淺談水泥混凝土路面的施工與質(zhì)量控制
馮麗琦
摘 要:針對(duì)水泥混凝土路面出現(xiàn)的斷板、開(kāi)裂、平整度差、厚度不足、裂縫等常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析,闡述其原因,從材料、配合比、施工三方面總結(jié)出了有效的防治措施,以期指導(dǎo)實(shí)踐,保證水泥混凝土路面的質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面,質(zhì)量問(wèn)題,原因,配合比
中圖分類(lèi)號(hào):U416.216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
水泥混凝土路面是以水泥混凝土板作面層的路面,是高速公路上最重要的路表結(jié)構(gòu)層,其質(zhì)量的好壞直接影響高速公路的行駛舒適性、服務(wù)水平及其使用壽命,同時(shí)水泥混凝土路面質(zhì)量也反映了高速公路建設(shè)中的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和工程管理綜合水平,在高速公路建設(shè)中具有舉足輕重的作用。如何建設(shè)表面平整,行車(chē)舒適安全的路面,是擺在每一個(gè)公路建設(shè)者面前的一道難題,也是不斷追求的目標(biāo)。
1 水泥混凝土路面常見(jiàn)問(wèn)題及原因
1.1 水泥混凝土路面的開(kāi)裂、斷板、錯(cuò)臺(tái)路面出現(xiàn)斷板,主要是以下幾種原因:
1)施工期斷板:在滑模攤鋪路面施工時(shí),一般是以下幾方面因素:a.日溫差過(guò)大或蒸發(fā)量過(guò)高,日溫差過(guò)大,切縫不及時(shí),溫度應(yīng)力高于混凝土路面的抵抗拉裂強(qiáng)度,造成斷板。b.基層強(qiáng)度過(guò)高,基層裂縫未進(jìn)行處理,造成基層裂縫反射斷板。2)通車(chē)后的錯(cuò)臺(tái)、斷板。a.通車(chē)2年內(nèi)的斷板,一方面是由于路基未完全沉降穩(wěn)固,路基自然沉降出現(xiàn)斷板。另一方面是基層表面的粗糙度過(guò)大,面板收縮時(shí),基層對(duì)路面的局部摩擦力過(guò)大,使混凝土路面產(chǎn)生過(guò)大的拉應(yīng)力而斷板。b.通車(chē)2年~5年內(nèi)的斷板,則主要是基層穩(wěn)定性不好,不耐沖刷,路面結(jié)構(gòu)橫向排水不暢,唧泥和淘空基層造成斷板。c.縮縫未插入傳力桿,重車(chē)多次碾壓、顛簸,造成板端出現(xiàn)微小沉降,板與板之間出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)。d.路面抗彎拉強(qiáng)度儲(chǔ)備不足,重載車(chē)的高速增長(zhǎng)是路面斷板的原因之一。
1.2 水泥混凝土路面的平整度差,噪聲高
1)我國(guó)水泥混凝土路面技術(shù)起點(diǎn)低。采用機(jī)械式施工程度低,且時(shí)間短,造成水泥混凝土路面施工水平相對(duì)較低,設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位等對(duì)路面的研究重視程度不夠。2)施工單位配置人員力量弱。技術(shù)人員對(duì)路面攤鋪的認(rèn)識(shí)不深刻,不能根據(jù)不同的施工環(huán)境調(diào)整攤鋪的各個(gè)環(huán)節(jié),而是照搬以往成功的經(jīng)驗(yàn)。3)基層的平整度較差。建設(shè)單位、施工單位對(duì)基層平整度重視不夠,造成路面厚度不均,收縮不一致,導(dǎo)致路面平整度較差。4)路面的設(shè)計(jì)厚度或施工厚度不足。影響路面使用壽命的一個(gè)原因,出現(xiàn)“短命式”斷板。國(guó)外研究人員認(rèn)為,在一定范圍內(nèi),每增加1 cm厚度,路面使用壽命增加3年~5年。
