藍(lán)商高速公路露石水泥混凝土施工

王艷花 上亞鋒

【摘要】本文結(jié)合藍(lán)商高速公路工程實(shí)例，在縱坡較大路段施工露石水泥混凝土基層，與水泥混凝土相比它改善了路面層間結(jié)合，增強(qiáng)了基層與瀝青面層的粘結(jié)力，進(jìn)一步提高了路面使用性能。施工露石水泥混凝土基層時(shí)，表面不用進(jìn)行拉毛這一工序，同時(shí)鋪筑瀝青面層之前也不需要對(duì)砼表面進(jìn)行銑刨或者拋丸工藝。本文從原材料、施工工藝方面闡述了露石水泥混凝土的施工過程和特點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】 藍(lán)商高速公路露石水泥混凝土 施工

1工程概況

藍(lán)商高速公路LM-3標(biāo)全長(zhǎng)23.16公里，屬山嶺重丘區(qū)，在本標(biāo)段有4km采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，20cm級(jí)配碎石+20cm水泥穩(wěn)定碎石+24cm水泥砼+6cm AC-20中粒式瀝青砼+5cm AC-16中粒式瀝青砼，因?yàn)樵摱胃咚俟房缭角貛X山脈，坡高路陡，地勢(shì)險(xiǎn)要且此處設(shè)計(jì)橋隧較多，曲線半徑較小，路線縱坡較大，因此為了改善路面層間結(jié)合，提高該段路面使用性能，經(jīng)長(zhǎng)安大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室專家與管理處研究決定將穿越秦嶺山脈設(shè)計(jì)路線縱坡≥2.5%的復(fù)合式水泥砼基層直接做成露石水泥砼基層。

2名詞解釋

露石水泥混凝土路面（EACCP），是在面層水泥砼混合料鋪筑完成后，噴灑露石劑對(duì)砼表面進(jìn)行化學(xué)處理，延緩表面2-3mm厚水泥砂將的凝結(jié)，但不影響主體砼的正常凝結(jié)硬化，當(dāng)主體混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，刷洗其表面進(jìn)行表面除漿，露出2mm左右高度、均勻分布的粗集料表面，這樣形成的水泥砼路面就是露石水泥混凝土路面。

露石砼與傳統(tǒng)的水泥砼相比，其原材料（水泥、粗集料、細(xì)集料）要求、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝都有所不同。

3原材料

3．1水泥

用于拌制普通水泥砼的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥等都可以用于露石水泥混凝土施工。在這里我們建議宜選用道路硅酸鹽水泥。因?yàn)榈缆饭杷猁}水泥與同標(biāo)號(hào)普通硅酸鹽水泥相比，耐磨性好，而且水泥混凝土抗折強(qiáng)度也有所提高，從而延長(zhǎng)道路的使用壽命，提高行車安全。水泥標(biāo)號(hào)選擇應(yīng)適應(yīng)路面抗折強(qiáng)度要求，不宜采用早強(qiáng)型水泥。

3．2粗集料

粗集料的選擇不僅要符合普通道路混凝土的要求，而且要滿足露石混凝土對(duì)粗集料的力學(xué)性能、技術(shù)性能等特殊要求，見下表1、表2。

露石水泥砼粗集料綜合力學(xué)要求表1

力學(xué)指標(biāo) 要求值

集料磨光值（PSV）不小于 45

集料壓碎值（%）不大于 20

洛杉磯磨耗率（%）不大于 20

針片狀含量（%）不大于 5

單粒級(jí)碎石級(jí)配要求表2

方孔篩尺寸（mm） 2.36 4.75 9.5 16 19 26.5

指標(biāo) 累積篩余(%)

粒級(jí) 9.5-19 100 90-100 40-60 0-10 0

4.75-9.5 95-100 80-100 0-15 0

注:兩種規(guī)格碎石具體摻配比列應(yīng)根據(jù)混凝土技術(shù)性能及露石表面沖洗紋理情況確定。

3．3細(xì)集料

細(xì)集料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈，符合規(guī)定級(jí)配，泥土、硫化物和硫酸鹽以及有機(jī)物的含量應(yīng)滿足《公路水泥混凝路面設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)細(xì)集料的集料的技術(shù)要求。

