農村水泥混凝土公路施工的質量控制

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農村水泥混凝土公路施工的質量控制

黃立群（江西吉安市公路局泰和分局，江西 吉安 343700）

水泥混凝土路面的主要優(yōu)點就是抗壓、抗彎、抗磨損性能高，路面的剛度以及擴散荷載能力都非常好，所以廣泛用于農村公路施工中。作者針對農村道路水泥混凝土路面施工技術及質量進行深入分析，提出了保證施工質量的一些控制措施，對農村水泥公路建設具有參考意義。

農村水泥公路；混凝土；工程施工；質量控制

0　前言

在公路施工建設中，水泥混凝土路面本身有著諸多優(yōu)勢，隨著水泥質量的不斷提高、混凝土施工工藝的不斷改進，也使得水泥混凝土道路的質量有了大幅度的提高，在我國農村“村村通”公路的建設中，水泥混凝土路面的覆蓋范圍越來越廣。因此，抓好農村水泥混凝土路面施工的質量控制，提高路面行車的舒適性和安全性，延長混凝土路面的使用壽命，使其工程質量達到設計規(guī)范要求，滿足廣大農村群眾的出行需求，是農村公路施工人員的重要使命。

1　水泥混凝土路面的主要問題

水泥混凝土路面的主要材料就是水泥、水以及碎石或粒料以一定的配比混合而成的混凝土，水泥混凝土路面的脆性很高，其抗變形能力以及抗彎強度等都遠遠落后于瀝青混凝土，其發(fā)生最頻繁的病害就是路面開裂，此外還有斷板、錯臺等。一旦出現(xiàn)了開裂問題，則路面的雨水會大量的流入基層，在車輛荷載作用下會使水泥混凝土道路的基層發(fā)生唧泥現(xiàn)象，如果雨季長期唧泥，基層就會逐漸的被掏空，導致錯臺、斷板問題的出現(xiàn)。而錯臺、斷板又會加速雨水對基層的損毀，從而產(chǎn)生更大范圍的開裂，最終使路面報廢。

1.1水泥混凝土路面裂縫

裂縫是水泥混凝土路面最常見、最普遍的質量病害。產(chǎn)生裂縫的原因很多，有水泥混凝土本身原材料的原因，也有基層的質量、施工環(huán)境溫度及施工工藝等外在原因。簡言之就是各種應力的不利組合，其綜合作用力超過水泥混凝土本身容許抗拉強度而最終導致裂縫形成。

首先，塑性收縮會使水泥混凝土發(fā)生裂縫。水泥在水化過程會使水泥混凝土的體積發(fā)生變化，主要是水泥－水體系的體積減少，這種體積的減縮稱為水泥混凝土的塑性收縮。在水泥混凝土凝結前，水泥混凝土還處于塑性狀態(tài)，一方面由于其組成材料密度的不同而發(fā)生不均勻的沉降收縮；另一方面水泥和骨料在下沉階段如受到鋼筋和其它埋件的局部阻礙、模板移動、基礎沉降等作用時，會使該處水泥混凝土產(chǎn)生拉應力和剪應力，其所在部位就會產(chǎn)生沉降裂縫。此外，對于平面積較大的混凝土，其水平方向的收縮比垂直方向的收縮較為困難，也會導致不規(guī)則的裂紋。在水泥與水發(fā)生反應固化時，水泥水化物的體積會小于水泥和水的體積之和，加上水泥混凝土內部自由水析出，水泥混凝土內部會形成毛細管，毛細管張力會導致水泥混凝土的開裂。還有，若公路的基層未被完全濕潤就澆筑水泥混凝土面層，因其中的水分很快被基層吸收，使得水分迅速減少，內部就會出現(xiàn)濕度梯度，加劇出現(xiàn)塑性收縮裂縫。

