輕質泡沫混凝土在橋梁臺背回填中的應用研究
在車輛荷載、結構自重、自然因素作用下，橋梁與道路同時發生沉降，由于橋梁與路基、路面的組成材料不同導致兩者剛度、強度、脹縮性等存在差異，兩者剛度突變很大，導致兩者的沉降量有很大差異。同時橋頭連接位置受力時易形成應力集中，車速與車輛本身的抗振性能等一些因素，促使道路沉降量遠大于橋梁的沉降量，加大造成差異沉降，使得路面形成臺階或顯著縱坡變化，導致行車時發生橋頭顛簸跳躍現象，這種現象幾乎每座橋梁存在，只是跳車程度輕重的差別。處治橋頭跳車病害花費巨大的費用和造成負面的社會影響。
處治橋頭跳車的主要工程措施有：通過提高路基填土的剛度如提高壓實度、地基處理、設置橋頭搭板、換填硬質的砂礫材料、回填輕質填料減少地基附加應力、增設土工加筋材料減少橫向變形等措施來提高路基壓縮模量等措施減小差異沉降。
泡沫輕質混凝土是一種能夠有效解決強度與變形問題的新型輕質環保填筑材料。
2 輕質泡沫混凝土概述及工藝原理
泡沫輕質混凝土是通過氣泡機發泡系統的有效物理手段將發泡劑用機械方式充分發泡，將發泡劑與水溶液制備成泡沫群，按一定比例加入到由水泥基膠凝材料、水、組分集料、摻合料和外加劑等按一定的比例混合制成的漿料中，經過發泡機的泵送系統進行現澆施工或模具成型，經混合攪拌、經過物理化學作用硬化而成的一種含有大量封閉氣孔的較其他土工材料容重較輕的新穎材料。沫泡輕質混凝土的材料組分決定它具有如下物理性質和工程特點：
（1）其密度可以通過調節氣泡、水、固化劑等的含有率控制調節大小，泡沫混凝輕質土干體積容重一般在3～16 k N/m3，和水泥混凝土、水泥穩定碎石、路基填土和粉煤灰相比相當于1/5～1/8左右，具有容重小，質量輕的特點，可減輕橋臺背路基的整體荷載。
（2）拌和物具有良好的流動性，不含粗骨料，通過高壓管道進行遠距離泵送施工，可實現800米的遠距離輸送，施工速度快，制作點和澆筑點可以分離，施工措施費低，對周圍環境干擾小，不受施工現場地形、交通限制，機動性強，只需使用簡單的機器可實現自動化作業。
（3）泡沫輕質混凝土凝結固化后壁立性強，對周圍結構物無推擠作用，橋臺受到的側向土壓力為零，與橋臺后填土相比減少了橋臺土壓力，橋臺受側向土壓力為零，由此引發的橋臺病害較少。
抗壓強度可通過配合比設計可調大小，通過調整泡沫輕質混凝土組成成分的比例使得強度控制在 0.6～25 MPa 的范圍內。在滿足上覆荷載應力作用下，填筑沫泡輕質混凝土自身變形非常微小或基本不變形。
（4）施工占地小，拌和物通過管道泵送，所需原料為水泥和起泡劑，起泡劑為中性，不含苯、甲醛等有害化學物質，混合料組分無毒無害，施工過程中也無跑帽漏滴，避免了對環境的污染。用于山區斜陡坡路段填筑，可以避免高填深挖對環境的破壞，對周圍環境無污染。
泡沫輕質混凝土吸水性較小，相對獨立的封閉氣泡及良好的整體性，使其具有一定的防水性能，耐久性增強。
與高分子材料相比，泡沫輕質混凝土屬于水泥類材料，耐久性、耐熱性及抗油污能力強，具有與水泥制品同等的耐久性，與主體工程同壽命周期工作。
（5）一般橋臺后填土需要機械壓實，在靠近橋臺部位壓路機壓實空間有限，經常發生壓實不足或遺漏，強行壓實會撞擊橋臺損害橋臺，泡沫輕質混凝土澆筑施工，具有自密性，消除了臺后填土不密實導致的沉降問題。
（6）泡沫輕質混凝土固化后的自立性，對陡坡路段及鄰近建筑物放坡不足路段可以不需設置擋墻等支護措施，確保安全，可以減少填筑土方放坡需要的工程用地，節約土地資源，減少了征地面積，節約征拆費用。同時避免了斜陡坡地形填筑存在的路基穩定性問題，確保工程安全，綜合造價低。