1.3 水泥混凝土路面表面出現(xiàn)空洞、脫皮露骨水泥混凝土路面脫皮露骨、出現(xiàn)空洞,主要是由以下因素影響的:1)材質(zhì)問(wèn)題。2)混凝土坍落度控制不好。施工時(shí)出現(xiàn)蜂窩麻面,人工采用混凝土或砂漿修補(bǔ),易出現(xiàn)坑洞或脫皮露骨。3)施工時(shí)遇上下雨天。雨水對(duì)未初凝的路面沖刷,出現(xiàn)脫皮露骨現(xiàn)象。
1.4 裂縫
1)硬化前的裂縫。混凝土還處于塑性狀態(tài),由于組成材料的密度不同而發(fā)生沉降,內(nèi)部自由水析出,引起沉降收縮裂紋,這一般發(fā)生在抹面層。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時(shí),因段中的水分很快被基層吸收,會(huì)引起大的收縮而產(chǎn)生寬而深的裂縫。2)硬化后的裂縫。a.干縮裂縫。因水分蒸發(fā),使干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度,從而使混凝土產(chǎn)生裂縫。它的特征是表面開(kāi)裂,走向縱橫交錯(cuò),沒(méi)有一定的規(guī)律,形似龜紋,縫寬和長(zhǎng)度都很小,與發(fā)絲相似。b.由于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫。這主要是因晝夜溫差太大,而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,由于沒(méi)有設(shè)置伸縮縫和對(duì)混凝土面板進(jìn)行及時(shí)切割,而造成面板拉裂。一般在20 m~40 m范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置伸縮縫,以防斷裂。c.基層原因而產(chǎn)生的反射裂縫。由于基層的裂縫沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)處理,而反射到面層,使面層斷裂。d.由于材料不良引起的裂縫。水泥安定性不良引起的裂縫。水及砂中有害雜質(zhì)對(duì)水泥混凝土有腐蝕作用。砂、石材料中的活性材料與水泥中堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞。面砂漿過(guò)厚,易產(chǎn)生收縮裂縫。
1.5 影響混凝土強(qiáng)度的一些原因
1)選用材料不當(dāng)。2)外加劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響。3)配合比控制不嚴(yán)及計(jì)量不準(zhǔn)確。4)施工操作不規(guī)范。
2 提高水泥混凝土路面的施工質(zhì)量
2.1 加強(qiáng)水泥混凝土路面混合料原材料的選擇
1)水泥主要控制其抗折強(qiáng)度。我國(guó)水泥廠家眾多,生產(chǎn)技術(shù)良莠不齊,因此,選擇合格的水泥是保證混凝土強(qiáng)度的首要因素。
2)粉煤灰要采用一、二級(jí)灰,主要控制粉煤灰中燒失含碳量和細(xì)度等指標(biāo)。3)外加劑的選用是路面混凝土材料科學(xué)中的關(guān)鍵。合適的外加劑:a.要滿足適應(yīng)性要求;b.滿足施工混凝土路面所要求的較低水泥用量下的高抗折強(qiáng)度;c.滿足所用的機(jī)械施工方式對(duì)可施工性質(zhì)的要求;d.滿足小變形和耐久性要求。4)粗集料主要控制其最大粒徑、硬度以及含泥量和粒形。一般選用火成巖和變質(zhì)巖,不使用沉積巖,可以保證巖石的強(qiáng)度,進(jìn)而保證混凝土的抗彎拉強(qiáng)度。5)細(xì)集料主要控制砂中含泥量的要求以及細(xì)度模數(shù)。滑模攤鋪水泥混凝土路面砂的細(xì)度模數(shù)在2.0~3.5之間,含泥量應(yīng)小于2%。
2.2 優(yōu)化水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)