其次，溫度應力產(chǎn)生的裂縫。在水泥混凝土強度增大的這段時間，水泥混凝土里水泥的水化反應是一個放熱反應，這種反應將會使水泥混凝土內部溫度升高，產(chǎn)生體積膨脹。在通常溫度范圍內，水泥混凝土溫度上升1℃，每米會發(fā)生0.01mm的膨脹溫度變形，這對大面積水泥混凝土板塊是極為不利的。一般水泥混凝土路面板的內部溫度增高有時可達40～60℃，這使內部水泥混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹，待水化反應減慢以后，水泥混凝土體積將會收縮，因而引起應力變化而使水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。同時，由于水泥混凝土的熱傳導性能較低，若晚上溫度太低或者是施工期間突發(fā)降溫（包括大雨、大雪）等，都會使路面表層的溫度迅速降低，而混凝土內部的溫度一時卻降不下來，這便會使混凝土內外產(chǎn)生較大的溫差。內部膨脹而外部收縮，互相制約，產(chǎn)生很大的拉應力，外部水泥混凝土所受拉應力一旦超過水泥混凝土的極限抗拉強度，板塊就會產(chǎn)生裂縫。

此外，原材料的品質和質量不良也會引起裂縫的產(chǎn)生。例如水泥安定性不良、水泥原料中石灰含量相對過多、水泥熟料煅燒不充分、氧化鈣和氧化鎂以游離狀態(tài)存在等等，這些容易導致水泥在凝結硬化后繼續(xù)水化而產(chǎn)生水化產(chǎn)物，造成硬化的混凝土不均勻體積膨脹將使路面出現(xiàn)龜裂、斷板等。還有施工用水及骨料，如果其中含有有害雜質，則會對水泥混凝土造成腐蝕，使其強度降低，產(chǎn)生早期裂縫。在自然因素和車輛荷載等綜合作用下，這些裂縫會進一步擴展，導致混凝土路面板塊斷裂。

施工時的人工和機械因素也是導致裂縫的產(chǎn)生原因之一。如水泥混凝土拌合時間短、均勻性差；澆筑期間因停電、機械故障、運輸不暢、氣候突變、停料等原因使作業(yè)中斷，而在澆筑時未按施工縫處理，使新舊水泥結合不良和收縮不一致；養(yǎng)生不及時或養(yǎng)護方法不當；切縫時間掌握不準確或切縫深度不足，起不到誘導作用等等。如果鋪筑面板前，對基層的縱、橫向斷裂沒有進行徹底的修復，導致基層的斷裂反射到面層，也會使面層發(fā)生斷裂。還有基層質量不合格，當其產(chǎn)生非擴展性溫縮、干縮裂縫時，也會使面層產(chǎn)生斷裂。

1.2路面磨耗層的掉落

進行水泥混凝土道路的施工時，若各項施工操作不夠規(guī)范，或者是路面的設計強度不符合規(guī)定，水泥混凝土路面在長期車輛碾壓、遭受到硬物撞擊或者是摩擦，則路面的磨耗層會因此而脫落。路面被磨耗最明顯的表現(xiàn)方式就是路面產(chǎn)生了露骨麻面等問題。

1.3路面掉角和接縫破損

在整個水泥混凝土道路中，最為薄弱的部分就是接縫區(qū)域，在這一區(qū)域常常會產(chǎn)生各種類型的病害，主要包括路面掉角、接縫擠碎、拱起、唧泥和板底脫空、錯臺、填縫料喪失脫落等。路面角長期受到脹、縮縫的影響，如果施工縫填料不夠科學合理、填縫料失效，常常會使路表的水順著縫隙下滲，當板下基層排水不暢，或基層材料細料過多，基層材料耐沖刷性較差時，在車輛荷載反復作用下，真空吸力就會使板勺處產(chǎn)生唧泥，板下被沖刷掏空，造成板角應力集中，從而導致路面板出現(xiàn)掉角。

2　質量控制措施

2.1基層施工質量控制

水泥混凝土面層鋪筑在基層上，共同承受車輛荷載作用，因此，設計和施工規(guī)范對基層提出了一定的要求，最重要的是以下兩個方面。

2.1.1基層壓實度

由于農村公路的特點，為充分就近利用建筑材料，路面基層基本上采用級配穩(wěn)定碎石基層結構，施工過程中如果混合料拌和不均勻，易產(chǎn)生粗細顆粒離析現(xiàn)象，如果碾壓機具或碾壓工藝不當，必然影響基層的壓實效果。所以，要求施工單位必須采用集中拌和的方法進行拌料，經(jīng)攤鋪及整型的混合料應立即在全寬范圍內壓實，應使用12t以上三輪壓路機碾壓，每層的壓實厚度不應超過15～18cm，并在混合料含水量等于或大于最佳含水量1%左右時立即碾壓；直線和不設超高的平曲線段，由邊向中碾壓，在設超高的平曲線段，由內向外碾壓，碾壓時均按照先輕后重、先慢后快的原則，一般碾壓6～8遍，使表面無明顯輪跡，路面的兩側應多壓2～3遍，直到滿足規(guī)范規(guī)定要求的壓實度為止。

