淺談水泥混凝土路面的施工與質量控制
馮麗琦
摘 要:針對水泥混凝土路面出現的斷板、開裂、平整度差、厚度不足、裂縫等常見問題進行了分析,闡述其原因,從材料、配合比、施工三方面總結出了有效的防治措施,以期指導實踐,保證水泥混凝土路面的質量。
關鍵詞:水泥混凝土路面,質量問題,原因,配合比
中圖分類號:U416.216文獻標識碼:A
水泥混凝土路面是以水泥混凝土板作面層的路面,是高速公路上最重要的路表結構層,其質量的好壞直接影響高速公路的行駛舒適性、服務水平及其使用壽命,同時水泥混凝土路面質量也反映了高速公路建設中的設計、施工、監理和工程管理綜合水平,在高速公路建設中具有舉足輕重的作用。如何建設表面平整,行車舒適安全的路面,是擺在每一個公路建設者面前的一道難題,也是不斷追求的目標。
1 水泥混凝土路面常見問題及原因
1.1 水泥混凝土路面的開裂、斷板、錯臺路面出現斷板,主要是以下幾種原因:
1)施工期斷板:在滑模攤鋪路面施工時,一般是以下幾方面因素:a.日溫差過大或蒸發量過高,日溫差過大,切縫不及時,溫度應力高于混凝土路面的抵抗拉裂強度,造成斷板。b.基層強度過高,基層裂縫未進行處理,造成基層裂縫反射斷板。2)通車后的錯臺、斷板。a.通車2年內的斷板,一方面是由于路基未完全沉降穩固,路基自然沉降出現斷板。另一方面是基層表面的粗糙度過大,面板收縮時,基層對路面的局部摩擦力過大,使混凝土路面產生過大的拉應力而斷板。b.通車2年~5年內的斷板,則主要是基層穩定性不好,不耐沖刷,路面結構橫向排水不暢,唧泥和淘空基層造成斷板。c.縮縫未插入傳力桿,重車多次碾壓、顛簸,造成板端出現微小沉降,板與板之間出現錯臺。d.路面抗彎拉強度儲備不足,重載車的高速增長是路面斷板的原因之一。
1.2 水泥混凝土路面的平整度差,噪聲高
1)我國水泥混凝土路面技術起點低。采用機械式施工程度低,且時間短,造成水泥混凝土路面施工水平相對較低,設計單位、建設單位等對路面的研究重視程度不夠。2)施工單位配置人員力量弱。技術人員對路面攤鋪的認識不深刻,不能根據不同的施工環境調整攤鋪的各個環節,而是照搬以往成功的經驗。3)基層的平整度較差。建設單位、施工單位對基層平整度重視不夠,造成路面厚度不均,收縮不一致,導致路面平整度較差。4)路面的設計厚度或施工厚度不足。影響路面使用壽命的一個原因,出現“短命式”斷板。國外研究人員認為,在一定范圍內,每增加1 cm厚度,路面使用壽命增加3年~5年。
1.3 水泥混凝土路面表面出現空洞、脫皮露骨水泥混凝土路面脫皮露骨、出現空洞,主要是由以下因素影響的:1)材質問題。2)混凝土坍落度控制不好。施工時出現蜂窩麻面,人工采用混凝土或砂漿修補,易出現坑洞或脫皮露骨。3)施工時遇上下雨天。雨水對未初凝的路面沖刷,出現脫皮露骨現象。
1.4 裂縫
1)硬化前的裂縫。混凝土還處于塑性狀態,由于組成材料的密度不同而發生沉降,內部自由水析出,引起沉降收縮裂紋,這一般發生在抹面層。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時,因段中的水分很快被基層吸收,會引起大的收縮而產生寬而深的裂縫。2)硬化后的裂縫。a.干縮裂縫。因水分蒸發,使干縮產生的拉應力大于混凝土的抗拉強度,從而使混凝土產生裂縫。它的特征是表面開裂,走向縱橫交錯,沒有一定的規律,形似龜紋,縫寬和長度都很小,與發絲相似。b.由于溫度應力而產生的裂縫。這主要是因晝夜溫差太大,而產生較大的溫度應力,由于沒有設置伸縮縫和對混凝土面板進行及時切割,而造成面板拉裂。一般在20 m~40 m范圍內應設置伸縮縫,以防斷裂。c.基層原因而產生的反射裂縫。由于基層的裂縫沒有進行及時處理,而反射到面層,使面層斷裂。d.由于材料不良引起的裂縫。水泥安定性不良引起的裂縫。水及砂中有害雜質對水泥混凝土有腐蝕作用。砂、石材料中的活性材料與水泥中堿產生化學反應,使混凝土結構遭到破壞。面砂漿過厚,易產生收縮裂縫。
