碾壓混凝土的特點(diǎn)及其在廣樂(lè)高速公路中的應(yīng)用研究

魏鋒廣東省高速公路有限公司

碾壓混凝土的特點(diǎn)及其在廣樂(lè)高速公路中的應(yīng)用研究

魏鋒
廣東省高速公路有限公司

隨著公路交通量以及汽車荷載的不斷增加，如何建設(shè)更耐久、更長(zhǎng)壽的路面是路面工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究以廣樂(lè)高速公路LM4標(biāo)為例開(kāi)展研究，結(jié)果表明碾壓混凝土可以改善傳統(tǒng)半剛性基層的諸多不足，充分發(fā)揮其功能層的作用并達(dá)到資源節(jié)約的目的。

碾壓；混凝土；配合比；質(zhì)量控制

引言

我國(guó)高速公路建設(shè)長(zhǎng)期呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，而高速公路也同時(shí)迎來(lái)了越來(lái)越多的問(wèn)題。工程實(shí)踐表明[1,2]，越來(lái)越多的新建成公路在通車不久便出現(xiàn)不同程度的路面結(jié)構(gòu)損壞，對(duì)這些損壞的路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)勢(shì)必會(huì)給社會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。隨著碾壓混凝土基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)在在高等級(jí)公路上的應(yīng)用越發(fā)廣泛[1,2]，它在解決重載交通作用下的路面耐久性問(wèn)題上起到了極好的效果。鑒于此，本研究以廣樂(lè)高速公路[2]為對(duì)象，系統(tǒng)的分析了碾壓混凝土基層的優(yōu)越性和設(shè)計(jì)及施工中的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，旨在為高速公路的修建提供借鑒。

1　碾壓混凝土基層的特點(diǎn)

綜合前人研究成果，碾壓混凝土基層的優(yōu)越性具體表現(xiàn)在[1,2]：①?gòu)?qiáng)度和耐疲勞性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的半剛性基層；②對(duì)重載交通的敏感性及抗沖刷性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)半剛性基層；③溫度和濕度應(yīng)力可采用預(yù)切縫的形式釋放，不規(guī)則裂縫現(xiàn)象可通過(guò)預(yù)切縫來(lái)減少，延緩反射裂縫病害；④碾壓混凝土基層的早期強(qiáng)度較高、完整性好，與封層的粘結(jié)緊密，使路面各結(jié)構(gòu)層的整體受力。

2　碾壓混凝土的材料控制與檢測(cè)

本研究以廣樂(lè)高速公路LM4標(biāo)為例，在設(shè)計(jì)和施工中進(jìn)行了反復(fù)比對(duì)研究，最終篩選出的最優(yōu)原材料和配合比設(shè)計(jì)結(jié)果詳見(jiàn)下文。

2.1原材料要求

碾壓混凝土的材料要求為：

（1）水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥或復(fù)合硅酸鹽水泥，并符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的要求；

（2）碎石需要由堅(jiān)硬、耐久、無(wú)風(fēng)化的巖石加工而成，其顆粒形狀接近立方體，粒徑需要符合相應(yīng)的規(guī)格。壓碎值、針片狀含量、泥塊含量、含泥量、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量則需要滿足碾壓混凝土用碎石質(zhì)量技術(shù)要求與檢測(cè)結(jié)果；

（3）石屑應(yīng)堅(jiān)硬、清潔、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)。石屑的質(zhì)量應(yīng)符合碾壓混凝土用石屑規(guī)格，砂當(dāng)量和泥塊含量也應(yīng)該滿足石屑質(zhì)量要求；

（4）河砂需要采用清潔、顆粒較好、級(jí)配穩(wěn)定的天然河砂，不含泥團(tuán)、軟質(zhì)顆粒及其有害雜質(zhì)，海砂不宜使用。實(shí)際檢測(cè)中，砂當(dāng)量、含泥量、泥塊含量、細(xì)度模數(shù)、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量是重要的檢查項(xiàng)目。

2.2配合比設(shè)計(jì)

碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本思想是滿足設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度、工作性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的要求[2]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的指標(biāo)要求為：

（1）強(qiáng)度指標(biāo)以28天抗彎拉強(qiáng)度作為RCC試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)，28天抗彎拉強(qiáng)度3.0MPa。施工過(guò)程中，7天抗壓強(qiáng)度宜按12MPa控制。

（2）工作性以改進(jìn)VC值評(píng)定，宜為25±5 s，剛出料時(shí)改進(jìn)VC值宜取下限，碾壓時(shí)的改進(jìn)VC值不應(yīng)超過(guò)上限。

（3）耐久性，基層碾壓混凝土的水泥用量不宜少于220kg/m3以保證基層碾壓混凝土的耐久性能。

3　廣樂(lè)高速公路的工程實(shí)踐

本研究以廣樂(lè)高速公路LM4標(biāo)為例，開(kāi)展了碾壓混凝土的施工工序和施工過(guò)程的質(zhì)量檢驗(yàn)與控制研究。通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，最最優(yōu)施工工藝要求詳見(jiàn)下文。

