浅谈泡沫混凝土在建设工程中的特性及应用

摘 要：随着人类对环境保护问题的重视和国家对建筑节能的拉动，泡沫混凝土这一集新技术、环境保护、资源合理利用为一身的产品前景将会十分广阔。基于泡沫混凝土的物理特性，具有轻质性、流动性、耐久性、易施工性等明显特征，近年来浙江省内泡沫混凝土技术逐步应用于道路拓宽、台背回填、隧道空腔回填，软基处理、塌方抢险等工程领域中，并取得了良好的效果。通过充分认识泡沫泡沫混凝土的本质、特性、工艺流程，相关案列的实施，证明泡沫混凝土是一种技术应用条件十分卓越的工程填料。

关键词：泡沫混凝土概念 制备 特性与应用

中图分类号：TV331文献标识码： A

1 泡沫混凝土的概念

泡沫混凝土是通过发泡机和发泡剂用机械方式充分发泡，并将泡沫与水泥浆或其他外掺材料按一定的比例充分均匀混合，然后经过发泡机的泵送系统进行现浇施工，经自然养护所形成的一种含有大量封闭气孔的轻型填筑材料。许许多多大小不等的气孔和气孔壁组成的结合体，气孔由泡沫 图1-1 漂浮在水中的泡沫混凝土 在料浆中形成并在硬化过程中固定在砼中，孔间壁系由水化产物、未反应的材料颗粒和孔间壁内的孔隙组成。这些气孔及气孔壁的组成成分、性能决定了泡沫混凝土的物理性能。

2 泡沫混凝土的制备

泡沫混凝土的制备包括两项技术，即发泡技术(包括发泡剂)和成型技术。前者有赖于高效的发泡剂和发泡机械，后者则有赖于与特定的发泡剂相匹配的成型或浇注方法。目前泡沫混凝土的制备方法是混凝土拌合与发泡同时进行的方法，即混合搅拌法。

图1-2 泡沫混凝土制备过程（预制泡混合法）

3 泡沫混凝土特性分析

泡沫混凝土具有轻质性，其干体积密度一般为300～1800kg/m3，相当于普通粘土砖的1/3～1/10，普通水泥混凝土的1/5～1/10左右，也低于一般轻集料混凝土。在泡沫混凝土内均匀分布着大量的独立闭合胶质气泡，气泡膜是一种具有较强韧性的物质，气泡之间互不通水，从而使其材料密度可以控制在200～1800 kg/m3之轻质范围。因此，采用泡沫混凝土填筑路堤或空洞可以大大减轻构筑物承受之荷载，有利于控制桥台背部填筑高度，节约公路建设占地面积；同时，也减少建筑物或构筑物对地基的压力，从而降低路堤地基处理要求，可以节约工程费用，而且有利于缩短工期。

泡沫混凝土低弹减震性好，一般自重可减轻1/3-2/5，有效降低了构筑物的地基承载力要求，从而提高泡沫混凝土构筑物的抗震性能。同时，泡沫混凝土的多孔性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。

泡沫混凝土固化后的自立性好，泡沫混凝土由于使用水泥作为固化剂，通常在水泥初凝后就会开始固化自立，固化后对挡土结构物几乎没有推挤力或土压力，因而可进行垂直填筑。

泡沫混凝土具有良好的流动性，可通过管道泵送，实现垂直高度100米、水平距离500米的远距离输送。同时具备易施工性，施工占地小，制作点和浇注点分离，不需机械碾压，不需震捣，作业面小。

泡沫混凝土强度可以调节，在组成、配比和制备工艺相同的前提下，泡沫混凝土抗压强度与绝干密度之间具有良好的相关性。通过检测泡沫混凝土湿密度，进而控制泡沫混凝土绝干密度，从而达到控制泡沫混凝土抗压强度的目的。组成是影响泡沫混凝土强度的首要因素，通过调整水泥的种类、掺量和气泡含有率，泡沫混凝土的强度可在0.3-5.0Mpa的范围内调节。

泡沫混凝土还具有防水、耐久性、隔热、隔音、环保等综合性能。泡沫混凝土具有相对独立的封闭气泡及良好的整体性，其透水系数为10-5cm/s量级，吸水率较低，使其具有一定的防水性能。泡沫混凝土属水泥类材料，具有与水泥砼材料同等的耐久性。泡沫混凝土含有大量的气泡，其气泡体积含有率可达40-70%，导热系数小，具有良好的隔热、隔音效果及抗冻融性能。泡沫混凝土所需原料为水泥和发泡剂，发泡剂大都接近中性，不含苯、甲醛等有害物质，避免了环境污染和消防隐患。同时，泡沫混凝土具有良好的气孔结构，可以起到良好的隔音效果，大大减少了噪声污染，有利于改善公路周边噪声环境。

4 泡沫混凝土工程适用性

泡沫混凝土具有轻质性、密度和强度可调节性、直立性、良好的施工性等综合特性，是能应用于工程实践的最重要因数。通过工程实践及相关案例，充分展现了泡沫混凝土技术的实用和优越性。泡沫混凝土在公路行业的应用可以分为新建路堤填筑、拓宽工程、地质灾害治理及预防、采空区、岩溶区路堤病害治理、隧道工程病害治理、加固工程等六类工程项目。

4.1以减轻荷重或土压，可用于：

1)新建、改建公路桥台背路基换填，可有效解决软基路段预压不充分遗留的工后沉降问题，如嘉绍跨江公路通道南岸接线滨海新城高架桥桥台台背换填、09省道塘栖路口至宏环岛整治工程加宽桥桥台台后泡沫混凝土工程。

2)道路扩建中的加宽路基填筑，可更好解决新旧路基差异变形问题，并可节省征地、避免拆迁。对于受征地限制路段，外立面可以采用直立墙。如绍诸高速与上三高速连接段拼宽工程，即大量采用了现浇泡沫混凝土加宽路基。

3)山区陡峭路段、地质灾害处理、工程抢险的路基填筑，可避免高填高挖带来的施工技术难题，并可节约土地、保护自然地理地质环境。如诸永高速公路台州段一标山体滑坡治理工程，杭新景高速公路千岛湖支线塌方抢险工程等。

4)用于地下大跨度结构工程的覆土减荷，如北京国家体育场边缘的成府路隧道覆土、北京奥运地铁支线森林公园站折返线区间隧道覆土，均采用了泡沫混凝土来降低结构的上覆荷重，确保了结构安全。

4.2利用泡沫混凝土的自流平特性，用于空洞及狭小空间充填，可避免常规填料充填不到位不饱满的缺陷。采空区、岩溶区、建筑基坑、隧道垮塌形成的空洞及地下管线周边空隙，均可采用现浇泡沫混凝土进行回填。如诸永高速公路金华段乌竹岭隧道冒顶坍塌回填，黄衢南高速衢州段路面塌陷地质灾害处理等。

5 结束语

通过工程案例，泡沫混凝土这一新工艺已逐步被大家熟悉和认可，并且也越来越广泛应用于工程实践中，社会经济效益显著。泡沫混凝土工作原理、基本特性及其工程设计与施工成套技术的掌握是该新工艺推广应用的前提。特别是对深厚软土地区、山区公路高填方、高挡墙、高桥台、滑坡、地质灾害等复杂路段的应用进行动态管理，进一步完善设计、施工，将这新技术更加成熟的广泛应用于工程各领域中。

（孔云单位：绍兴市嘉绍跨江大桥南接线投资有限公司； 李富有、封亮单位：浙江华恒交通建设监理有限公司；张万虎单位： 中铁四局嘉绍大桥经理部）

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