水泥混凝土路面施工工藝及問題分析

黎 強(qiáng)

(廣西壯族自治區(qū)平南公路管理局，廣西 平南537300)

1 二級公路水泥混凝土路面施工常見工藝問題

二級公路水泥混凝土路面施工，常見板角斷裂破壞、板沿縱向破壞、混凝土板沿縱向施工破壞、斷板破壞、混凝土剝落等病害。病害狀態(tài)如圖1 所示。

圖1 二級公路水泥混凝土路面常見病害

以上二級公路水泥混凝土路面常見的破壞現(xiàn)象，究其原因，主要是施工過程中未能選用合適的施工材料，并在混凝土配合比設(shè)計方面把關(guān)不嚴(yán)，從而影響混凝土的強(qiáng)度。同時，路面混凝土鋪筑施工方面也存在一系列的施工工藝問題。

1.1 材料選用

以某存在板角斷裂破壞的二級公路路面為例，該公路縱橫縫交叉位置的四塊板角中，有兩塊出現(xiàn)了斷裂，這兩塊斷裂板角在來往車輛碾壓作用下，呈網(wǎng)狀延伸破壞。工程施工單位借助鉆芯取樣和結(jié)構(gòu)設(shè)計比對等檢查方法，發(fā)現(xiàn)公路路面所使用的泥結(jié)碎石穩(wěn)定性非常差，地表水從接縫位置滲透到面板下，軟化了泥結(jié)碎石;另外，用于路面結(jié)構(gòu)基層的片石材料，由于尺寸太大，留出了兩縫交叉位置地表水下滲的通道，最終造成板下的不均勻沉降。

1.2 混凝土配合比設(shè)計

某混凝土剝落的二級公路路面，其路標(biāo)出現(xiàn)嚴(yán)重水泥脫落、碎石料出露現(xiàn)象。經(jīng)現(xiàn)場勘察分析，發(fā)現(xiàn)路面混凝土的強(qiáng)度水平不達(dá)標(biāo)，耐磨性差，從混凝土配合比設(shè)計的角度不難發(fā)現(xiàn)，工程施工時所使用混凝土水灰比、集料含泥量、水泥用量偏大。該工程的最大水灰比和最小水泥用量，均大于設(shè)計值，無法全面保證混凝土在平整度、表面抗滑構(gòu)造、抗凍耐磨等方面符合技術(shù)要求。

1.3 混凝土鋪筑

混凝土的鋪筑是確保路面質(zhì)量的關(guān)鍵。某二級公路的路面鋪筑，一方面，路面板的縱向施工縫沒有設(shè)置拉桿，在車輛長期的碾壓作用，以及路面板自重作用下，路面板往兩邊滑移，使得縱向施工縫的寬度越來越大，成為地表水滲透的通道;另一方面，在壓實填方地段路基的時候，沒有考慮到局部區(qū)域不良地質(zhì)的影響，以及對鋪筑碾壓工藝流程把關(guān)不嚴(yán)，使得局部位置的斷板破壞現(xiàn)象極為嚴(yán)重。

2 二級公路水泥混凝土路面施工工藝的應(yīng)用實踐建議

二級公路水泥混凝土路面施工過程中，為避免出現(xiàn)以上路面病害，以及為了提高路面施工工藝技術(shù)應(yīng)用的實效性水平，筆者將以某二級公路水泥混凝土路面工程為例，針對“材料選用”“混凝土配合比設(shè)計”“混凝土鋪筑”等病害的成因，采取科學(xué)合理的工藝手段，切實控制好案例工程的施工質(zhì)量，防治以上病害現(xiàn)象的出現(xiàn)。

2.1 某二級公路水泥混凝土路面工程概況

某二級公路水泥混凝土路面工程K66 +000～K68 +000段，自2013 年11 月29 日開始鋪筑面層，現(xiàn)進(jìn)行基層鋪筑。工程施工現(xiàn)場，在K64 +600 處為水泥混凝土攪拌廠。攪拌廠配置了JS500 型強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)，并提出了以下幾方面的施工技術(shù)指標(biāo)，如表1 所示。

表1 案例路面工程主要技術(shù)指標(biāo)

本工程的路面施工，將嚴(yán)格按照以上指標(biāo)進(jìn)行施工，同時針對常見的二級公路病害現(xiàn)象，擬定周密的施工工藝應(yīng)用方案。

2.2 案例路面工程施工工藝

2.2.1 材料選用

案例路面工程施工主要材料，有水泥、粗集料、細(xì)集料、鋼筋、接縫材料等，應(yīng)根據(jù)工程施工的實際情況靈活選擇這些材料。

1)水泥。在水泥進(jìn)場時，包括化學(xué)成分、物理性能、力學(xué)指標(biāo)等，均為水泥質(zhì)量檢驗的指標(biāo)，可通過混凝土的配合比試驗，掌握具體品種、強(qiáng)度等級水泥所配置混凝土的彎拉強(qiáng)度和耐久性等。本工程屬于二級公路路面施工，通過配合比試驗，最終確定選用礦渣酸鹽水泥，具有快通要求的路段，普通型水泥較為適用。

2)粗集料。二級公路路面施工所使用的粗集料級別，至少為II 級，其吸水率至多為2.0%。常見的粗集料有碎石、碎卵石、卵石、米石，不同類型的粗集料，可選用2～4 個粒級的粗集料進(jìn)行摻配。最終確定選用1～3 粒級碎石、1～2 粒級碎石和米石，而且需要保證粗集料質(zhì)地堅硬和材質(zhì)潔凈。

