淺談碾壓混凝土路面的施工技術與路面斷板的防治

李汶霖

[關鍵詞]碾壓路面;技術;斷板;防治

一、碾壓混凝土路面的發展

早在第一次世界大戰前后,一些歐洲國家已經有人碾壓修筑了水泥混凝土路面(如丹麥、德國、比利時等),但是,由于設備條件的不完善和施工技術的成套性差,難以保證良好的工程質量,路面平整度等問題未能得到很好的解決,制約了碾壓混凝土路面的發展。直到上個世紀80年代,振動壓路機和大型瀝青攤鋪機等強力筑路機械的發展,為保證碾壓混凝土路面的施工質量奠定了基礎,世界許多國家紛紛投入力量加強碾壓混凝土路面的研究開發,碾壓混凝土路面施工技術進入了空前的發展階段。我國也是上世紀80年代初開始進行碾壓混凝土路面的研究。當時進口的大型瀝青攤鋪等機械還比較少,即使擁有這些機械的單位一般也不愿用來鋪筑碾壓混凝土路面,只能采用人工或小型機械施工,路面質量難以提高。隨著高等級公路的迅速發展,進口的高密實度攤鋪機、振動壓路機等大型設備越來越多,國內的一些筑路機械生產廠家也紛紛研制或引進技術生產施工機械,因此公路工程單位的大型機械保有量迅速增加,從而為我國高等級公路碾壓混凝土路面施工中采用高密實度攤鋪機等大型機械創造了條件。交通部組織交通部公路科學研究所和各省的交通廳等單位進行了碾壓混凝土路面成套技術的研究,從材料、施工技術、抗滑技術、接縫技術等方面進行了系統的研究,在路面平整度、抗滑及接縫等方面取得了突破性的進展,初步形成了高等級公路碾壓混凝土路面施工成套技術。

二、路面平整度的關鍵技術

1.適宜的碾壓混凝土稠度指標和集料級配。適宜于大型機械化施工的集料最大粒徑20mm、砂率35%~47%的集料合成級配和“半出漿”改進VC值40±5s的稠度設計指標。

2.保持稠度穩定性。通過對造成稠度波動原因的分析和試驗,研究提出了包括料場管理、拌和機選擇、材料計量、外加劑選擇等保持稠度穩定性的措施。

3.提高攤鋪均勻性。定性和定量研究了減少攤鋪過程中離析的措施及影響攤鋪預壓密實度均勻性因素,提出了通過“拌和—運輸—攤鋪”系統分析選擇適宜的攤鋪速率等保證攤鋪作業的連續性、提高攤鋪均勻性的技術措施。

4.增大預壓密實度。通過對碾壓混凝土路面成型機理和攤鋪機性能的試驗和分析,提出了保證攤鋪后預壓密實度85%以上的攤鋪機選型要求和熨平板工作參數的選用原則。

5.保證碾壓的均勻性。通過理論分析和現場試驗從選擇合適的壓路機型號與參數(自重10t~12t,振頻30Hz以上、振幅1mm以下)、適宜的碾壓工作段長度、碾壓次序與工藝參數等方面提出了保證碾壓均勻的關鍵技術。

三、抗滑技術

以前由于路面平整度問題一直沒有得到很好的解決,碾壓混凝土路面一直停留在低速交通階段,路面防滑問題相應部很突出。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。

為了解決碾壓混凝土路面抗滑這一關鍵技術,“八五”攻關中對自然裸露、灑水加速裸露、緩凝裸露、嵌壓、硬性刻槽等抗滑處理方法進行了施工方便性、施工經濟性的比較,并對各種抗滑處理方法路面抗滑能力的衰變規律進行預測。結果表明,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的滿足要求。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.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,已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(一次攤鋪成型)。

2.其他等級公路,可不做任何處理,依靠通車后行車的作用逐漸形成宏觀構造,必要時可采用限速研磨措施,加速裸露進程。采用以上 兩項技術基本上可以解決碾壓混凝土路面的抗滑問題。

四、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的差異,因此在接縫技術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,對碾壓混凝土路面的微縮應力、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6m~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。

采用上述接縫技術和施工技術,基本上可以解決碾壓混凝土路面的接縫問題。

五、路面斷板的原因

1.基層施工產生的原因。(1)在基層施工不平整時,會致使面板產生較大的彎折應力,當其大于面板的抗折強度時,混凝土路面就會產生斷板。(2)在基層施工強度不均勻時,強度好和強度弱的交接路段也會產生混凝土路面斷板。(3)基層施工中溫度的影響。

2.面層施工中的影響。(1)配合比計量不準,拌和混合料不均勻,混凝土的強度就會不均勻,路面就會在強度較弱的地方產生斷板。當水灰比控制不準時,混合料干濕也不均勻,路面的不均勻收縮導致斷板。(2)切縫的時間不合理,過早切縫會使骨料脫落,過晚在板自身薄弱的位置出現不規則的斷裂。(3)北方晝夜溫差超過10℃時,溫度的變化路面形成斷板。(4)養生不好,混凝土水分蒸發過快,造成斷板。

六、斷板的防治措施

1.預防措施。(1)實驗證明,路面的彎曲值約70%的因素是路基不實,路基的強度的好壞直接影響到路面的正常使用,必須按規范壓實路基。壓實過程中,土層中水的含量應嚴格控制,應比最大含水量略大1%~2%。(2)在石灰土基層中的石灰含量應確定達到最大強度,石灰與土要拌和均勻,含水量和配合比得到很好的控制,才會避免基層自身的干縮裂縫。(3)加強養護,特別是早期應采用覆蓋草袋,灑水養生。(4)嚴格控制原材料的質量和數量。

2.防治措施。(1)細裂縫(小于0.5mm)一般只采用環氧漿液或甲凝灌漿液灌壓。(2)中裂縫(0.5mm~1.5mm)用環氧漿液灌壓后,在裂縫兩側最小間距25cm處垂直縱縫切出整齊的矩形槽,槽深為板厚的1/3,槽內跨裂縫布置20鋼筋扒釘,間距45cm。為使扒釘嵌入原混凝土板中,在裂縫兩側20cm處各鉆5cm深孔,孔內灌環氧砂漿。結硬前將扒釘插入,硬化后在涂刷YJ-302型混凝土界面劑,然后用膨脹細粒混凝土將矩陣槽填平、抹面、拉毛、養護。(3)寬裂縫(大于1.5mm)采用環氧砂漿灌壓后,在裂縫兩側最小間距25cm處,垂直縱縫切出整齊的矩形槽,槽深為板厚的2/5。在槽底沿裂縫兩側在切出寬5cm、深4cm的凹槽,填充環氧砂漿,填平后大槽坑內布設鋼筋網,底層平行縱縫為14、間距10cm,上層垂直縱縫為8、間距20cm。涂刷YJ-302型混凝土界面劑澆筑膨脹細粒混凝土,按要求抹面、拉毛、養護。

以上論述了我國已具備發展碾壓混凝土路面的設備和施工技術條件。同時,也對路面斷板的原因及采取的防治措施做了分析。在我國高等級公路迅速發展的今天,水泥資源豐富的形勢下,碾壓混凝土路面施工成套技術作為修筑水泥混凝土路面的一種新的技術途徑,將具有良好的推廣應用前景。□(編輯/李舶)