對(duì)露石混凝土的施工，砂的級(jí)配較普通混凝土路面有更高的要求。一方面因?yàn)榛炷琳駬v時(shí)，較小粒徑的顆粒易上浮到表面，對(duì)于粒徑大于2.5mm小于5mm的顆粒，既不易在刷洗時(shí)隨表面砂槳刷洗走，又與混凝土母體的粘結(jié)力不強(qiáng)，在沖洗和使用時(shí)極易出現(xiàn)剝落；另一方面砂中大粒徑顆粒一般風(fēng)化嚴(yán)重，強(qiáng)度較低，極易被磨損，從而影響混凝土表面露石的效果。為此，一般要求砂的級(jí)配范圍如表3。

細(xì)集料的級(jí)配要求 表3

粒度 方孔篩尺寸（mm）

0.15 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75

累積篩余(以質(zhì)量計(jì))(%)

中砂 90-100 70-92 41-70 10-50 0-5 0-2

3．4露石劑

是專用于露石混凝土施工的主要材料，可有效地使新鋪筑水泥混凝土路面表面水泥砂漿緩凝，但不影響內(nèi)部早期強(qiáng)度形成。

露石劑：Hs—lI型露石劑是由多種成分和水形成的一種無腐蝕性的乳液，在溫度為1℃～30℃時(shí)，露石劑保存期為半年。Hs—II型露石劑相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)如下：

HS-II液態(tài)露石劑技術(shù)性能指標(biāo)

固體含量（%） 細(xì)度（μm） 粘度

（s） 密度

(g/cm3) PH值 顏色 容器中存

放狀態(tài)

12 <70 35-50 >1 8 淡藍(lán) 經(jīng)攪拌

無結(jié)塊

沉淀

露石劑的粘度對(duì)溫度有一定的敏感性，隨著溫度的變化其粘度也會(huì)發(fā)生變化，溫度越低，其粘度就越大。在噴灑露石劑的時(shí)候要求將其粘度調(diào)到33秒～40秒之間，這樣的噴灑霧化效果最好。

露石劑的噴灑工作既可采用噴灑車來完成，也可采用人工噴灑。無論何種方式噴灑，原則上要使露石劑霧化后，均勻噴灑在新鋪混凝土表面上，且在混凝土表面上不產(chǎn)生流淌，要求路表面露石劑的噴灑量控制在300±15g／m2。

露石劑在使用前首先要檢查露石劑的儲(chǔ)量是否充分滿足工程所需；其次要檢查露石劑的性能指標(biāo)，保證露石劑的固體含量、細(xì)度、粘度等指標(biāo)符合規(guī)定的要求，經(jīng)攪拌后顏色均勻、無結(jié)塊、沉淀。

4配合比設(shè)計(jì)

按照?qǐng)D紙及設(shè)計(jì)文件要求的強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行試配設(shè)計(jì)，作為露石混凝土應(yīng)著重考慮表面的構(gòu)造、紋理、露石深度以及碎石顆粒含量，因此在合理滿足工作性要求下盡可能使用較小的水泥用量，砂率和水灰比較多的碎石。

5露石混凝土施工工藝

露石劑混凝土在原材料選擇、露石劑選擇、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝控制、薄膜養(yǎng)生、刷洗、濕養(yǎng)生等方面，均有其特殊的要求。但其施工工藝大部分與普通水泥混凝土路面相同，但與普通混泥土路面施工相比，增加了露石劑噴灑、覆蓋塑料膜、表面刷洗露石工藝等幾項(xiàng)步驟。

6露石水泥混凝土振搗

（1）采用一層連續(xù)澆注時(shí)直接采用平板振搗器初步整平振動(dòng)密實(shí)，再用三輥軸整平機(jī)進(jìn)行振實(shí)整平。

（2）整平是重要的施工工藝，嚴(yán)格控制表面的平整度，這直接影響露石工藝的效果，是確保整個(gè)工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此原則上在表面層鋪筑時(shí)禁止使用振動(dòng)梁拖拉振動(dòng)以及手拉式整平碾提漿找平方式施工。詳細(xì)過程如圖1。