2.1.2基層的表面平整度

基層平整度直接影響到面層厚度，也是預防混凝土路面面板斷裂的一個重要因素。如果基層表面凹凸不平，不僅會使面板與基層間的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區(qū)，這樣在不均勻片狀區(qū)的邊緣部位和摩阻力集中的區(qū)域就容易形成斷板；另一方面，當基層標高低時，澆筑的混凝土面板就偏厚，而切縫深度又是按正常板厚實施的，這樣在混凝土凝固過程中產(chǎn)生的拉應力的作用下，就會在面板相對較薄的部位產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。因此，要控制好基層的標高，使基層平整度控制在允許偏差規(guī)定值范圍內。

2.2強化水泥混凝土路面的施工管理

2.2.1嚴把原材料進場關

材料質量控制是工程質量控制的基礎，原材料質量的好壞直接關系到后期的施工和工程質量。由于農村公路的特點，決定了農村公路建設所使用的筑路材料都是由施工單位自行采購，采購的材料可能來自不同的供貨商，不同時間批次的原材料，規(guī)格質量都有一定的差別，這些給材料管理使用工作造成很大的難度。為此，各相關單位特別是業(yè)主、監(jiān)理人員要嚴格按配合比設計中的材料要求對外購的水泥、砂石、鋼筋等原材料進行必要的試驗檢驗，合格后方可使用。堅決拒絕和清退不符合產(chǎn)地、規(guī)格、質量的材料，消除來自原材料的質量隱患。

2.2.2施工過程控制

①基層檢驗

在澆筑之前對基層表面進行檢查，需要檢查基層的寬度、表面平整度等是否符合相關的規(guī)范和要求。如有問題及時整修，如果路面損害不大，則不需要處理。路面鋪筑前，需要保證充足的施工機械數(shù)量，還要使作業(yè)面保持濕潤狀態(tài)。

②做好測量放樣

測量放樣是施工的前提和保障，只有對施工場地的情況進行充分的了解和分析才能夠進行科學的施工，保證施工質量。放樣前要對設計圖紙進行仔細了解，設置相應的樁位和中心線等。測量放樣過程中加強對放樣過程的審核，重點核對施工圖紙的分塊線。測量放樣完成后，要對結果進行復核，定時檢查測量工作的漏洞和不足。

③仔細安設模板

水泥混凝土公路施工對模板有特殊的要求，最好使用裝卸方便、長度適中的鋼模。鋼模的長度最好在3m左右，高度應該和面層板保持一致。模板的頂部和混凝土應該保持一致，而模板的底部應該與基層的頂部互相貼合。對模板的低洼處要進行特殊處理，最好使用水泥漿填充、夯實，保證施工質量。模板安裝之后仍需對模板進行仔細檢查，如檢查各連接處的高差是否符合標準，如果不符合標準，需要拆除重裝。如果安裝正確，則需要加強對它們的保護，在內測涂上一層脫模劑或是瀝青，為以后拆卸方便。對于曲線段則需要采用短模板，還要保證模板中點與曲線切點重合。

④混凝土的拌和、運輸、攤鋪和振搗

水泥混凝土在拌和時應合理控制施工配合比，將水泥、碎石料、中粗砂及水等料進行拌和，人工攪拌會受到人工狀態(tài)和心理素質以及工作經(jīng)驗的影響，在攪拌過程中容易出現(xiàn)失誤，導致混凝土配比、攪拌不合理、不科學。采用強制式攪拌機拌和，同時加強拌和時間的管理，能夠取得很好的質量效果。在每天開始拌和前，應按規(guī)定取混合料試樣檢查級配和水泥劑量，按設計要求嚴格控制塌落度；拌和后要對混凝土的成分配比以及含水量進行必要的檢驗。高溫作業(yè)時，早晚與中午的含水量要有區(qū)別，要按溫度變化及時調整。

