高強混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應用探究

文／劉欣、董民、郭芮 山東匯友市政園林集團有限公司 山東濟南 250031

引言：

在現代化城市建設和發展過程中，城市道路建設以及交通工程施工是城市化構建目標達成的重要舉措，相對于住宅類建筑工程而言，城市道路以及橋梁交通類工程的建筑難度更高，且施工面積也比較廣，此時對于混凝土的質量要求更高，必須確?；炷辆邆涓咝阅?、高強度功能，如此才能進一步提升交通工程使用過程中的耐壓性和抗熱性，減少病害類問題出現。鑒于此，針對高強混凝土在城市道路與交通工程中的實踐應用這一內容進行深入分析具有重要現實意義。

1.瀝青混凝土道路施工技術概念

瀝青混凝土道路施工技術是較為先進的道路施工技術，主要利用瀝青與混凝土等材料鋪筑道路，從而形成較為平整的路面。混凝土材質有高強度、高性能、抗重載、耐磨損和道路基層結構穩定等優點，用于耐重載交通道路交通大環境下，不僅能夠提高超重載運輸車輛對道路的使用效果，還能從很大程度上減小超重載車輛對混凝土道路的破壞性，道路運行順暢，提高行車安全性，延長混凝土道路的使用壽命。所以在水泥混凝土道路研究過程中，針對耐重載交通進行混凝土的研發是具有重要意義的。

2.高強混凝土在結構設計方面的特點

（1）與普通的混凝土相比，高強混凝土雖然在強度方面明顯提升，但是高強混凝土會更易受外界相關影響因素的干擾。因此，在進行現場實踐應用過程當中，高強混凝土的建筑強度可能會比標養條件下的試塊強度明顯更低，在進行有關城市道路與交通工程的設計過程當中，一定要充分地考慮相關干擾因素。（2）與普通的混凝土相比，高強混凝土在耐火性方面也存在著明顯的區別。環境溫度較高的條件之下，普通混凝土與高強混凝土在損失強度值的水平方面是能夠基本維持一致的。在溫度為95℃到300℃的環境之下，高強度混凝土損失強度的比率，約為25%～35%左右，而此時普通混凝土的強度損失比率會明顯略低，由此可知高強混凝土雖然強度方面表現優異，但是其耐火性并不十分理想。（3）在水化熱的階段當中，高強混凝土十分容易出現裂縫，因此在針對城市道路與交通施工的方案設計以及施工過程當中，都需要對設計方案以及施工方案進行優化及探討，科學合理地計算收縮開裂，確保施工方法以及構造措施都能夠滿足實際的道路需求。（4）高強混凝土的彈性模量以及抗拉強度會受到配合比及原材料的影響。高強混凝土的等級相同時，其砂率、外加劑、水膠比、礦物摻合料、水泥、骨料比率之間是可以完全不同的，同時其彈性模量也會存在較大的差異。因此，在對高強混凝土的彈性模量或抗拉強度進行設計時，一定要對其范圍水平進行科學合理的設定。較為理想的方法就是通過試驗來測量得到結果。（5）大部分高強混凝土都是在受壓構件當中使用，十分容易受壓而發生斷裂，因此在對鋼筋搭錨固以及構件局壓等進行設計時，一定要強化對箍筋的設計。不僅如此，高強混凝土相對來說脆性比較大，在變形性能方面相對較小，在搭接鋼筋時會可能出現應力集中的現象；在鋼筋彎曲的邊角點位置，同樣的也可能會因為局部壓力過大而出現高強混凝土開裂的現象。（6）在等值橫向力的約束當中，相比普通混凝土，高強混凝土的縱向力承載性能要明顯較弱，所以在進行城市道路與交通工程的設計過程當中，一定要設計具有復合螺旋箍筋的局部壓力承載力或柱子，要對橫向力的約束作用進行修改。（7）高強混凝土的強度升高時，其抗拉能力、抗剪能力及粘結力也會隨之不斷升高，但是高強混凝土的抗壓能力與抗拉能力、抗剪能力、粘接力之間的比值會不斷縮小，所以在進行城市道路與交通工程的規劃設計過程當中，一定要對構件的抗剪、抗沖切及抗扭等系列問題進行重點解決。（8）超強混凝土的脆性較高，假如構件受力較大時，需要采用一定的措施來使得其延性進一步加強。

