深季凍區(qū)露石水泥混凝土路面降噪、抗滑技術的應用

李小林,孟 鑫,周 凱

(黑龍江省公路勘察設計院)

露石水泥混凝土路面是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后,噴灑露石劑對混凝土表面進行化學處理,延緩表面2～3mm厚水泥砂漿的凝結,但不影響主體混凝土的正常凝結硬化,當主體混凝土達到一定強度后,再用水刷洗其表面進行表面除漿,露出均勻分布的 2mm左右高度粗集料的表面,這樣所形成的水泥混凝土路面就是露石水泥混凝土路面。

露石水泥混凝土路面是一種新型的路面形式,它具有優(yōu)良的宏觀與微觀結構,露石混凝土路面除保持普通混凝土路面強度高、使用壽命長、養(yǎng)護費用低等特點外,還具有卓越的抗滑性能、優(yōu)良的減噪性能、隧道內(nèi)的能見度高、優(yōu)良的散光防眩性能、優(yōu)良的的耐磨性能、優(yōu)良的排水性能等等。

1 研究目的、用途和意義

隨著我國公路建設的快速發(fā)展,道路交通噪聲已成為環(huán)境噪聲污染的重要來源。眾所周知,傳統(tǒng)的水泥混凝土路面行車的噪聲比普通瀝青路面高,以致設計者在選擇路面類型時,尤其在聲環(huán)境敏感區(qū),往往選擇瀝青混凝土路面,使得水泥混凝土路面的使用受到限制。而對許多地區(qū)來說,選用水泥混凝土路面不僅可以充分利用當?shù)夭牧?、降低成?而且還可以促進地方產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?；谖覈膰?在今后公路路面建設中,仍將大量采用水泥混凝土路面。對低噪聲水泥混凝土路面的研究顯得必要而適時。

傳統(tǒng)水泥混凝土路面在干燥條件下的抗滑性能良好,而在雨季,其抗滑性能大大降低。尤其在冬初和春融期,路面易形成薄冰,其抗滑能力急劇下降。提高不利季節(jié)水泥混凝土路面抗滑能力,是深季凍區(qū)公路建設面臨的重要課題。

受氣候和環(huán)境條件影響,在深季凍區(qū)應用露石水泥混凝土路面,降低路面噪音、提高路面抗滑能力,是一種十分有效的措施,但應考慮風砂、塵土、積雪對路面使用性能的影響,路面耐久性以及施工工藝等。因此,針對黑龍江省氣候和環(huán)境特點,展開深季凍區(qū)露石水泥混凝土路面降噪、抗滑技術及施工工藝、質(zhì)量控制及評價方法的研究,推廣露石水泥混凝土路面在我國東北、西北地區(qū)的應用。

2 國內(nèi)外概況和發(fā)展趨勢

隨著公路建設的飛速發(fā)展,水泥混凝土路面在一些地區(qū)受到越來越普遍的重視,被廣泛的應用于交通量大、車速快的干線公路和城市道路上。但在使用過程中,水泥混凝土路面抗滑性低,交通事故率增加,與此同時,隨著人們環(huán)保意識的增加,人們對水泥混凝土路面產(chǎn)生較高交通噪聲的認識更為深刻,“噪音路面”已成為水泥混凝土路面的另一代名詞,在對路面使用品質(zhì)要求不斷提高的情況下,這一缺陷會成為水泥混凝土路面發(fā)展的一個制約因素;另外,作為“白色”路面,水泥混凝土路面的反光、眩目等自身特性,給交通安全亦造成不利影響。

在過去的若干年中,道路工作者對水泥混凝土路面的抗滑技術進行了多方面研究,提出了一些可行的施工措施。我國目前主要用于水泥混凝土路面的抗滑措施是拉毛和刻槽,這些措施在使用初期能滿足抗滑性能的要求,但相對于水泥混凝土路面較長的使用年限,這些措施難以保證道路始終具有所要求的良好的抗滑品質(zhì)。另一方面,我國現(xiàn)行的橫向拉毛、刻槽技術對混凝土路面的噪聲不但沒有降低,反而有強化作用。

隨著社會對公路環(huán)境噪聲、不利季節(jié)公路通行能力要求的提高,修筑低噪聲露石水泥混凝土路面成為公路建設中的重要課題。

3 寒區(qū)露石水泥混凝土路面研究

3.1 國內(nèi)外露石水泥混凝土路面設計方法及現(xiàn)狀調(diào)研

露石混凝土路面結構型式與普通水泥混凝土路面相同,但在攤鋪施工工藝方面,按照集料技術性質(zhì)與經(jīng)濟性因素,可選擇整層一次攤鋪或兩層攤鋪工藝。

對于高等級公路,用于露石混凝土路面的粗集料,其綜合力學性能要高,根據(jù)需要對最大粒徑(不宜大于 25mm,一般取20mm)與級配有一定的要求。

如果綜合力學性質(zhì)高的粗集料比較豐富,則露石混凝土路面板整個結構都可采用這種集料,即一次鋪筑振搗,然后采取相應露石工藝。

對于低交通量道路,粗集料的綜合力學性質(zhì)可以適當放寬,整層混凝土板自然也是一次攤鋪。

對于高等級公路,如果綜合力學性質(zhì)高的粗集料比較貴,或要求表面露石顆粒粒徑要小一些,則可選擇兩層鋪筑工藝,即表面層采用所期望露石效果的集料組成混凝土,這個厚度為 4～5cm,而其余厚度則采用按強度要求所選擇集料組成的混凝土。

