高性能混凝土在公交專用車道路面施工中的應(yīng)用

劉衛(wèi)東，馮東東，宿利平

北京市政路橋股份有限公司，北京 100032

公交專用車道路面由于車輛進出頻繁、瞬間位移、高承載重及起動輪壓作用，其磨損及破壞頻率相比一般道路的路面更高，尤其是市區(qū)的公交站臺附近更為明顯。然而，市區(qū)的公交站臺路面目前均采用柔性路面，崩陷破損的問題相當嚴重，已造成服務(wù)質(zhì)量的降低，急需對其進行維護。

1 工程概況

某城市公交專用車道在靠近站臺處的瀝青混凝土路面，部分路段因經(jīng)不起公交的連續(xù)定位碾壓與氣候溫濕度環(huán)境的沖擊，經(jīng)常發(fā)生破壞。經(jīng)由市政府、設(shè)計工程師及研究人員會商研議并評估環(huán)境特性與工程質(zhì)量后，決議選用具有堅韌、耐磨等特性的高性能鋼纖維混凝土（HFRC）進行面層施工。因此，文章對采用接縫式鋼筋混凝土路面（JRCP）替換瀝青混凝土柔性路面的施工進行研究。由于該施工路面并非新建工程，路面寬度為3m和3.3m，難以使用路面鋪筑機施工，必須以傳統(tǒng)的簡易施工法施作，其縱向與橫向坡度亦須配合現(xiàn)有坡度，使其平順。此外，靠近站臺路面的混凝土施工應(yīng)安排在周末，同時必須在3d內(nèi)通車，以減少對交通流量的沖擊。

2 高性能混凝土的配比驗證

鑒于公交專用車道施工路段并非新建工程，而且路寬多變化各處不一，不宜使用路面鋪筑機施工，需要使用較耗費人力的簡易機具施工。如果使用性能較差的低坍落度混凝土，易導(dǎo)致施工單位私自加水，影響整體效果，故選擇高強度、高流動性的高性能混凝土（HPC）施工。由于公交站臺附近車輛起動及剎車頻繁，將剛性路面試鋪改用堅韌耐磨的HFRC進行面層試鋪。為了耐磨及表面韌性，在路面面層7.5cm采用HFRC。

2.1 混凝土質(zhì)量要求

由于公交專用車道施工無法使用大型機具，則采用具有自平性的混凝土，以節(jié)省人力及縮短施工時間，并確保混凝土充分填充開挖面。設(shè)計要求中HPC坍落度為（250±20）mm，而面層的HFRC坍落度要求為（230±20）mm，且不得有離析及泌水。在設(shè)計上，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（2015年版）》（GB 50010—2010）（以下簡稱《規(guī)范》）的要求，以水膠比控制設(shè)計強度，為了滿足3d通車，要求混凝土的抗壓強度3d為27.6MPa，28d為48.3MPa，且于56d達到68.9MPa，要求混凝土的抗彎強度28d為4.6MPa，56d為 5.0MPa。

2.2 混凝土配比設(shè)計

HPC及HFRC的配比設(shè)計需考慮混凝土的工作性、安全性、耐久性、生態(tài)性及經(jīng)濟性，并依試拌及模擬試驗結(jié)果加以確認。配比依據(jù)上述質(zhì)量要求，在設(shè)計時考量耐久性質(zhì)，采用低水量及低水泥漿量的配比邏輯，減少混凝土中孔隙的生成，降低其他雜質(zhì)進入混凝土內(nèi)部的概率?；炷僚浔壬习韬退昧啃∮?40kg/m3，水泥用量小于300kg/m3，以降低裂縫產(chǎn)生的概率，并提高每千克水泥所增加的綜合強度，提升混凝土的經(jīng)濟性，并降低高污染的水泥量及采用爐石粉的使用，確保落實生態(tài)性的環(huán)保觀念。混凝土采用的水固比小于0.07，考慮避免混凝土產(chǎn)生自生收縮，故配比的水灰比大于0.42。此外，由于公交專用車道易受車輛排放廢氣所侵蝕，故按照《規(guī)范》，選擇水膠比小于0.40，使混凝土符合工程需求。

3 現(xiàn)場試驗?zāi)M

3.1 現(xiàn)場試驗

經(jīng)過配比計算后，制作100cm×100cm×30cm的大型模型進行試驗?；炷劣陬A(yù)拌廠拌和后應(yīng)于預(yù)拌車上等待45min，模擬運輸?shù)穆烦虝r間，待45min后才進行整平試驗，觀察其工作性，除確保混凝土穿越鋼筋達到自平效果外，還需測試自平后的坡度。為了節(jié)省鋼筋處理的時間，施工試作采用點焊鋼筋網(wǎng)，將鋼筋綁扎時間改在工廠完成，以便在現(xiàn)場施工時只有吊放及安裝二項作業(yè)，節(jié)省施工時間及免除交通堵塞。

3.2 HPC的新拌性質(zhì)

HPC及HFRC在施工前要經(jīng)過配比驗證及試驗，以確?；炷磷孕辛髌?，沒有離析及泌水的情況。同時，HPC具有60s以上的流動時間，保證混凝土適宜的黏滯性，避免骨材分離，同時確?；炷量梢员３至鲃有?，充分填滿角落及角鋼底部。