3.在城市道路及交通工程中高強混凝土的實踐應用要點

耐重載交通道路混凝土道路主要結構作用就是承受車輛行駛的沖擊、震動和道路磨損等，主要性能就是抗折、耐磨和抗疲勞等?？拐凼潜ＷC車輛重載形式的前提，耐磨是保證混凝土路面防滑的基礎，也是影響行車安全和道路使用持久性的重要依據。所以在耐重載交通環境下，抗折性和耐磨性至關重要，這種混凝土路面能夠很好地解決超載、重載所面臨的道路使用難題，大大延長了道路使用壽命。普通水泥混凝土由于輕度不足以支撐超重載道路壓力，路面極易受到高強度破壞，為耐重載交通而生的高抗折、高耐磨混凝土材料，具有強度高、耐磨性強和持久性高等性能，能真正解決混凝土路面因超重、超載導致的破壞和使用壽命短等問題，同時還大大提高了行駛車輛的安全性，為了深入研究高抗折、高耐磨的性能指標，開展對其性能的研究及推廣應用。

3.1 原料投放與拌制

高抗折、高耐磨道路施工過程中，對原料的投放比例和攪拌工藝要求嚴格，稍有不慎就會影響整個環節質量。但是在施工過程中，道路混凝土需要的原料種類較多且成分復雜，在投放和攪拌過程中，要想達到理想的效果，必須注意攪拌過程是否均勻，所以在攪拌機的選擇上也要下功夫，一般選擇雙臥軌強制攪拌機，才能達到均勻攪拌的效果。除了攪拌均勻外，還要嚴格控制攪拌時間，防止由于攪拌時間過長或者過短影響性能。做配合比實驗時，主要應以抗彎強度為主要目標。主要采用干硬性比較大的混凝土，對于這種混凝土的利用，可以減少用量。減小收縮率。進行配合比實驗時，對水灰比的要求一般應在0.5 的范圍內。砂率的要求應在和易性滿足的情況下取較小值，一般為(26%}28%)水泥的使用量為330-360kg/m3，水泥的多少對工程的質量安全尤為重要。工程施工時應注意混凝土的拌和方法。要求采用強制方法進行拌和工作。

3.2 瀝青混凝土混合料配合比與拌和

在選擇材料之后需要科學計算瀝青混凝土混合料的配合比，并對配合比進行馬歇爾試驗，判斷配合比是否合理，從而進一步提升混合料性能。之后需要利用專用機械設備進行混合料的拌和。在該工程中需利用拌和能力為的間歇式瀝青混合料拌和設備進行拌和。在拌和時需要嚴格控制加熱時間及加熱溫度，將瀝青混凝土混合料的出料溫度控制在最佳狀態中。需要密切觀察混合料的顏色變化情況，如果出現花白料需要及時分析瀝青計量是否存在問題，如存在問題需及時補充瀝青并重新拌和，當混合料顏色一致且完全均勻后可以停止拌和。

3.3 瀝青混凝土混合料運輸

在完成瀝青混凝土混合料的拌和工作后，需要利用大噸位自卸載重汽車將混合料運輸至施工現場。在運輸前需要清洗車廂，避免雜質進入到混合料中，且每卸一斗混合料就需要挪動一下汽車位置，避免混合料出現離析等問題。在運輸時需要利用篷布覆蓋車輛，從而達到保溫防雨等效果，最后需要將車輛停在攤鋪機前10 ～30cm 處，為后續攤鋪提供便利。