3.1拌和及運(yùn)輸要求

材料的拌和過(guò)程需要采用碾壓混凝土采用改進(jìn)型雙拌缸的水穩(wěn)拌和設(shè)備。每臺(tái)產(chǎn)量宜大于400t/h，拌缸長(zhǎng)度不小于6米，以確保碾壓混凝土拌制均勻。拌和機(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室出具施工配合比進(jìn)行拌和，實(shí)際采用的水泥劑量宜增加0.1%～0.5%。拌和的含水率應(yīng)比最佳含水率大0.5%～1.0%。拌和加水到完成壓實(shí)工作的時(shí)間應(yīng)滿足施工氣溫5～10℃時(shí)允許的最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間120min，施工氣溫10～20℃時(shí)允許的最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間100min，施工氣溫20～35℃時(shí)允許的最長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間90min。運(yùn)輸需要采用較大噸位的運(yùn)輸車，車廂應(yīng)潔凈且裝料時(shí)分前、后、中裝料以減少混凝土粗細(xì)離析現(xiàn)象，運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)加以覆蓋。

3.2攤鋪及壓實(shí)

混凝土的攤鋪前對(duì)下承層進(jìn)行檢查，對(duì)缺陷進(jìn)行處理并灑水濕潤(rùn)。碾壓混凝土攤鋪設(shè)備應(yīng)具有足夠的功率，攤鋪機(jī)性能穩(wěn)定。松鋪系數(shù)根據(jù)混凝土的材料組成及攤鋪機(jī)的性能由試驗(yàn)段確定，攤鋪速度宜控制在1～2m/min且保持勻速、連續(xù)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)。攤鋪機(jī)應(yīng)做到微攏料或不攏料避免鋪面離析，碾壓混凝土攤鋪后應(yīng)及時(shí)而連續(xù)地進(jìn)行碾壓直到碾壓密實(shí)為止。碾壓段長(zhǎng)度以30～40m為宜，碾壓應(yīng)盡量縮短全部碾壓作業(yè)時(shí)間。

3.3縫隙處理

攤鋪過(guò)程中如因故中斷時(shí)間超過(guò)2h，應(yīng)采用垂直接縫的型式設(shè)置橫向接縫[2]。需要設(shè)置施工接縫的路段，碾壓完成后及時(shí)垂直挖除斜口處余料。施工完畢后，在不產(chǎn)生崩邊的情況下應(yīng)盡早進(jìn)行切縫，切縫時(shí)間一般應(yīng)控制在養(yǎng)生后24～72小時(shí)。切縫時(shí)間的確定應(yīng)由施工期間該地區(qū)的平均氣溫及晝夜溫差確定。采用硬切縫的方式，其深度不宜小于1/4板厚，切縫寬度宜為3～5mm。橫向切縫間距設(shè)置為10米。切縫后立即清除縫中的碎屑、污物等。在養(yǎng)生完成后灌縫前用2mm直徑的細(xì)鐵絲配合森林滅火器進(jìn)行第二次清縫，再灌縫。在縫干凈、干燥后采用A級(jí)道路70號(hào)熱瀝青進(jìn)行灌縫。此外，下封層施工之前，騎縫鋪貼1m寬的土工布，并固定在碾壓混凝土基層表面以防止反射裂縫的措施。

4　結(jié)論

經(jīng)對(duì)拌和的碾壓混凝土取樣檢測(cè)，其含水率、水泥劑量、改進(jìn)VC值均較為穩(wěn)定，滿足設(shè)計(jì)值4.5%、10.0%、20～30s的要求。實(shí)驗(yàn)室分別從拌合站和施工現(xiàn)場(chǎng)攤鋪機(jī)后取樣進(jìn)行碾壓混凝土級(jí)配檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果其級(jí)配均符合設(shè)計(jì)級(jí)配要求。壓路機(jī)按照規(guī)定次序及工藝碾壓完成后，及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)度、含水率及厚度檢驗(yàn)。碾壓混凝土在鋪筑過(guò)程中，從施工前場(chǎng)均勻取料在室內(nèi)成型了標(biāo)準(zhǔn)抗折強(qiáng)度試件，養(yǎng)護(hù)至7d齡期測(cè)試其抗彎拉及抗壓強(qiáng)度。

[1]陳景，甘戈金，葉海艷，等.預(yù)拌現(xiàn)澆屋面泡沫混凝土施工技術(shù)[J].施工技術(shù).2015,(S1):500-503.

[2]許新權(quán)，方楊，李海軍，等.連續(xù)廠拌式碾壓混凝土基層在廣樂(lè)高速公路中的應(yīng)用[J].廣東公路交通.2015,(05):1-4.

魏鋒(1982-),男,廣東梅州人,路橋工程師,長(zhǎng)期從事高速公路施工相關(guān)的研究及管理工作。