文章中公交專用車道施工調(diào)制HFRC的配比系引用較新的觀念，以致密骨材為混凝土的基本架構(gòu)，以適當?shù)挠盟考八酀{量促使混凝土具有良好的流動特性，充分展示其高性能的特點。

4 現(xiàn)場施工流程及步驟

4.1 澆置混凝土

公交專用車道路面改建工程為了避免對交通產(chǎn)生影響，選擇在深夜及清晨進行澆置作業(yè)，采用JRCP設(shè)計理念，上下層鋼筋保護層厚度為7.5cm，上層采用HFRC，下層采用HPC。在施工作業(yè)流程上，第1個工作日進行道路封閉，開挖路面；第2個工作日進行路面夯實作業(yè)；第3個工作日進行點焊鋼筋網(wǎng)的鋪筑作業(yè)，并以護角角鋼確定路面高程。在角鋼鋪設(shè)完成后，進行澆置混凝土。HPC具備自流平性質(zhì)，無須振動處理，可節(jié)省人力及時間。

4.2 混凝土養(yǎng)護

為了增加剛性路面的摩擦力，在混凝土初凝前應(yīng)進行混凝土表面的刷毛作業(yè)。待混凝土初凝時，立即進行噴霧養(yǎng)護工作。混凝土達到終凝后應(yīng)鋪蓋帆布，繼續(xù)澆水養(yǎng)護3d，直到通車前才停止。養(yǎng)護對于混凝土質(zhì)量的影響較大，在混凝土初期尤為重要。在澆置初期養(yǎng)護可抑制混凝土的塑性收縮，由此確?；炷翉姸劝凑赵O(shè)計標準增長。該路面工程在混凝土初凝時曾產(chǎn)生塑性收縮裂縫，但是HPC含有石灰粉煤灰材料，故其在完全凝固后裂縫發(fā)展受到抑制，在經(jīng)過養(yǎng)護數(shù)天后裂縫自行消失。

5 HPC效果評估

5.1 體積穩(wěn)定性

以傳統(tǒng)觀念設(shè)計混凝土?xí)r，一般通過增加用水量來提升其綜合性能，通過選擇低水灰比及高水泥用量來提高其強度。然而，混凝土過多的漿量容易導(dǎo)致較大的坍落度損失或骨材離析，同時水泥水化將造成混凝土收縮，其收縮量或膨脹量系與用水量及水泥用量成正比。在大面積工程中，混凝土干縮及膨脹所造成的問題尤為嚴重，路面表層混凝土在大氣中會干燥收縮，而底層混凝土因接觸土壤濕潤膨脹，導(dǎo)致表面撓曲，兩邊向上翹起。為避免此現(xiàn)象的發(fā)生，在配比設(shè)計中采用低用水量及低水泥用量，并降低混凝土的水固比（水與固體材料的比值），以降低混凝土的膨脹及收縮量。

5.2 耐久性

試鋪道路采用JRCP施工，鋼筋網(wǎng)分上下二層，上下保護層各為7.5cm。其中，下保護層采用HPC，上保護層采用HFRC。剛性路面保護層使用HFRC，原因是HFRC具有耐沖、抗裂及較優(yōu)的韌性，可抵抗公交進站臺時的緊急剎車及起步所造成的摩擦和沖擊，混凝土一旦開裂，纖維即可發(fā)揮作用，吸收能量，阻止裂縫的延伸。該案例應(yīng)用HFRC的目的在于使鋪筑表面具有耐久性及堅韌耐磨。在工期上，若整體作業(yè)流暢，則從路面開挖至澆置混凝土完成施工僅需1.5個工作日，加上養(yǎng)護時間3個工作日，共計4.5個工作日即可通車。

在第2個工作日施工另外路口段時，施工上不做振動搗實，因此只產(chǎn)生1條裂縫。雖然僅發(fā)生少量裂縫，且經(jīng)過再養(yǎng)護后裂縫均已密合，但若能嚴格驗證、品管及養(yǎng)護，可以進一步減少裂縫的產(chǎn)生。另外，混凝土因含有水分，收縮仍不可避免，裂縫處必須鋸縫以疏解其應(yīng)力，因此剛性路面的鋸縫應(yīng)在終凝完成后第2天開始進行，以免造成龜裂。

5.3 強度發(fā)展

試驗數(shù)據(jù)顯示兩種混凝土強度均向上發(fā)展，于通車3d齡期其抗壓強度超過34.5MPa，于56d時已超過設(shè)計強度68.9MPa。兩種混凝土的抗彎強度，于28d及56d均超過設(shè)計抗彎強度60%以上，符合設(shè)計需求。由此表明，HPC添加鋼纖維后，若控制好其強度發(fā)展，7d后HFRC的抗壓強度已高于未添加鋼纖維的HPC。

6 結(jié)論與建議

（1）若在施工前確實進行料源管制、制程管制及成品管制，HPC及HFRC均可以確?；炷恋姆€(wěn)定性、安全性及耐久性。

（2）剛性路面的施工采用鋼筋網(wǎng)配合HPC和HFRC可以在工期 4.5d內(nèi)完工通車，因此適合作為道路搶修及公交專用車道使用。

（3）HPC路面產(chǎn)生的裂縫，可以通過養(yǎng)護工作及設(shè)置道路伸縮縫予以控制，剛性路面的鋸縫工作應(yīng)在混凝土終凝完成后第2天開始進行。

（4）該公交專用車道路面工程自開放通車至今，路面狀況正常，并無明顯的裂縫或破壞現(xiàn)象。