1.5 影響混凝土強度的一些原因
1)選用材料不當。2)外加劑對混凝土強度的影響。3)配合比控制不嚴及計量不準確。4)施工操作不規范。
2 提高水泥混凝土路面的施工質量
2.1 加強水泥混凝土路面混合料原材料的選擇
1)水泥主要控制其抗折強度。我國水泥廠家眾多,生產技術良莠不齊,因此,選擇合格的水泥是保證混凝土強度的首要因素。
2)粉煤灰要采用一、二級灰,主要控制粉煤灰中燒失含碳量和細度等指標。3)外加劑的選用是路面混凝土材料科學中的關鍵。合適的外加劑:a.要滿足適應性要求;b.滿足施工混凝土路面所要求的較低水泥用量下的高抗折強度;c.滿足所用的機械施工方式對可施工性質的要求;d.滿足小變形和耐久性要求。4)粗集料主要控制其最大粒徑、硬度以及含泥量和粒形。一般選用火成巖和變質巖,不使用沉積巖,可以保證巖石的強度,進而保證混凝土的抗彎拉強度。5)細集料主要控制砂中含泥量的要求以及細度模數。滑模攤鋪水泥混凝土路面砂的細度模數在2.0~3.5之間,含泥量應小于2%。
2.2 優化水泥混凝土配合比設計
1)減水劑的選用。要配制出高抗彎拉強度、耐久性好的混凝土配合比,就要求混凝土的水灰比較小,因此必須采用高效減水劑,保證混凝土較好的工作性。2)礦料級配的組成原則。砂率的選用由于有比較成功的實踐經驗,目前的理論和經驗數據比較成熟,容易選定。但粗集料一般要采用二級配集料進行摻配,由于粗集料加工的現狀不理想,確定一個相對合理的摻配系數是極其重要的。3)水泥、粉煤灰的路用品質要求。在配合比設計前,對水泥的路用品質進行檢測,如發現問題,及時與廠家進行協商和探討,調整水泥的組分,確保水泥品質的完全合格。粉煤灰則必須達到二級以上,對每車材料必須進行檢測后才能入罐,否則三級以上的粉煤灰對路面的危害極大。4)配合比設計的影響因素的綜合協調。a.粗集料的種類和最大粒徑。碎石和礫石均可施工優質的水泥混凝土路面,但礫石混凝土的最大粒徑不大于20 mm,碎石混凝土應不大于30 mm。b.單位水泥用量。路面混凝土的單位水泥用量不宜過大,過大會使水泥漿量增多,集料之間的嵌鎖力減小,抗折強度提高不明顯,且由于水泥漿量增大會增大干縮變形,影響路面平整度,易產生開裂,且經濟性不好。c.含氣量。目前,規范已要求檢測混凝土的含氣量。
2.3 水泥混凝土路面的施工
1)高等級路面必須采用滑模攤鋪機施工。2)在路面攤鋪前,做好各項準備工作。a.對基層進行清掃、修補;b.準備好攤鋪機行走的基線,確保基線平滑順適,逐樁檢查板厚,并對板厚不合適的位置進行基線微調;c.對脹縫、鋼筋補強位置進行預先標識并提前到位,不因鋼筋的安裝影響攤鋪機的連續作業。3)路面當日開工前,對材料進行含水量檢測,特別是對砂和小碎石的含水量要特別注意。拌和時注意控制混凝土的拌合質量,確保混凝土坍落度的均勻。4)根據天氣情況,如溫度、風速等,對混凝土的出廠坍落度進行微調,確保機前混合料的均勻,根據運距的變化,微調減水劑及水灰比,使混凝土的工作性得到保障。5)攤鋪機在開工前,應調整好振動捧、抹平板等的位置,校核攤鋪機的仰角及平面位置等。施工時,控制振搗倉的料位及機前的料位,并控制行進速度,不宜過快。另外,根據施工后的路面情況,及時調整攤鋪機的振動頻率。6)路面施工后,及時噴灑養護劑,根據天氣情況確定養護劑的噴灑遍數、濃度。路面切縫后,采用保濕養護膜或薄膜覆蓋養生。養生28 d后,開放交通。7)路面縱橫縫的施工。脹縫的設置一般以盡量少為宜。根據當地的溫差狀況及施工時的溫度,設置脹縫的位置。結構物附近必須設置。
3 結語
我認為,水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面各有其優缺點,應根據不同的地域、地質情況,采用不同的路面形式,將更有利于我國高速公路的快速健康發展。
參考文獻:
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