施工工藝流程

施工準(zhǔn)備 測(cè)量 放樣 復(fù)測(cè)高程下承層檢驗(yàn)安裝模板檢測(cè)模板攤鋪底層混凝土振 搗 攤鋪上層混凝土振搗 提漿 整平收面 抹光 噴灑露石劑

刷洗路面 切 縫養(yǎng) 生質(zhì)量檢測(cè)，當(dāng)然以上這些工序中和普通混凝土一樣，也要進(jìn)行原材料準(zhǔn)備、檢測(cè)、認(rèn)可、混凝土配合比的設(shè)計(jì)及運(yùn)輸，還要進(jìn)行混凝土試驗(yàn)件制作和檢測(cè)。

7露石劑的噴灑

7．1噴灑時(shí)間的確定

露石混凝土路面經(jīng)過正常的攤鋪、振搗、抹面等施工工序后，下一道工序便是噴灑露石劑，但這道工序并不是立刻進(jìn)行，而是要間歇一段時(shí)間，從抹面后到開始噴灑露石劑所等待的時(shí)間就是噴灑時(shí)間。原則上，噴灑時(shí)間是從水泥混凝土抹面后開始，到混凝土表面水膜消失時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間。

水泥混凝土在振搗抹面收平后，表面出現(xiàn)一層水膜，由于這層水膜的存在，在噴灑露石劑時(shí)會(huì)影響露石劑在混凝土表面的附著，有時(shí)還會(huì)產(chǎn)生露石劑流淌的現(xiàn)象，從而影響露石劑滲透的深度和均勻性，也會(huì)影響露石效果。一方面，為達(dá)到良好露石效果，應(yīng)力求均勻噴灑，就要使露石劑在一定壓力作用下以霧化狀態(tài)噴出，而在有表面水的情況下，出于路面不可能絕對(duì)的平，所以表面的水膜也不均勻，因此，這層水膜的存在會(huì)影響露石的均勻性；另一方面，在水膜未消失時(shí)噴灑露石劑，混凝土表面水對(duì)露石劑的稀釋作用使液體總量增加，從而增加溶液的滲透深度，這樣也會(huì)影響露石效果。

但露石劑的噴灑也不能太晚，在有水膜的情況下，宜等待表面游離水揮發(fā)后再噴灑露石劑。露石劑噴灑絕不能太晚，如果噴灑露石劑與抹面之間間隔時(shí)間太長(zhǎng)，混凝土已接近初凝狀態(tài)，混凝土表面凝結(jié)硬化會(huì)阻止露石劑的滲透，達(dá)不到預(yù)定的滲透深度，輕則導(dǎo)致混凝土表面露石達(dá)不到要求深度，重則造成混凝土表面根本露不出石料。

環(huán)境氣溫、溫度、風(fēng)速是影響噴灑時(shí)間的重要因素。氣溫為25℃時(shí)，推薦值為40～60min。具體情況需要結(jié)合當(dāng)天的施工條件和外界環(huán)境綜合考慮。

7．2露石劑的噴灑方法

液態(tài)露石劑是由多種成份和水形成的一種乳液，為了確保能噴灑均勻，必須將露石劑霧化。

露石劑的噴灑可由噴灑車或人工完成，無論采用哪種方式噴灑，原則上，要使露石劑物化后，均勻噴灑在新鋪筑的混凝土表面上，且在混凝土表面上不產(chǎn)生流淌。人工噴灑露石劑推薦使用高壓水槍進(jìn)行霧化，這種設(shè)備霧化效果好，速度快，可操作性強(qiáng)，實(shí)踐證明這是目前最理想的人工霧化設(shè)備。另也可以使用機(jī)械噴灑露石劑，需要專門的露石劑灑布機(jī)（供大面積、大規(guī)模使用）

7．3露石劑劑量標(biāo)定

露石劑的噴灑量可控制在300±15g/m2。為了確保露石劑能均勻覆蓋在混凝土表面，在大面積噴灑前，我們應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)段對(duì)噴灑劑量進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定方法如下；計(jì)算20 m2露石劑用量，確寶露石劑在此面積范圍內(nèi)均勻噴灑完。