混凝土拌和后要保證其運輸安全，由于混凝土的成分復雜，運輸?shù)倪^程中易出現(xiàn)蒸發(fā)、離析等現(xiàn)象。如果運輸路面不平整，混凝土運輸過程中顛簸嚴重則很容易發(fā)生離析?；旌狭系绞┕鏊螅瑧⒓吹谷肼凡蹆?，并進行人工攪拌，使之均勻。人工上料時應采用鐵鍬反扣作業(yè)，嚴禁拋擲，防止混合料離析。人工上料后提手持振動棒對混合料呈梅花狀振搗，每處持續(xù)時間不少于30s，移動間距不大于500mm，插入深度宜離基層30～50mm，注意板底、內部和邊角，不得欠振、漏振。振動棒已完成振實部位，要采用振動板縱橫交錯全面提漿振實，每處持續(xù)振搗時間不少于15s，然后采用三軸整平機振動和提漿整平，縱向拖行往返2～3遍。注意不要過振，以免造成面層砂漿過厚，表面強度不足，行車后易磨損露骨。最后，抹面機壓實整面飾面，人工修面，清邊整縫、清除粘漿、修補缺邊，掉角。

⑤做好接縫處理

混凝土路面一般面積比較大，施工時要分段進行，每個區(qū)段完成后，如何銜接成為混凝土路面施工的重點，同時也是薄弱環(huán)節(jié)。如果接縫工作沒有做好將會直接影響到整個工程的施工質量，同時也會影響到公路的后期使用和維護。因此，應特別認真地做好接縫施工。普通水泥混凝土路面每隔500m設置一道脹縫，脹縫應設置補強鋼筋支架、脹縫板和傳力桿。

⑥切縫和刻槽

路面切縫作業(yè)可在混凝土路面澆筑后24h左右進行，當混凝土強度達到設計強度的25%～30%，即可進行切割，以防因溫度應力產(chǎn)生不規(guī)則裂縫?？上仍嚽幸粭l，觀察啃邊情況，注意切縫的深度控制，有傳力桿縮縫的切縫深度應為1/3～1/4板厚，最淺不得小于70mm，無傳力桿縮縫的切縫深度應為1/4～1/5板厚，最淺不得小于60mm，切完后及時灌縫?？滩凼┕r間控制在混凝土強度達到40%左右，根據(jù)氣溫變化控制在3～5d左右為宜。刻槽深度控制在3～5mm，寬度3mm，間距12～24mm。

2.3高度重視后期養(yǎng)護管理工作

完成水泥混凝土路面的澆筑后，并不意味著水泥混凝土道路的施工已全部結束，混凝土的養(yǎng)護管理也是極為重要的一項工作?；炷翝仓瓿珊螅瑸榱吮ＷC路面的濕潤，要及時使用保濕膜、草、土工布、麻袋等進行覆蓋養(yǎng)生。特別要注意前7d的保濕養(yǎng)生，灑水次數(shù)和間隔要嚴格按照規(guī)范要求。薄膜防護至少需要2周，一般養(yǎng)生天數(shù)為14～21d，待混凝土完全凝固后再撤去薄膜。在養(yǎng)生初期要設置告示牌、警示線等，防止人車通行的震動導致路面的開裂。

養(yǎng)護管理的工作內容不僅包括澆筑結束后的養(yǎng)護，還包括公路使用期間的養(yǎng)護：一是要經(jīng)常檢查接縫情況，及時更換老化或者損壞的填縫材料，確保填縫材料始終處于良好的運行狀態(tài)；二是注意保持路面的整潔性，確保路面沒有石子等尖銳硬物，保護路面的耐磨層。

3　結語

水泥混凝土路面在農村公路中得到普遍采用，其具有強度高、穩(wěn)定性、耐久性及平整度好等特點，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。水泥混凝土道路所使用的材料決定了其具有很強的脆性，并且它的變形性能以及抗拉強度也比瀝青混凝土要差得多，容易出現(xiàn)開裂等問題。如果水泥混凝土路面施工質量控制不嚴，將會嚴重影響行車舒適性和安全性，縮短混凝土路面的使用壽命。因此，在水泥混凝土路面施工中必須加強質量控制，嚴格按照設計圖紙和有關技術規(guī)范、標準的要求施工，把施工質量管理貫穿于農村公路建設全過程，確保水泥混凝土路面的質量，不斷滿足廣大農村群眾的出行需求，提高人民生活幸福指數(shù)。

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10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.03.075

黃立群（1973-），男，湖南瀏陽人，助理工程師，主要從事公路施工與養(yǎng)護工作。