李連志，周憲偉，李德海

(黑龍江工程學院，黑龍江 哈爾濱 150050)

0 引 言

泡沫混凝土是具有閉孔孔結構的輕質多孔混凝土，亦稱泡沫混凝土，屬水泥基材料，是由發(fā)泡劑經稀釋后產生的氣泡群與水泥、水及可選添加材料按一定配比經混合攪拌、澆筑成型、養(yǎng)護而成的。泡沫混凝土具有輕質、高強、低滲透性、高耐久性等特點，多用于采空區(qū)填充、軟基處理、道路加寬、基坑及管線回填等工程中。然而在季凍區(qū)，尤其是黑龍江省泡沫混凝土暫無工程應用實例，這主要是因為針對泡沫混凝土的凍融破壞機理研究的尚不明確。

本文配置的泡沫混凝土進行了浸水飽和凍融循環(huán)試驗，并通過凍融循環(huán)前后的質量及強度變化等，提出了泡沫混凝土在季凍區(qū)的工程應用對策，為泡沫混凝土在季凍區(qū)的應用提供參考。

1 試驗研究

1.1 試件制備

目前，泡沫混凝土主要應用于回填工程中，依據(jù)工程類型和回填部位的不同，泡沫混凝土的重度可在4～14 kN/m3，對應的強度范圍在0.8～5 MPa，本試驗采用表1所列的原材料，針對路基回填用泡沫混凝土分別配置了強度為0.8 MPa，無摻合料和摻加礦粉的兩種試件，制備成100 mm×100 mm×100 mm的立方體試件，進行凍融循環(huán)試驗，具體配合比見表2。

表1 原材料

表2 泡沫混凝土配合比

1.2 試驗方案及儀器設備

為探究泡沫混凝土凍融循環(huán)破壞機理，試驗關注浸水飽后，試件的質量和強度變化。具體如下。

(1)測定試件的初始質量及抗壓強度；

(2)測定試件浸水72 h，飽和后的質量及抗壓強度；

(3)本次試驗凍融循環(huán)溫度范圍設定為-20～20 ℃，每次循環(huán)的時間設定為4 h；

(4)每5次凍融循環(huán)后，測定試件的質量；

(5)凍融至預定循環(huán)次數(shù)后，測定抗壓強度；

(6)取壓碎后試件表面殘片，進行電子顯微鏡分析凍融前后的孔隙結構變化。

2 試驗結果

按照預定試驗方案，進行10次凍融循環(huán)后部分試件出現(xiàn)嚴重破損，完全喪失強度，且與是否摻加礦粉無關，剔除破損嚴重，完全喪失強度的試件，最終完成50次凍融循環(huán)，得出凍融循環(huán)與試件的質量和強度的變化關系，如圖1，圖2所示。

圖1 飽水試件質量隨凍融循環(huán)變化關系曲線

圖2 飽水試件抗壓強度隨凍融循環(huán)變化關系曲線

圖3 未摻加礦粉泡沫混凝土的抗壓強度曲線

從圖3中可以看出，泡沫混凝土經凍融循環(huán)后，質量變化并無規(guī)律可循，強度變化呈現(xiàn)出隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加逐漸減小的趨勢，凍融循環(huán)前屬脆性破壞；50次凍融循環(huán)后表現(xiàn)出類似塑性破壞的特點。

3 結 論

泡沫混凝土經凍融循環(huán)后質量變化并無規(guī)律可循，而抗壓強度是隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加急劇降低的，結合質量與抗壓強度的變化分析認為泡沫混凝土的凍融破壞主要是物理破壞， 破壞特征也從脆性破壞轉變?yōu)樗苄云茐摹?/p>

同時，泡沫混凝土的制備和澆筑的均勻性與連續(xù)性對試件的整體強度影響較大，經歷10次凍融循環(huán)，部分試件出現(xiàn)嚴重剝蝕破壞，完全喪失強度，極有可能是因為在試件成型時其內部既有較多的連通孔隙，從而導致在較少的凍融循環(huán)次數(shù)就出現(xiàn)了破壞的現(xiàn)象。

由此可見，泡沫混凝土在飽水凍融循環(huán)后較易破壞，抑制周圍水對泡沫混凝土的滲透，可大大降低泡沫混凝土的抗凍融性。因此，在季凍區(qū)路基回填結構設計方面，可通過合理地設計排水溝或布置排水管把融水迅速排除，防止融水滲入是很有必要的；同時在填充體銜接面處應加鋪設防滲土工膜或防水卷材等隔水材料防止地下水或融化水滲入泡沫混凝土，將對延長泡沫混凝土的使用壽命極為有利。