3.4 設置穩定層

在第一透水層凝固成型前，將若干管體以大于小于的預設角度傾斜插設于第一透水層使其固定，將管體交叉的部位固定，例如通過膠粘結，或焊接，或綁扎等方式固定，具體的固定方式以能夠牢靠固定為準，以使管體形成穩固的網狀結構。并且使上述的若干管體的端部大致均勻分布于穩定層，使網狀結構為空間網狀結構，即從由路面至路基方向以任意角度在穩定層獲取截面時，若干管體均呈網狀結構。本文所述的透水基層，其包括透水的穩定層，包括透水的穩定層，穩定層包括填料和多根管體，管體至少具有沿軸向的用于容許水流通過的流道，流道至少貫穿管體的端部;任一管體均與路面成預設角度固定設置，預設角度大于0°且小于180°，多個管體相互交叉成網狀，填料填充管體形成的網狀結構的空隙中，管體之間相互連接或通過填料支撐以保持各個管體的預設角度。通過設置與路面成預設角度固定的多根管體，其預設角度大于0°小于180°，管體與路面不平行，若干管體交叉并連接以形成網狀的結構，將填料填充于管體形成的網狀結構的空隙中最終形成穩定層，或者說將管體以預設角度放置于填料形成的幾何體內，通過填料來支撐管體以保持其預設的角度最終形成穩定層。在穩定層受到靠近路面一側傳來的壓力時，該穩定層中管體形成的網狀結構能夠沿管體及各管體的連接節點傳遞壓力，使該壓力至少部分轉化為其他方向的力，提高穩定層抵抗沉降變形的能力。通過設置管體形成網狀結構，在填料的孔隙率較大時，能夠彌補穩定層的結構強度、剛度和抗變形能力，以兼顧穩定層的透水能力和結構強度。同時，在填料的孔隙率較小，不足以應付突然增大的瞬時排水需求時，管體設置的流道還能夠提高穩定層的臨時蓄水能力，提高路面即時排水的速率。在同一填料情況下，填料孔隙率較小時，則其排水率較小而強度較大，管體在進一步提高穩定層抗變形能力的同時，其流道還能提高即時排水的需求，從而使穩定層能夠進一步兼顧排水能力和結構強度。

3.5 澆筑及振搗

澆筑混凝土是施工過程當中的一個重要步驟，在進行施工的過程當中，一定要對高強混凝土進行充分的振搗，從而確保能夠均勻地澆筑高強混凝土。在進行高強混凝土的振搗過程當中，一定要使用頻率較高的振動器，振搗一定要密實，盡可能地避免過度振搗，但是也不得漏振搗，以高強混凝土表面呈泛漿平坦狀為適宜。每一個位置的振搗時間維持在30 秒左右，不宜過長，假如高強混凝土的粘度較高時，可將振搗的點適當加密。在進行澆筑施工之前，一定要確?；炷帘怀浞值卣駬v，避免未被振搗的高強混凝土被澆筑施工。不僅如此，還需要對施工完成之后的止水帶周圍的高強混凝土進行密實的振搗，確保在振搗過程當中止水帶不會發生位置偏移，而在對其他物件進行調運或者是拆模的過程當中，嚴禁損壞止水帶。

3.6 路面碾壓

在完成攤鋪工作后需立即利用專用碾壓設備對路面進行碾壓，增強瀝青混凝土混合料的壓實度。在該工程中需要利用臺雙鋼輪振動壓路機與膠輪壓路機共同進行碾壓，且碾壓前需要對設備進行檢查，避免后續出現無法正常運行等問題。根據《公路瀝青路面施工技術規范》明確路面壓實度，如將壓實度控制在以上。同時，需要優化碾壓順序，即先進行初壓，之后進行復壓，最后進行終壓。此外，在碾壓前需再次檢查瀝青混凝土混合料的松鋪厚度、平整度，確保完全符合要求后再進行碾壓。在碾壓時需要先利用雙鋼輪壓路機進行次碾壓并使輪跡每次重疊前輪寬的;之后利用膠輪靜壓機進行復壓并使輪跡每次重疊前輪寬的;最后利用雙鋼輪壓路機進行終壓。碾壓時需將初始碾壓速度調整為之后逐漸將速度調整為。在完成碾壓工作后需要檢測路面壓實度，如果壓實度仍然不符合要求需再次進行碾壓。

3.7 接縫處理

瀝青混凝土道路施工過程中會產生橫向接縫與縱向接縫，如果不做好處理工作會影響施工質量，所以需要優化接縫處理。（1）橫向接縫的處理。橫向接縫屬于工作縫，可以利用平接縫技術進行處理。從實際情況來看，若將攤鋪層的側端直尺調整為懸臂狀則直尺與攤鋪層接觸的位置就是橫向接縫的位置，可以利用切縫機進行處理，減少外界因素對接縫平整度的影響。且需要清洗處理過程中產生的灰漿并在接縫處涂抹一定的粘層油，利用熨平板攤鋪接縫位置的瀝青混凝土混合料，最后可利用鋼輪壓路機碾壓接縫處并利用直尺檢測接縫處的平整度。（2）縱向接縫的處理。如果采用整幅攤鋪這種方式就不會產生縱向接縫，但該工程采用的是半幅攤鋪的方法，便會出現縱向接縫。若想有效處理縱向接縫就需要在攤鋪時將缺口預留在已經攤鋪路面的混合料位置，將其當作高程基準面。且需要利用熱接縫這種方式進行碾壓處理，從而消除缺口。