8覆蓋塑料膜工藝

噴灑露石劑后，由于環(huán)境溫度及刮風(fēng)，易使混凝土表面水分和露石劑成份揮發(fā)，影響露石劑的正?；瘜W(xué)作用，從而導(dǎo)致隨后的刷洗工藝難以實(shí)施。為此，需在噴灑露石劑后，采用塑料薄膜覆蓋。

覆蓋薄膜養(yǎng)生應(yīng)注意的事項(xiàng):

（1）噴灑露石劑后5～10分鐘，即應(yīng)覆蓋塑料膜。如氣溫高、風(fēng)大，則噴灑后即刻覆蓋塑料薄膜。

（2）一定要使所有的混凝土表面均被塑料膜覆蓋，不得有裸露的表面。

（3）不得使塑料膜在灑布了露石劑的混凝土表面上拖、拉，以免破壞露石劑在混凝土表面上分布的均勻性。

（4）覆蓋塑料膜后，要在塑料膜的邊、角處用木塊或其他物體壓嚴(yán)實(shí)，以免塑料膜張開進(jìn)風(fēng)。

推薦采用橫向滾動(dòng)覆膜，這種覆膜方式所采用的薄膜厚度較薄，在滾動(dòng)過程中膜與混凝土表面粘在一起，達(dá)到封閉養(yǎng)生的目的；同時(shí)減輕自重，以防滾動(dòng)過程中在混凝土表面產(chǎn)生壓痕。

9露石水泥混凝土路面的刷洗

9．1刷洗時(shí)間的確定

噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養(yǎng)生一定時(shí)間后，達(dá)到適宜的刷洗時(shí)間，除去混凝土表面的砂漿、露出集料。露石水泥混凝土路面刷洗時(shí)間是指噴灑露石劑后，混凝土表面達(dá)到可刷洗狀態(tài)所經(jīng)歷的時(shí)間。對(duì)混凝土刷洗時(shí)間控制的是否適宜，是露石水泥混凝土路面施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。刷洗的太早，會(huì)造成表面集料的剝落，形成坑槽，造成路表面平整度人為損失，導(dǎo)致路面施工質(zhì)量和使用品質(zhì)大幅下降；刷洗的太晚，混凝土水泥漿的凝結(jié)硬化會(huì)增加刷洗難度，或根本露不出露石集料，均不能形成良好的表面紋理。確定刷洗時(shí)間的方法可采用劃痕試驗(yàn)法和試沖法進(jìn)行檢測(cè)。

9．1．1劃痕試驗(yàn)法

在一般情況下，混凝土表在未完全硬結(jié)時(shí)，尖狀物劃上去會(huì)產(chǎn)生一定深度的刻痕。用小刀在混凝土表面劃一痕跡，當(dāng)劃痕很淺，但淺析可見，量劃痕邊緣基本上無破損時(shí)，即為合適的刷洗標(biāo)志，如劃痕較深、周邊破損較大，則還需等待一定時(shí)間再刷洗。

9．1．2試沖法

在室內(nèi)試驗(yàn)和室外施工中，可以用水直接小面積沖洗水泥混凝土表面，以直觀地確定否達(dá)到合適的刷洗時(shí)間，這種方法稱為沖洗。

刷洗時(shí)，當(dāng)很容易把水泥砂漿沖掉，并伴有集料脫落，用手指感覺刷洗后的水泥混凝土較軟，這表明水泥混凝土尚達(dá)不到適宜的刷洗時(shí)間；當(dāng)沖掉水泥砂漿的難度適中，且沒有集料脫落，刷洗后的水泥混凝土較硬，這就標(biāo)志此時(shí)可進(jìn)行露石工藝的刷洗了。

9．2路面刷洗

在露石水泥混凝土的施工過程中，噴灑露石劑并進(jìn)行養(yǎng)生后，達(dá)到露石混凝土適宜的刷洗時(shí)間，即要除去混凝土表面的砂漿，把集料露出來，這就是露石水泥混凝土的刷洗施工工藝。