3 橋梁臺背回填施工過程及其控制要點分析
3.1 泡沫輕質混凝土施工工藝流程
橋梁臺背回填泡沫輕質混凝土的施工流程：發泡劑和水進入發泡裝置同時壓入壓縮空氣發泡+添加劑和硅酸鹽水泥和水混合攪拌 混合攪拌 高壓泵送澆筑
3.2 泡沫輕質混凝土橋梁臺背回填施工工藝過程
3.2.1 橋臺臺背回填泡沫輕質混凝土路基開挖及支立側面模板
根據河床斷面圖和橋梁總體布置施工圖進行開挖放樣，先開挖近橋頭的 15 m，完成澆筑后再進行遠離橋頭段 的施工。陡坡段應開挖寬大于 2 m 臺階，臺階橫坡按 1%向內控制，對開挖的松散基底應夯打密實，開挖過程中應確保施工安全，應在及時澆筑泡沫輕質混凝土根據橋梁接線邊線的控制樁點支立側面模板，采用型鋼做豎向構件支撐模板，模板接縫處不錯臺不漏漿。泡沫輕質混凝土澆筑表面整體平整，線形順暢，并確保外觀整潔，也可預留鋼筋外貼石材。
3.2.2 橋臺臺背回填泡沫輕質混凝土路基鋪設碎石底層和土工布土質臺階開挖完成及側模板支立后，基底應夯打密實后，鋪筑 30 cm 厚的碎石墊層，碎石粒徑規格為1～3 cm，含泥量應符合施工規范的要求?；缀退槭瘜臃謩e進行夯打密實，在碎石基層頂、側面和斜坡面上鋪設一層土工布，土工布之間的搭接寬度不小于 10 cm，并在泡沫輕質混凝土頂面反包 1.0 m。
3.3.3泡沫輕質混凝土的拌和輸送及澆筑
按泡沫輕質混凝土施工工藝流程配置攪拌泡沫輕質混凝土，通過高壓泵進行輸送澆筑施工。通過增減水泥和氣泡群的含量來調整容重和控制強度。一般臺背回填的泡沫輕質混凝土容重為 5 k N/m3，按 0.8 MPa 控制其設計強度。
根據施工現場情況確定泵送距離，一般不超過 200 m。
3.3.4 泡沫輕質混凝土施工要點
臺背路堤底面縱、橫向應分段做成水平臺階狀連接，以便于施工。根據已有經驗，泡沫輕質混凝土施工時一次澆筑的最大厚度一般不超過 1 m，最小不小于0.25 m。通常10h 以內泡沫輕質混凝土可以凝固結硬，可進入下一層澆筑。澆筑施工后應進行薄膜或土工布保水養生，養生時間至少 7d，泡沫輕質混凝土澆筑施工要避免雨天施工。
泡沫輕質混凝土路堤沿縱向在 10 m設置橫向沉降縫，縫寬 2 cm，縫間用瀝青板填隔。
泡沫輕質混凝土自密實性很好，施工時不需要振搗和碾壓。
在泡沫輕質混凝土設計頂面需要設置鋼筋網，用于加強泡沫輕質混凝土整體性和表面的抗裂性能。
泡沫輕質混凝土強度達到設計強度或大于 0.8 MPa 后，方可施工路面結構層。
3.4 泡沫輕質混凝土質量控制及檢測
3.4.1 泡沫輕質混凝土原材料控制
發泡劑不采用動物蛋白類發泡劑，采用界面活性類發泡劑，對環境應無污染，發泡劑制作的泡沫應細密，在 0 ℃ 以上的環境溫度，發泡劑不應出現離析現象。標準氣泡群密度應在( 50 ± 5)kg/m3，標準氣泡柱靜置 1 h 的沉降距不應大于 5 mm，泌水量不應大于25 m L，經消泡試驗確定的濕密度增加率不應超過 10% ，發泡劑所制作的泡沫輕質混凝土的標準沉降率不超過3% 。
泡沫輕質混凝土采用 42.5 級普通硅酸鹽水泥 P.Ⅰ, 水泥進場應檢驗合格證和生產日期，檢驗頻率為每 50 t檢驗 1 次。水泥品質應符合 GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》規范的要求。
