論我國發展碾壓混凝土路面的技術條件

劉 璐,劉 剛

(1.龍建路橋伊哈公司;2.黑龍江省龍建路橋第三工程有限公司)

1 設備條件

1.1 拌和設備

根據國內外經驗和試驗研究結果,路面碾壓混凝土的拌和必須采用強制式拌和機,水泥、水及砂石材料的計量精度達到現行施工規范規定精度即可。這一要求與普通水泥混凝土路面基本一致。

碾壓混凝土的稠度對水的變化非常敏感。研究結果表明,混凝土的稠度及其波動是影響碾壓混凝土路面平整度的主要因素,而造成混凝土稠度變化的主要原因是混凝土單位用水量的變化,也就是加水量和砂石材料含水量的變化。對于一般拌和機,加水量的控制還是比較準確的,最大的問題就是砂石含水量變化時能否及時檢測并自動修正砂石和水的用量。從這個意義上講,應推薦帶有自動檢測砂石含水量的拌和機,或配備附加的快速砂石含水量測定系統。從我國目前引進或國產的一些大型拌和設備來看,這一要求是可以達到的。在實在無法滿足這一要求時,采用增加砂石含水量的檢測頻率、及時人工調整的方法也可在一定程度上解決這一問題。

1.2 攤鋪設備

(1)保證較好的攤鋪平整度。攤鋪是碾壓混凝土路面施工的關鍵工序,是碾壓等后續工序的基礎,只有攤鋪出平整的表面,才有可能得到壓實后平整的路面。為此,要求攤鋪機必須具備工作性能良好的均衡供料系統和自動找平系統。

(2)保證足夠的預壓密實度。超干硬的碾壓混凝土材料經瀝青攤鋪機攤鋪后,必須經過大型振動壓路機的碾壓作用才能密實成型,如果攤鋪后的混凝土過于松散,則在壓路機的作用下勢必會產生推擠,從而破壞路面的平整度;另外,碾壓混凝土路面攤鋪之后,由于壓實的作用,攤鋪后的表面將有一定的沉降,基層的不平整將反映到表面來。當基層的平整度一定時,攤鋪后的密實度越高,壓實沉降量越小(即松鋪系數越小),對攤鋪平整度的破壞越小,壓實后的平整度越好。根據攻關過程中鋪筑的幾條試驗路的試驗,攤鋪預壓密實度應能在 88%以上。

近年來,隨著高等級公路的迅速發展,機械化施工已成為公路建設的方向。為了具備高等級公路的施工資格,各施工單位紛紛從國外或在國內購買大型瀝青攤鋪機等施工機械。

綜合上述情況,將帶有強力熨平板瀝青路面攤鋪機用于高等級公路碾壓混凝土路面施工是完全可能的。

1.3 碾壓設備

碾壓是碾壓混凝土路面施工必不可少的工序,當混凝土的配合比確定之后,硬化混凝土的強度主要取決于混凝土的密實程度,降低1%的壓實度,可造成約0.27MPa的抗折強度損失,可見壓實的重要。而壓實質量的好壞主要取決于壓路機的性能。另一方面,碾壓也是破壞攤鋪平整度、影響最終平整度的關鍵因素。因此,選擇適宜的壓路機是保證路面質量的關鍵因素之一。

根據碾壓混凝土路面施工的特點,壓路機的選型總體原則,一是保證能達到預定的壓實效果;二是對平整度的破壞最小;三是保證路面表面均勻致密。根據這個原則,在對比了多種混凝土路面適宜的主導碾壓機械不同型號壓路機碾壓效果后,認為碾壓應采用自重 10～12t的振動壓路機,振動頻率不低于30Hz,優先選用振動頻率較大(40Hz以上)的壓路機。如有可能,盡量選用雙軸振動、多級振動頻率和振幅、碾壓輪直徑和寬度較大的振動壓路機。

3 施工技術

3.1 提高路面平整度的關鍵技術

碾壓混凝土路面最大的難題是難以達到足夠的路面平整度,這也是多年來制約碾壓混凝土路面發展的主要障礙。

為了攻克碾壓混凝土路面平整度這一世界性難題,首先對路面平整度的影響因素進行了深入、全面的分析,并通過大量的室內試驗和現場試驗進行了研究,提出了如下保證碾壓混凝土路面平整度的關鍵技術。

3.2 抗滑技術

以前由于路面平整度問題一直沒有得到很好解決,碾壓混凝土路面一直停留在低速交通階段,路面防滑問題相應不很突出。但是要使碾壓混凝土路面應用于高等級公路,抗滑問題是必須解決的一項關鍵技術。

采用緩凝裸露法和硬性刻槽法可使竣工時路面構造深度達到規定滿足要求。課題組在對表面構造修筑工藝和解決微觀構造的技術措施深入研究的基礎上提出了碾壓混凝土路面的抗滑處理原則。

(1)對于高速公路和一級公路,應采用緩凝裸露法或硬性刻槽法進行表面處理,以形成要求的路表宏觀構造。當粗集料抗磨光能力達不到現行規范要求時,需做抗滑表層(一次攤鋪碾壓成型)。

(2)對于其他等級的公路,可不作任何處理,依靠通車后行車的作用逐漸形成宏觀構造,必要時可采取限速研磨措施,加速裸露進程。

采用上述研究成果,基本可以解決碾壓混凝土路面的抗滑問題。

3.3 接縫技術

碾壓混凝土路面由于在材料、施工工藝上與普通混凝土有一定差異,因此在接縫設計及施工上亦有其特殊性。“八五”攻關過程中進行了室內試驗、理論分析和現場試驗等,提出了碾壓混凝土路面從接縫設置原則到施工工藝的成套技術,并在以下兩方面取得了突破性進展。

(1)采用碾壓混凝土材料的有關參數和路面板的有關指標,對碾壓混凝土路面板的溫縮應力、溫度翹曲應力、干縮應力及荷載應力進行了計算,并結合試驗路的觀測結果,研究提出了全厚式碾壓混凝土路面縮縫間距的建議值為 6～8m。

(2)在不破壞攤鋪機結構的情況下,研制出縱縫拉桿設置裝置,解決了全厚式碾壓混凝土路面無法設置拉桿的世界性難題。

應用上述接縫設計和施工技術,基本上可解決碾壓混凝土路面的接縫問題。

3.4 其他配套技術

除上述關鍵技術外,在碾壓混凝土材料試驗方法、配合比設計方法、材料物理力學性能、外加劑和粉煤灰應用技術、施工質量檢測等方面也已形成了一系列配套技術。