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水泥混凝土路面滑模施工的质量控制
资讯类型:科技前沿 加入时间:2010年7月23日17:29
 
水泥混凝土路面滑模施工的质量控制
    赵淑兰1,金波2,姚佳良3,李连生4
    (1.佛山市南海区路桥建设有限公司,广东佛山 528200; 2.广东清连高速公路发展有限公司;3.长沙理工大学;4.广东冠粤路桥有限公司)
    摘 要:水泥路面主要质量问题或施工质量事故有混凝土强度低、板块厚度不足、断板、平整度差等,这些问题严重影响其使用效果,增加维修养护难度,缩短路面使用寿命,造成不应有的经济损失和社会影响。该文结合施工实际,从水泥混凝土路面的基层、隔离层施工控制、水泥路面滑模施工设备、机具、施工所采用的工艺等方面探讨了滑模水泥混凝土路面施工时强度、平整度、厚度、开裂等问题的质量管理和质量控制。
    关键词:水泥混凝土路面;质量问题;施工管理;质量控制
    加强水泥混凝土路面的质量控制,确保其具有优良的使用品质和服务功能,发挥出最佳的工程投资和社会效益是修建水泥混凝土路面的目标所在。采用正确的施工工艺和严格的施工管理,提高水泥混凝土路面的使用质量,并从原材料的质量管理、配合比设计、具体施工过程中的质量管理诸方面进行质量控制,减少和延缓路面破坏,从而保证行车质量和延长路面使用寿命。
    1 基层、隔离层质量控制
    基层是支承混凝土面层的结构层,又是防裂混凝土路面的基础层,基层质量的优劣直接关系到混凝土面层的质量。碾压贫混凝土常见质量问题有平整度、边部压实、局部离析、混合料碾轮、开裂、基层高程等,施工中应注意以下关键工序控制。
    (1)拌和
    为了保证路面基层的平整度,碾压混凝土拌和应采用间歇式拌和机,拌和设备生产率与摊铺机应相匹配,拌和机应有集料含水量测点装置,同时为保证拌和物配比的稳定性,对各集料要分设料仓及通道单独计量,以确保拌和物质量稳定。拌和时间比普通混凝土要长,一般不小于2 min。
    (2)摊铺
    摊铺是碾压混凝土基层施工的重要环节,是碾压工序的基础,只有摊铺出平整的表面,才有可能在压实后得到平整的基层表面。摊铺机类型、工作参数、摊铺速率、供料是否连续、操作方法等均会影响基层摊铺质量继而影响基层平整度。
    (3)碾压
    碾压工艺是保证基层碾压混凝土平整度的最关键环节。压路机型号及工作参数、碾压段长度、碾压工艺组合与碾压遍数、压路机手的操作水平等对平整度都有明显影响。
    (4)接缝
    工作缝的设置是碾压混凝土路面施工的难点,应充分发挥配套机械的生产效率,增加每个台班的铺筑长度,以减少工作缝,提高整体平整度水平。
    碾压贫混凝土基层与面层之间铺设一层中间层,或称隔离层,隔离层的主要功能是降低面层与基层的结合程度以及减少混凝土变形时层间摩阻力。设置隔离层主要有3种做法:第一种为摊铺沥青类材料;第二种为铺贴薄层类材料,包括铺设土工布、塑料薄膜、油毡等;第三种为喷洒乳液类材料,固化后形成隔离层。工程中具体采用哪种方法应视其路面结构与施工实际情况确定,有关隔离层施工质量控制参见文献[3]。
    2 滑模水泥混凝土路面的质量控制
    2.1 抗折强度指标的控制
    强度是水泥混凝土的主要性能,分为抗压强度、抗拉强度、抗折强度等,路面工程以抗折强度为控制指标。水泥混凝土的抗折强度主要决定于原材料的质量和配合比。
    (1)严把水泥质量关
    在混凝土路面施工中应尽量选用同一厂家在同一时期生产的同一标号水泥、抗折强度高、铁铝酸四钙含量高的水泥。如果水泥一家供应有困难,确需采用不同厂家生产的水泥时,必须注意:1)严格检查生产厂家的水泥产品化验资料(报告单),尤其应注意影响混凝土抗折强度的成分与指标的检查;2)水泥进场时必须采用五联单管理,即水泥进场时运输、接收、使用等环节五道管理签字把关,同时在现场进行水泥细度、凝结时间、体积安定性、强度抽检试验,特别是安定性指标必须进行抽检;3)对不同厂家生产的水泥进行单独配合比试验,即使是同一厂家生产的水泥,由于出厂的时间不同,也要单独进行配合比试验,以保证混凝土满足设计强度要求。