混凝土鋪筑前期采用試沖法確定刷洗時(shí)間，露石工藝熟練掌握后，兩種方法即可。刷洗分為人工刷洗和機(jī)械刷洗。

人工刷洗一般是采用普通供水管流水刷洗并輔以刷子來進(jìn)行。刷子的種類有掃帚、棕櫚刷、金屬刷等。其作用是：將未凝結(jié)的表面砂漿搓揉、松散、成為泥漿，在水流作用下帶走。人工刷洗最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的刷洗工藝，盡管在刷洗均勻性方面容易存在問題，實(shí)踐證明，通過嚴(yán)格控制施工質(zhì)量及加強(qiáng)管理，人工刷洗也可獲得良好露石效果。

機(jī)械刷洗采用EACCP自行式刷洗機(jī)，可以大提高路面的施工效率，相對(duì)人工刷洗，刷洗機(jī)刷洗的路面表面紋理更豐富、均勻、減小了人為對(duì)露石效果的影響。

兩種刷洗各有特色，施工過程中可以根據(jù)實(shí)體工程的具體情況選擇合適的刷洗方法。刷洗過程中，發(fā)現(xiàn)有局部沒有刷洗或者刷洗深度不夠，則用掃帚、鋼絲刷進(jìn)行局部重點(diǎn)處理。

9．3露石深度測(cè)量

露石深度是指集料外露高度，用來評(píng)價(jià)刷洗質(zhì)量。本項(xiàng)目露石水泥混凝土路面深度宜控制在4～6mm。且表面砂漿被刷洗后，所露出的砂漿表面是硬化的，用手指甲不易劃起。

露石深度的測(cè)量借助于透明機(jī)圓及游標(biāo)卡尺。本項(xiàng)目具體測(cè)試分為如下三個(gè)步驟：

（1）先用游標(biāo)卡尺測(cè)試圓盤的厚度，多測(cè)幾點(diǎn)取平均值；

（2）將透明圓盤放在路面板或EACCP上，按動(dòng)圓盤不能晃動(dòng)，確保圓盤水平。分別在測(cè)孔中插入游標(biāo)卡尺，注意游標(biāo)卡尺的探針應(yīng)接觸砂漿表面，將所得讀數(shù)減去圓盤厚度即為測(cè)試點(diǎn)的露石深度。

（3）每個(gè)橫斷面測(cè)試四處，每處測(cè)試6個(gè)點(diǎn)以上，取平均值即得每個(gè)斷面的露石深度。

10養(yǎng)生

露石水泥混凝土養(yǎng)生工藝同普通混凝土混凝土。常用的養(yǎng)生方法包括濕法養(yǎng)生、塑料薄膜養(yǎng)生和噴灑養(yǎng)生劑養(yǎng)生。

在雨季或養(yǎng)生用水充足的情況下，要采用濕養(yǎng)生，在混凝土表面全面覆蓋保濕養(yǎng)生膜、土工氈、土工布、麻袋或草簾等，并每天均勻?yàn)⑺當(dāng)?shù)次，使覆蓋物底部始終保持潮濕狀態(tài)。

采用覆蓋保濕養(yǎng)生膜、塑料薄膜養(yǎng)生時(shí)，應(yīng)在混凝土表面不見浮水，手指壓無痕跡時(shí)進(jìn)行。養(yǎng)生期間應(yīng)保持膜的完整，如有破裂，應(yīng)立即補(bǔ)蓋；薄膜厚度應(yīng)適度，寬度大于覆蓋面約60cm。兩條薄膜對(duì)接時(shí)，重疊厚度小于40cm。養(yǎng)生時(shí)間參照相關(guān)規(guī)范。前7天混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)最快，應(yīng)特別注意加強(qiáng)養(yǎng)生，嚴(yán)禁出現(xiàn)混凝土表面發(fā)白的情況。

結(jié)束語(yǔ)：露石水泥混凝土是一項(xiàng)新技術(shù)，它的優(yōu)點(diǎn)還有待于更多的實(shí)踐證實(shí)，同時(shí)也有待于在實(shí)踐中不斷的探索改進(jìn)，為公路行業(yè)更好的服務(wù)。本次露石水泥砼施工長(zhǎng)安大學(xué)中心實(shí)驗(yàn)室駐扎我標(biāo)段給予了認(rèn)真、全面的技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

[1]《普通水泥砼施工技術(shù)規(guī)范》

[2] 長(zhǎng)安大學(xué)高偉教授寫的《露石砼施工技術(shù)要點(diǎn)》

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)以PDF形式查看。