡沫轻质混凝土的标准沉降率不超过3% 。
泡沫轻质混凝土采用 42.5 级普通硅酸盐水泥 P.Ⅰ, 水泥进场应检验合格证和生产日期，检验频率为每 50 t检验 1 次。水泥品质应符合 GB175—2007《通用硅酸盐水泥》规范的要求。
泡沫轻质混凝土采用的F 类Ⅰ级或Ⅱ级粉煤灰，应符合GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》国家规范的要求。
3.4.2 泡沫轻质混凝土配合比
泡沫轻质混凝土强度的首要影响因素和主要来源是水泥， 因为泡沫混凝土常温养护居多，且又大量掺入泡沫，过少的水泥用量会造成强度不足，这就需要加大其水泥配比。但为了保证泡沫轻质混凝土较低的干容重，尽量降低水泥配比。泡沫轻质混凝土的配合比应分为初步计算配合比、基准配合比、实验室配合比、施工配合比四个设计阶段就行，泡沫轻质混凝土配合比设计需要提前经试验检验后方可使用。
3.4.3 泡沫轻质混凝土配合比抗压强度
按照《普通混凝土力学性能试验检测方法标准》（GB 50081-2012）规定的检测要求对泡沫轻质混凝土的强度进行检测，检测频率按照每10 m3取一组卫检测对象，检测强度应不小于设计实验值。
4 结语
泡沫轻质混凝土在公路桥梁桥台台背回填土中的实践表明，泡沫轻质混凝土具有轻质密度大约为土的 1 /3应用于桥台路基回填工程，能有效减轻路堤自重，减缓沉降，需加强对工程测验的长期观测，为泡沫轻质混凝土桥台后路基回填沉降控制提供进一步的试验依据。
对泡沫轻质混凝土施工过程中原材料和制泡设备和配合比的严格控制，有助于成品的质量得到保证，泡沫轻质混凝土填筑无需压实，具有自流性，凝结快，无侧向压力、刚度大变形小、压缩性低、流动性好、耐久性好、强度高和优良的环保性、固化后壁立性强等工程特点。
用于台背回填可以减少路基变形，减少地基附加应力引起的地基沉降，减少放坡需要的工程用地，且环保、经济、耐久，能够从一定程度上消除桥头跳车，全寿命周期成本降低，用于台背回填减少了后期养护成本，提高行车舒适度，同时减少了整治桥头跳车病害的费用，具有良好的经济效益和社会效益。
泡沫轻质混凝土广泛应用于塌方工程快速抢险、高填方路堤挡墙、路基加宽等工程中。在空洞充填、软基处理、工程抢险、基坑及管线回填具有良好效果。
国内采用泡沫轻质混凝土回填桥梁台背的工程实例较少，需要对填筑方案和施工过程不断进行新的探索，总结了新的实践经验，使泡沫轻质混凝土回填桥梁台背的技术日臻完善。
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和尾矿泥浆处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
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