    (2)骨料质量对混凝土抗折、抗压强度的影响
    本项目所采用的粗集料均为碎石。混凝土粗集料种类从岩石成因上可分为火成岩、变质岩和沉积岩。从岩石化学成分上分为碱性石灰岩、玄武岩、大理石等;酸性花岗岩、石英岩等;中性闪长岩等。集料的颗粒形状、级配、矿物成分、表面特征对所配制的混凝土抗折强度、用水量、工作性、界面粘结有较大的影响。粗集料应质地坚硬、耐久、洁净。路面工程集料的分级选择应根据混凝土强度等级确定。
    粗集料的吸水率和含水率取决于集料的孔隙结构、数量和大小,直接影响混凝土的和易性、抗冻性、隔热性、化学稳定性等。空隙率大、吸水率大的集料,不仅其视比重小、干缩系数大,而且其力学强度差,特别是抗冻性很差,吸水率是集料质量的一个间接衡量指标。高速公路水泥混凝土路面所用的粗集料即使没有抗(盐)冻性要求,其吸水率和含水率也不宜大于5%。需特别指出的是,高速公路水泥混凝土路面混合料在搅拌时,不得使用刚刚降雨淋过水的砂石料,一是砂石料计量时,含水率中无法包含流淌的水分,混凝土配合比中加水量失控;二是在正常规定的搅拌时间内,砂石料表面水膜中混合不进水泥,使用超高频振捣棒的滑模摊铺机在振捣施工时,水泥浆的流淌损失相当多,严重降低所施工混凝土路面的弯拉强度。因此要求料场的砂石料堆应搭建至少满足7~10 d用量的遮雨雪和太阳辐射的大篷,防止使用淋水砂石料搅拌混凝土。一般要求岩石的抗压强度值与混凝土强度等级之比不宜小于1.2~1.5。高速公路路面混凝土满足设计弯拉强度5.0 MPa,加上施工保证率为5.75 MPa时,对应混凝土的抗压强度为C40左右。所以粗集料的抗压强度应保证:火成岩不宜低于100 MPa,变质岩不宜低于80 MPa,沉积岩不宜低于60 MPa。碎石压碎指标和对应混凝土强度等级见表1。

高速公路水泥混凝土路面粗集料的抗压强度应≥60 MPa,沉积岩应控制压碎指标在12%以内,无论哪种岩石集料的压碎指标作路面时,均不得大于15%。实践证明,当集料强度过低,风化程度过大,粗集料本身有微细裂缝时,再多水泥和再低水灰比对保障弯拉强度5.0 MPa以上均无效,弯曲断裂破坏将首先从粗集料开始。
    粗集料的针片状含量是颗粒形状问题,规范限制在15%以内,为提高弯拉强度实际工程中宜限制在10%以内。
    含泥量包括石粉含量,对弯拉强度、塑性收缩开裂和干缩有重大影响。必须严格限制在1%以内。根据施工经验,要控制这项指标,必须明确规定雨天不得破碎生产碎石;同时严防砂石料在搅拌站产生二次污染,料场必须硬化,料堆底部应用有胶结材料的基层料或10~15 cm的混凝土来铺筑。
    在相同配合比条件下,普通道路混凝土弯拉强度最高的公称最大粒径为19~31.5 mm,减小公称粒径有利于提高弯拉强度。不同质量、不同级配的混合料,其抗折、抗压强度的差异也很大。但水泥混凝土路面的主要力学指标是抗折强度,它必须符合设计要求。因此在选用骨料及配比上应注意满足下列要求:1)粗骨料的强度应高于混凝土标号的1.5倍,其压碎值不宜大于15%;2)骨料的强度要符合质量要求;3)粘土、淤泥、尘屑、硫化物和硫酸盐、有机质、云母、轻物质及针片状颗粒等有害杂质,要采取高压水冲洗等措施将其控制在1%~3%以内;4)表面特征及颗粒形状要好;粗骨料中薄片状及长针状颗粒应控制在10%以内(细骨料可不加限制);5)颗粒级配要严格重视。这样才容易满足混凝土路面的各项技术指标要求。
    (3)混凝土配合比设计
    配合比设计是确保后续混凝土施工质量的依据,好的配合比设计将使后续施工中的混凝土既能获得设计要求的强度、耐久性和工作性,又具有良好的经济性。具体的配合比设计应根据工地实际所用材料,施工单位的质量管理水平,遵循有关规范标准的规定、方法和步骤进行,通过计算、试配、调整和优化后得出。