泡沫輕質混凝土采用的F 類Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰，應符合GB/T 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》國家規范的要求。
3.4.2 泡沫輕質混凝土配合比
泡沫輕質混凝土強度的首要影響因素和主要來源是水泥， 因為泡沫混凝土常溫養護居多，且又大量摻入泡沫，過少的水泥用量會造成強度不足，這就需要加大其水泥配比。但為了保證泡沫輕質混凝土較低的干容重，盡量降低水泥配比。泡沫輕質混凝土的配合比應分為初步計算配合比、基準配合比、實驗室配合比、施工配合比四個設計階段就行，泡沫輕質混凝土配合比設計需要提前經試驗檢驗后方可使用。
3.4.3 泡沫輕質混凝土配合比抗壓強度
按照《普通混凝土力學性能試驗檢測方法標準》（GB 50081-2012）規定的檢測要求對泡沫輕質混凝土的強度進行檢測，檢測頻率按照每10 m3取一組衛檢測對象，檢測強度應不小于設計實驗值。
4 結語
泡沫輕質混凝土在公路橋梁橋臺臺背回填土中的實踐表明，泡沫輕質混凝土具有輕質密度大約為土的 1 /3應用于橋臺路基回填工程，能有效減輕路堤自重，減緩沉降，需加強對工程測驗的長期觀測，為泡沫輕質混凝土橋臺后路基回填沉降控制提供進一步的試驗依據。
對泡沫輕質混凝土施工過程中原材料和制泡設備和配合比的嚴格控制，有助于成品的質量得到保證，泡沫輕質混凝土填筑無需壓實，具有自流性，凝結快，無側向壓力、剛度大變形小、壓縮性低、流動性好、耐久性好、強度高和優良的環保性、固化后壁立性強等工程特點。
用于臺背回填可以減少路基變形，減少地基附加應力引起的地基沉降，減少放坡需要的工程用地，且環保、經濟、耐久，能夠從一定程度上消除橋頭跳車，全壽命周期成本降低，用于臺背回填減少了后期養護成本，提高行車舒適度，同時減少了整治橋頭跳車病害的費用，具有良好的經濟效益和社會效益。
泡沫輕質混凝土廣泛應用于塌方工程快速搶險、高填方路堤擋墻、路基加寬等工程中。在空洞充填、軟基處理、工程搶險、基坑及管線回填具有良好效果。
國內采用泡沫輕質混凝土回填橋梁臺背的工程實例較少，需要對填筑方案和施工過程不斷進行新的探索，總結了新的實踐經驗，使泡沫輕質混凝土回填橋梁臺背的技術日臻完善。
【標準規范】
【會議培訓】
第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協會建筑固廢利用分會年會
2025第二十一屆全國商品混凝土可持續發展論壇暨2025中國商品混凝土年會
【咨詢服務】
預拌混凝土質量追溯研究
高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢
課題研究
研發中心建設
[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等
【建材“雙碳”業務】
低碳膠凝材料研發與制備
復合摻合料和再生復合摻合料研發與制備
建筑垃圾處置與資源化利用
建筑垃圾再生砂粉應用技術
建筑垃圾再生輕粗骨料技術
碳化再生骨料制備技術
【期刊著作】
《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書
《預拌混凝土企業標準化試驗室建設指南》圖書
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