3)細(xì)集料。二級公路細(xì)集料的等級，至少為II 級，根據(jù)細(xì)集料級配范圍的規(guī)定，該級公路路面細(xì)集料適合選用細(xì)度模數(shù)為2.0～3.5 的中粗砂，而且配合比相同砂的細(xì)度模數(shù)變化范圍，最多只能為0.3。如果細(xì)度模數(shù)的變化范圍超過0.3，則應(yīng)該分類堆放處理。本工程的細(xì)集料，選用天然砂、機(jī)制砂和混合砂，這些細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)均為2.0～3.5 之間。如果選用機(jī)制砂，在配制時，可摻入適量的引氣高效減水劑。

4)鋼筋。鋼筋材料要求順直、無銹蝕、無刻痕、無裂紋、無斷傷，用于制作傳力桿的鋼筋，不能以擠壓方式切斷，需要垂直鋸斷，以保持?jǐn)嗫诘墓鈭A。同時，利用砂輪機(jī)將斷口位置的毛刺打磨掉，形成圓倒角3 mm 左右的規(guī)格。

5)接縫材料。二級公路水泥混凝土路面施工常用的接縫材料主要為脹縫板，而且能夠適應(yīng)混凝土面板的膨脹和收縮，具有較高的復(fù)原彈性和耐久性。而填縫材料主要有常溫施工式填縫材料和加熱施工式填縫材料兩種，前者包括聚酯、硅樹脂類、氯丁橡膠、瀝青橡膠類，而后者包括瀝青瑪蹄脂類、聚氯乙烯膠泥類、改性瀝青類等。本工程對填縫材料在彈性、柔韌性、吸水性、耐酸性、耐堿性等方面具有較高的性能要求，建議選擇加熱施工式填縫材料，并加入適量的耐老化劑。

2.2.2 混凝土配合比設(shè)計

本工程混凝土配合比的設(shè)計，需分為以下6 個步驟:

1)試配強(qiáng)度計算:fcu，0=fcu，k+1．645σ =45 +1.645 ×5 =53.225 MPa。

2)水灰比計算。根據(jù)水泥原材料檢測報告的實測結(jié)果，水泥28 d 的抗壓強(qiáng)度為44.3 MPa，水灰比結(jié)算結(jié)果為:

根據(jù)以上計算結(jié)果，以及二級公路水泥混凝土路面施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可確定C45 混凝土的膠凝材料總量應(yīng)控制在450 kg/m3以內(nèi)，并且水膠比不能＞0.40。

3)單位用水量確定。混凝土單位用水性的確定，需根據(jù)外加劑的性能和混凝土的耐久性要求，最終確定單位用水量為151 kg，同時確定外加劑摻量為1.0%。

4)膠凝材料用量計算。本工程膠凝材料總量為444.1 kg，取值450 kg/m3。另外，粉煤灰、礦粉的摻量分別取15% 和20%，即膠凝材料中的粉煤灰用量為67 kg，礦粉用量為90 kg，水泥用量為293 kg。

5)其他材料用量可借助重量法計算，其中選取砂率41%，假定重量2 400 kg/m3，計算出砂與石的用量分別為737 kg 和1 061 kg。

通過以上的配合比設(shè)計，確定:水泥∶水∶礦粉∶減水劑∶粉煤灰∶砂∶碎石=293 ∶151 ∶90 ∶4.50 ∶737 ∶1 061。

2.2.3 混凝土鋪筑施工

根據(jù)本工程水泥混凝土路面施工的實際條件，可采用三輥軸機(jī)組鋪筑的施工方法。該方法需在安裝模板、拌和混凝土的基礎(chǔ)上，按照以下方法鋪筑。

1)攤鋪。將攤鋪區(qū)域內(nèi)的雜物清除干凈和灑水濕潤，同時，認(rèn)真檢查區(qū)域內(nèi)模板的間隔、高度和支撐等是否能夠滿足攤鋪的要求。在攤鋪期間，則需要由專人用鐵锨拋擲混合料，以減少硂離析的現(xiàn)象，以及在整平時用灰刀鏟除附帶在模板頂面的石子、砂漿等，這樣就能夠避免混凝土表面出現(xiàn)高差。

2)混凝土振搗。攤鋪完混凝料后，以梅花振搗的方式，在邊角位置按照順序均勻振搗。振搗時，一方面要控制每個區(qū)域的振搗時間，防止出現(xiàn)下沉、冒泡、泛漿等;另一方面是調(diào)整振搗器與模板之間的距離，避免振搗器與模板、鋼筋等接觸。

3)三輥軸整平。如圖2 所示。

圖2 三輥軸整平施工現(xiàn)場

以30 m 作為作業(yè)單元，保持振搗工序與整平工序15 min的時間間隔，根據(jù)試鋪效果確定最佳滾壓遍數(shù)。同時，由專人鏟除軸前較高的料位，直至符合平整度要求，然后用刮尺精平飾面和涌旋轉(zhuǎn)抹面機(jī)密實精平飾面，再通過鋸縫、刻槽施工，滿足路面抗滑、耐磨、平整、美觀等要求。

3 結(jié)語

文章通過研究，基本明確了二級公路水泥混凝土路面的施工方法，但鑒于不同二級公路路面工程施工條件和施工要求的差異性，其他工程在參考借鑒本工程施工工藝手段時，還需要根據(jù)工程的實際情況，對以上方法予以靈活應(yīng)用，并在工程施工中不斷補(bǔ)充和完善。

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