    2.2 混凝土路面平整度指标控制
    混凝土路面板的平整度,是使用质量最重要的评价指标。平整度高的路面,不但可以提高通行能力,提高经济效益,而且可以减少对面板的冲击力,从而可以延缓甚至避免错台、唧泥、断裂现象的发生。因而延长路面使用寿命。
    影响平整度的因素存在于施工的各个环节和非施工的协调环节,主要有以下几个方面。
    (1)主要设备。设备的性能即可靠性、稳定性、准确性、可维修性等直接影响到混凝土的生产质量和摊铺质量,对平整度起决定性作用。
    (2)引导线设置。间距过大,挠度变大,水平传感器在中间位置时,板面会出现轻微凹陷;间距过小,水平传感器接触夹线臂的次数增加,接触时摊铺机有轻微浮动,板面会出现凸起。导引线受到干扰,人为的侵扰可使导引线振幅达到2~5 mm,面层误差将超过4~10 mm,导致平整度不合要求。
    (3)混凝土的生产。实践表明,新拌混凝土的品质中对平整度影响最大的是混凝土的一致性(包括坍落度、和易性和匀质性)和工艺性。混凝土的一致性差,无论其他环节做得多好,平整度均无法得到保证。混凝土的工艺性差,可待机时间缩短、施工困难,不利于平整度的保证。
    (4)运输环节。运输的关键作用是保证施工的连续性,保持混凝土的品质。施工连续性差,出现经常性的施工停顿,每次停顿会引起连续式拌和设备生产质量变差,使4 m距离的板面和一处停机位的平整度受到影响。运输条件差会引起混凝土品质的保持能力不足,混凝土出现滑浆、离析或分层现象,混凝土品质的改变使其操作性变差,平整度受到影响。
    (5)布料。布料不均匀,即混凝土堆料过高或过低。堆料过高增加摊铺阻力,严重时会引起机身的轻微摆动和振动,平整度严重不合格;堆料过低会形成凹坑缺陷。布料不一致,即布料的横向坍落度不一致。此时,摊铺参数的任何调整均不利于保证平整度。
    (6)摊铺机的因素。摊铺机的行走装置、振捣捧排列间距、成型装置及抹平板的平整度、平衡度、自由度均影响抹平效果。此外平整度还与摊铺速度、振捣频率、缺陷处理等因素有关。针对上述因素,在混凝土路面施工中,必须通过设备的配套、选型控制、导引线设置、混凝土的生产、运输环节、布料、工艺参数及操作和施工协调综合控制。
    2.3 混凝土路面板厚指标的控制
    混凝土板厚是保证使用寿命的基本指标,混凝土路面板厚主要靠加强检测和提高基层平整度、减少基层标高误差来控制。具体控制办法是:水泥混凝土浇筑前对导线进行检查,通常用拉线法检测,每5 m(纵向)检测1处,每处用小钢尺量测3点(横向)。发现高度不合格时应分析原因,对基层表面进行处理或调整导线标高,直到合格为止。
    混凝土浇筑以后应用钢筋或钢针随时抽捡,发现问题及时处理。
    2.4 混凝土路面接缝质量控制
    对于水泥混凝土路面的接缝应能满足以下要求:首先能长期较好地传递相邻板上的荷载;其次是有利于保障板边、角的施工质量,避免和减少使用中掉边、掉角现象的发生;第三是便于施工,造价经济和外型整齐。
    接缝是水泥混凝土路面特有的薄弱环节,接缝施工质量对水泥混凝土路面使用质量和使用寿命影响很大,因此,必须引起重视。
    混凝土路面接缝质量应从切缝、填缝材料选择、填缝施工等环节控制。在采用滑模摊铺机和三辊轴机组一次摊铺两个车道≥7.5 m的路面上,由于假纵缝和传力杆缩缝切缝深度过浅和切缝时间太迟,会引起一些拉杆和传力杆端部的开裂现象,因此设置拉杆的假纵缝和设有传力杆的缩缝,切缝深度不应小于1/3~1/4板厚,最浅不小于70 mm,最迟切缝时间不宜超过24 h。对于施工纵缝的切缝要求应与横向缩缝相同。在高填方(路基高度≥10 m)路段、桥面、桥头搭板部位的纵向施工缝在涂抹沥青的基础上,还应切缝并灌缝。
    为保证水泥混凝土路面达到预设的使用状态,所用的填缝料必须具备以下特性:
    (1)具有较好的弹性和较高的拉伸率,能适应混凝土板胀缩要求,能有效地防止杂物进入板间缝隙。
    (2)防水性能优异,能阻止路表水进入板下各结构层,避免板底基层和路基浸水软化,产生唧泥等病害,引起面板开裂破坏。
    (3)填缝料与混凝土板的粘结能力强。不至于发生脱粘破坏,导致水分从缝的侧壁渗入板底,或其他杂物挤入缝隙内。
    (4)具有良好的温度稳定性,高温环境下不流淌、低温环境下不脆裂。
    (5)耐久性好。在行车作用和野外恶劣的气候条件下,填缝料应能在较长时间保持良好的使用性能,即具有耐磨、耐晒、耐水及耐酸碱腐蚀、抗老化等性能。
    (6)最好为常温施工式填缝材料。方便施工,不需现场加热和配制,启封即可使用,质量易保证。
    (7)价格适中,对环境和路面无污染,为环保型材料。
    填缝施工时必须做到干净、干燥,填缝料饱满,满足形状系数要求。
    2.5 混凝土路面开裂控制
    滑模摊铺施工中或施工数日或竣工使用数月常出现的裂缝主要表现形式有:1)平行于线路走向的收缩裂缝,常出现在施工当日水泥混凝土初凝时间和终凝时间之间,一般长20~100 cm,出现一条或多条;2)横向裂缝,垂直于线路走向的断板,贯穿横断面;3)纵向裂缝,距纵向缩缝位置50~60 cm,即拉杆端部裂缝处,或面板中部出现纵向裂缝(面板划分不当或路基纵向不均匀沉降引起);4)通车数月出现在行车道上的纵向裂缝,长则数百米。
    引起开裂的原因除材料、施工以外,还与路面结构、路基、基层等有关。
    2.6 养生
    混凝土浇筑后,由于其表面温度高、硬化快、下部反应速度慢、收缩慢,进而形成上干下湿,收缩不匀的结构断面,如果不注意及时养生,易使混凝土表面出现不同程度的裂缝,严重时可引起板块断裂。必须加强早期养生工作,保持混凝土有足够的养生水分。本项目采用早期养护剂养护与切缝后覆盖节水保湿养护膜养护,试验与实践表明当早期采用养护剂养护与切缝后采用节水保湿养护膜养护时,能够减少夏季施工时微裂缝的产生,有利于消除施工期间混凝土断板。
    3 结语
    (1)混凝土路面施工中,应针对主要技术环节和操作工序,严格管理和严格监督,以提高和保证其施工质量和施工进度,力求避免混凝土裂缝和其他缺陷的产生。
    (2)力求培养一支业务素质高责任心强的施工队伍。混凝土路面施工不同于其他路面施工,一旦成型,根本无法返工或补救。而且每一道工序都责任重大,都必须有一定的操作水平。如切缝工序:切出的缝的准确与否,顺直度、深度、切缝时间的掌握等,不但要求有很高的技术素质,而且要具有极强的责任心和吃苦耐劳精神,有时切缝须半夜或凌晨进行。长期施工混凝土路面的,应有一支机械操作熟练、责任心强的施工队伍,这支队伍的主要操作人员应长期保留,不要随意更换,同时也要注意一些必须的业务操作培训,加强管理,提高整个施工队伍的技术水平。
    (3)建立健全各项规章制度、加强细节管理。特别是加强施工质量管理,工序交接,承包责任及奖优罚劣等措施,提高施工人员对工程质量的重视。
    参考文献:
    [1] 姚佳良,袁剑波,林俊.影响路面基层碾压混凝土平整度的因素分析与控制[J].公路,2007(1).
    [2] 王艳,李兴梅.如何避免路面基层混合料离析[J].黑龙江交通科技,2006(2).
    [3] 张起森,姚佳良,等.蜡制养护剂作水泥路面隔离层应用研究[J].公路,2008(7).
    [4] 姚佳良,袁剑波,翁庆华,等.滑模混凝土开裂分析及防治[J].公路,2008(10).
    [5] JTG F30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范[S].
文章来自:中国滑模工程网
文章作者:信息部
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