3.2 露石水泥混凝土路面施工工藝、材料的選用

露石路面施工工藝同以往的水泥混凝土路面的施工工藝基本一樣,所不同的是將以往施工過程中的拉毛、刻槽工序改為露石工藝,簡單易行,實施方便。

需要增加的材料是露石劑。需要增加的設備一是露石劑噴灑機具,這可以是人工噴灑器具,也可以是機械噴灑機;二是刷洗機具,如果采用人工刷洗,則掃把一類器具就可以;如考慮機械刷洗,則采用自行式刷洗機。

(1)施工工藝。

①在現(xiàn)行水泥混凝土路面施工工序和技術規(guī)范的前提下鋪筑混凝土。

②當三筒滾筒、震搗梁拖平路面后(或滑模法施工抹平路面后),按一般工序手工抹平,其后根據(jù)表面浮水蒸發(fā)情況,以不見表面水為宜,即可噴灑露石劑。

③噴灑液態(tài)EACCP露石劑。

④噴灑露石劑要使噴出的露石劑霧化?？刹捎眯⌒臀畤姙⒈渺F化噴灑,也可采用自行式噴灑機噴灑。噴灑量控制在 250～275g/m2,噴灑露石劑要均勻,噴灑達到顏色均勻時,即可認為噴灑均勻。

⑤遮蓋塑料膜。

當露石劑均勻噴灑完成以后,稍等一定時間即可用塑料薄膜加以遮蓋,以防止表面干燥。

⑥沖洗。

以溫度和時間來控制是否開始沖洗,根據(jù)試驗結果,一般控制在 300～450℃·h左右。對于普通水泥,如果氣溫在 20℃左右,則覆蓋塑料膜養(yǎng)生 20h左右后,即可沖洗表面砂漿,使集料露出。

由于沖洗時水泥混凝土路面強度較低,不得使用高壓水槍或壓力較大的水管直接沖洗,一般采用無沖擊力的自流水或霧化水流沖洗,沖洗可人工刷洗,沖洗完成后進入后期養(yǎng)生(同常規(guī)養(yǎng)生方法相同),直到14d后開放交通。

(2)材料的選用。

交通量低的道路,對集料巖類的選擇沒有要求;而交通量較大的道路,考慮到露出集料的耐磨性問題,應選用巖漿巖類(如花崗巖、輝綠巖、閃長巖、玄武巖等)或未風化的沉積巖等耐磨性能好的石料。

集料的最大粒徑、形狀對露石混凝土路面的外觀有一定的影響。一般公稱最大粒徑不宜大于25mm,針片狀含量不宜過高。

水泥采用與普通水泥混凝土路面相同的種類。

4 成果應用前景、經(jīng)濟、社會效益預測

(1)成果應用前景。

可以推廣應用于我國東北和西北等深季凍區(qū)的公路水泥混凝土路面建設,其應用前景廣泛。潛在的應用單位包括相關省市地區(qū)的公路建設部門、交通規(guī)劃設計管理部門和政府決策部門。

盡管露石混凝土路面可能比一般混凝土路面造價稍高一些,但作為一種抗滑性高、安靜、防眩光、可排水、減少水漂、養(yǎng)護費用小的路面,在保證設計和施工質(zhì)量的情況下,露石水泥混凝土路面具有很好的發(fā)展前景。

另外,考慮到露石混凝土技術用于橋梁橋面板混凝土鋪裝層時,可廉價地去除浮漿,形成豐富的表面紋理,大大提高瀝青路面與混凝土鋪裝層間的摩阻力,消除瀝青混合料在橋面板上推移的可能性等優(yōu)勢,在鋪筑水泥混凝土橋面板時采用露石混凝土技術,可取得很好的層間摩阻效果。

(2)經(jīng)濟、社會效益預測。

近年來,瀝青價格不斷上漲,高等級公路瀝青混凝土路面厚度逐漸增大,使得瀝青混凝土路面價格高于水泥混凝土路面。露石水泥混凝土路面的發(fā)展擴大了水泥混凝土路面使用范圍,使得在噪聲敏感區(qū)也可以修筑水泥混凝土路面,因而有利于推動地方工業(yè)的發(fā)展,提高經(jīng)濟效益。雖然由于施工工藝的特殊性,使得露石水泥混凝土路面的造價高于一般水泥混凝土路面,但較修建聲屏障等降噪措施要經(jīng)濟得多。

采用露石水泥混凝土路面,較大程度降低了公路沿線噪聲污染。由于路表為高強度粗集料,其磨耗量較小,產(chǎn)生的粉塵少,降低了對公路周邊環(huán)境的污染。

由于露石水泥混凝土路面表面的不光滑性,在陽光或燈光照射下形成漫反射,避免了普通水泥混凝土路面的鏡面反射。由于路表粗糙,摩擦系數(shù)、路表容水性能增加,提高了路面抗滑性能,消除了雨天漂滑、冬初及春融期路表薄冰現(xiàn)象,使得行車更加安全。