3.8 養生

為保證道路的施工質量和后期的使用壽命，在施工完成后對路面進行養生，多采用道路噴灑養護，噴濕后覆蓋保險薄膜進行養生，或者在施工現場能有充分的水源情況下，采用麻袋進行封堵，注水2cm 左右進行養護。

4.施工過程中的注意事項

在泵送高強混凝土時，一定要選用優異性能的設備最大泵送，高強混凝土的壓力，必須要小于最高泵壓的80%。為了預防高強混凝土因為外界因素的影響而發生裂縫，從原材料方面就要進行溫度保護及溫度控制，不僅如此，在施工現場還需要使用木模板來進行保溫，確保高強混凝土的表層溫度與中心內部溫度之間的溫度差小于25℃；確保高強混凝土周邊氣溫與表層溫度的溫差小于25℃。在進行施工之前，一定要對施工當天的天氣情況進行了解并掌握，盡可能地避免在不良天氣下施工，比如說雨天及雪天都是不適合施工的，不僅如此，還需要在現場準備相應的覆蓋物，比如說塑料薄膜等，確保在緊急出現惡劣天氣時，可以對高強混凝土進行有效的保護，避免其受到雨水的沖刷而影響質量。

5.質量保證措施

5.1 外觀平整度

在道路施工完成后，檢查道路外觀平整性，有無麻點、坑洼、蜂窩、裂痕和粗細集料外露等情況出現，在養生過程中，及時發現路面不平現象，驗收合格標準為路面平整不存水，幾何方向不偏離。驗收標準應嚴格按照國家標準執行。

5.2 攤鋪質量控制

攤鋪是至關重要的環節，如果這一環節出現問題將會影響工程整體質量，所以需要嚴格控制攤鋪環節的施工質量。（1）在攤鋪前應利用液化氣對攤鋪機的熨平板進行加熱處理，使熨平板的溫度與瀝青混凝土混合料的溫度相似。（2）在調整攤鋪機的位置后，施工人員需要緩緩地將卸料車中的瀝青混凝土混合料倒人攤鋪機中。此外，需要科學控制攤鋪機的攤鋪寬度，使其大于半幅寬度。

5.3 性能達標率

高抗折、高耐磨是耐重載道路的重要優點，也是保證該性能的重要指標，能否達到這些性能直接影響道路的使用年限和使用功能，所以完工后通過道路養護后，嚴格計算抗折、耐磨的技術指標，各項指標達到國家標準后方可正式投入使用。

5.4 施工溫度控制

施工溫度會對瀝青混凝土道路施工技術的應用質量產生較大影響，所以施工過程中需要加大溫度控制力度。即在施工過程中嚴格控制瀝青加熱溫度、礦料加熱溫度、混合料出料溫度、混合料倉貯存溫度、混合料運輸到現場的溫度等，減少溫度對施工造成的影響，從而提高施工質量。

結語：

綜上所述，隨著交通事業的飛速發展，超載、重載運輸越來越多，這對常規的水泥混凝土道路的挑戰增加。由于重載交通為貨物運輸常態，常規道路混凝土使用期間經常會出現斷裂、錯臺及脫空等現象，甚至有很多道路由于受重載車輛的碾壓，直接出現路面粉碎等現象，大大減少了道路的使用壽命，還存在著很大的交通運輸安全問題。隨著對抗折、耐磨道路混凝土的研究，在常規水泥混凝土的基礎上進行改良，成功研究出高抗折、高耐磨的混凝土，在水泥里加入礦物摻和料和聚丙烯纖維等原材料，極大改善道路混凝土的整體性能，增加抗折、抗磨損的強度，嚴格按照原材料比例進行攪拌，使力學性能和耐磨性能都實現了質的飛躍。抗折、耐磨性能都要保持的前提，是對施工工藝和技術要求更加嚴格，除了按照標準進行配置外還要更加考驗現場施工人員的技術水平，因為施工條件限制，施工人員的經驗就發揮了重要作用，把標準控制在合格之內，是每個專業道路施工人員的基本要求，所有配比結果都要符合耐重載道路混凝土滿足高強度、高耐磨的需要。