1)減水劑的選用。要配制出高抗彎拉強(qiáng)度、耐久性好的混凝土配合比,就要求混凝土的水灰比較小,因此必須采用高效減水劑,保證混凝土較好的工作性。2)礦料級(jí)配的組成原則。砂率的選用由于有比較成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),目前的理論和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較成熟,容易選定。但粗集料一般要采用二級(jí)配集料進(jìn)行摻配,由于粗集料加工的現(xiàn)狀不理想,確定一個(gè)相對(duì)合理的摻配系數(shù)是極其重要的。3)水泥、粉煤灰的路用品質(zhì)要求。在配合比設(shè)計(jì)前,對(duì)水泥的路用品質(zhì)進(jìn)行檢測(cè),如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)與廠家進(jìn)行協(xié)商和探討,調(diào)整水泥的組分,確保水泥品質(zhì)的完全合格。粉煤灰則必須達(dá)到二級(jí)以上,對(duì)每車(chē)材料必須進(jìn)行檢測(cè)后才能入罐,否則三級(jí)以上的粉煤灰對(duì)路面的危害極大。4)配合比設(shè)計(jì)的影響因素的綜合協(xié)調(diào)。a.粗集料的種類(lèi)和最大粒徑。碎石和礫石均可施工優(yōu)質(zhì)的水泥混凝土路面,但礫石混凝土的最大粒徑不大于20 mm,碎石混凝土應(yīng)不大于30 mm。b.單位水泥用量。路面混凝土的單位水泥用量不宜過(guò)大,過(guò)大會(huì)使水泥漿量增多,集料之間的嵌鎖力減小,抗折強(qiáng)度提高不明顯,且由于水泥漿量增大會(huì)增大干縮變形,影響路面平整度,易產(chǎn)生開(kāi)裂,且經(jīng)濟(jì)性不好。c.含氣量。目前,規(guī)范已要求檢測(cè)混凝土的含氣量。
2.3 水泥混凝土路面的施工
1)高等級(jí)路面必須采用滑模攤鋪機(jī)施工。2)在路面攤鋪前,做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。a.對(duì)基層進(jìn)行清掃、修補(bǔ);b.準(zhǔn)備好攤鋪機(jī)行走的基線,確保基線平滑順適,逐樁檢查板厚,并對(duì)板厚不合適的位置進(jìn)行基線微調(diào);c.對(duì)脹縫、鋼筋補(bǔ)強(qiáng)位置進(jìn)行預(yù)先標(biāo)識(shí)并提前到位,不因鋼筋的安裝影響攤鋪機(jī)的連續(xù)作業(yè)。3)路面當(dāng)日開(kāi)工前,對(duì)材料進(jìn)行含水量檢測(cè),特別是對(duì)砂和小碎石的含水量要特別注意。拌和時(shí)注意控制混凝土的拌合質(zhì)量,確保混凝土坍落度的均勻。4)根據(jù)天氣情況,如溫度、風(fēng)速等,對(duì)混凝土的出廠坍落度進(jìn)行微調(diào),確保機(jī)前混合料的均勻,根據(jù)運(yùn)距的變化,微調(diào)減水劑及水灰比,使混凝土的工作性得到保障。5)攤鋪機(jī)在開(kāi)工前,應(yīng)調(diào)整好振動(dòng)捧、抹平板等的位置,校核攤鋪機(jī)的仰角及平面位置等。施工時(shí),控制振搗倉(cāng)的料位及機(jī)前的料位,并控制行進(jìn)速度,不宜過(guò)快。另外,根據(jù)施工后的路面情況,及時(shí)調(diào)整攤鋪機(jī)的振動(dòng)頻率。6)路面施工后,及時(shí)噴灑養(yǎng)護(hù)劑,根據(jù)天氣情況確定養(yǎng)護(hù)劑的噴灑遍數(shù)、濃度。路面切縫后,采用保濕養(yǎng)護(hù)膜或薄膜覆蓋養(yǎng)生。養(yǎng)生28 d后,開(kāi)放交通。7)路面縱橫縫的施工。脹縫的設(shè)置一般以盡量少為宜。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臏夭顮顩r及施工時(shí)的溫度,設(shè)置脹縫的位置。結(jié)構(gòu)物附近必須設(shè)置。
3 結(jié)語(yǔ)
我認(rèn)為,水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面各有其優(yōu)缺點(diǎn),應(yīng)根據(jù)不同的地域、地質(zhì)情況,采用不同的路面形式,將更有利于我國(guó)高速公路的快速健康發(fā)展。
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