碾壓混凝土的特點及其在廣樂高速公路中的應用研究

魏鋒廣東省高速公路有限公司

碾壓混凝土的特點及其在廣樂高速公路中的應用研究

魏鋒
廣東省高速公路有限公司

隨著公路交通量以及汽車荷載的不斷增加，如何建設更耐久、更長壽的路面是路面工作者關(guān)注的焦點。本研究以廣樂高速公路LM4標為例開展研究，結(jié)果表明碾壓混凝土可以改善傳統(tǒng)半剛性基層的諸多不足，充分發(fā)揮其功能層的作用并達到資源節(jié)約的目的。

碾壓；混凝土；配合比；質(zhì)量控制

引言

我國高速公路建設長期呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢，而高速公路也同時迎來了越來越多的問題。工程實踐表明[1,2]，越來越多的新建成公路在通車不久便出現(xiàn)不同程度的路面結(jié)構(gòu)損壞，對這些損壞的路面結(jié)構(gòu)進行養(yǎng)護勢必會給社會帶來較大的經(jīng)濟負擔。隨著碾壓混凝土基層的瀝青路面結(jié)構(gòu)在在高等級公路上的應用越發(fā)廣泛[1,2]，它在解決重載交通作用下的路面耐久性問題上起到了極好的效果。鑒于此，本研究以廣樂高速公路[2]為對象，系統(tǒng)的分析了碾壓混凝土基層的優(yōu)越性和設計及施工中的關(guān)鍵技術(shù)要點，旨在為高速公路的修建提供借鑒。

1　碾壓混凝土基層的特點

綜合前人研究成果，碾壓混凝土基層的優(yōu)越性具體表現(xiàn)在[1,2]：①強度和耐疲勞性能均優(yōu)于傳統(tǒng)的半剛性基層；②對重載交通的敏感性及抗沖刷性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)半剛性基層；③溫度和濕度應力可采用預切縫的形式釋放，不規(guī)則裂縫現(xiàn)象可通過預切縫來減少，延緩反射裂縫病害；④碾壓混凝土基層的早期強度較高、完整性好，與封層的粘結(jié)緊密，使路面各結(jié)構(gòu)層的整體受力。

2　碾壓混凝土的材料控制與檢測

本研究以廣樂高速公路LM4標為例，在設計和施工中進行了反復比對研究，最終篩選出的最優(yōu)原材料和配合比設計結(jié)果詳見下文。

2.1原材料要求

碾壓混凝土的材料要求為：

（1）水泥應采用普通硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥，并符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的要求；

（2）碎石需要由堅硬、耐久、無風化的巖石加工而成，其顆粒形狀接近立方體，粒徑需要符合相應的規(guī)格。壓碎值、針片狀含量、泥塊含量、含泥量、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量則需要滿足碾壓混凝土用碎石質(zhì)量技術(shù)要求與檢測結(jié)果；

（3）石屑應堅硬、清潔、無風化、無雜質(zhì)。石屑的質(zhì)量應符合碾壓混凝土用石屑規(guī)格，砂當量和泥塊含量也應該滿足石屑質(zhì)量要求；

（4）河砂需要采用清潔、顆粒較好、級配穩(wěn)定的天然河砂，不含泥團、軟質(zhì)顆粒及其有害雜質(zhì)，海砂不宜使用。實際檢測中，砂當量、含泥量、泥塊含量、細度模數(shù)、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量是重要的檢查項目。

2.2配合比設計

碾壓混凝土配合比設計的基本思想是滿足設計彎拉強度、工作性、耐久性和經(jīng)濟性的要求[2]。實驗結(jié)果表明，最優(yōu)設計方案的指標要求為：

（1）強度指標以28天抗彎拉強度作為RCC試驗配合比設計指標，28天抗彎拉強度3.0MPa。施工過程中，7天抗壓強度宜按12MPa控制。

（2）工作性以改進VC值評定，宜為25±5 s，剛出料時改進VC值宜取下限，碾壓時的改進VC值不應超過上限。

（3）耐久性，基層碾壓混凝土的水泥用量不宜少于220kg/m3以保證基層碾壓混凝土的耐久性能。

3　廣樂高速公路的工程實踐

本研究以廣樂高速公路LM4標為例，開展了碾壓混凝土的施工工序和施工過程的質(zhì)量檢驗與控制研究。通過對比試驗，最最優(yōu)施工工藝要求詳見下文。

3.1拌和及運輸要求

材料的拌和過程需要采用碾壓混凝土采用改進型雙拌缸的水穩(wěn)拌和設備。每臺產(chǎn)量宜大于400t/h，拌缸長度不小于6米，以確保碾壓混凝土拌制均勻。拌和機根據(jù)實驗室出具施工配合比進行拌和，實際采用的水泥劑量宜增加0.1%～0.5%。拌和的含水率應比最佳含水率大0.5%～1.0%。拌和加水到完成壓實工作的時間應滿足施工氣溫5～10℃時允許的最長作業(yè)時間120min，施工氣溫10～20℃時允許的最長作業(yè)時間100min，施工氣溫20～35℃時允許的最長作業(yè)時間90min。運輸需要采用較大噸位的運輸車，車廂應潔凈且裝料時分前、后、中裝料以減少混凝土粗細離析現(xiàn)象，運輸過程中應加以覆蓋。

3.2攤鋪及壓實

混凝土的攤鋪前對下承層進行檢查，對缺陷進行處理并灑水濕潤。碾壓混凝土攤鋪設備應具有足夠的功率，攤鋪機性能穩(wěn)定。松鋪系數(shù)根據(jù)混凝土的材料組成及攤鋪機的性能由試驗段確定，攤鋪速度宜控制在1～2m/min且保持勻速、連續(xù)攤鋪作業(yè)。攤鋪機應做到微攏料或不攏料避免鋪面離析，碾壓混凝土攤鋪后應及時而連續(xù)地進行碾壓直到碾壓密實為止。碾壓段長度以30～40m為宜，碾壓應盡量縮短全部碾壓作業(yè)時間。

3.3縫隙處理

攤鋪過程中如因故中斷時間超過2h，應采用垂直接縫的型式設置橫向接縫[2]。需要設置施工接縫的路段，碾壓完成后及時垂直挖除斜口處余料。施工完畢后，在不產(chǎn)生崩邊的情況下應盡早進行切縫，切縫時間一般應控制在養(yǎng)生后24～72小時。切縫時間的確定應由施工期間該地區(qū)的平均氣溫及晝夜溫差確定。采用硬切縫的方式，其深度不宜小于1/4板厚，切縫寬度宜為3～5mm。橫向切縫間距設置為10米。切縫后立即清除縫中的碎屑、污物等。在養(yǎng)生完成后灌縫前用2mm直徑的細鐵絲配合森林滅火器進行第二次清縫，再灌縫。在縫干凈、干燥后采用A級道路70號熱瀝青進行灌縫。此外，下封層施工之前，騎縫鋪貼1m寬的土工布，并固定在碾壓混凝土基層表面以防止反射裂縫的措施。

4　結(jié)論

經(jīng)對拌和的碾壓混凝土取樣檢測，其含水率、水泥劑量、改進VC值均較為穩(wěn)定，滿足設計值4.5%、10.0%、20～30s的要求。實驗室分別從拌合站和施工現(xiàn)場攤鋪機后取樣進行碾壓混凝土級配檢驗，檢驗結(jié)果其級配均符合設計級配要求。壓路機按照規(guī)定次序及工藝碾壓完成后，及時進行壓實度、含水率及厚度檢驗。碾壓混凝土在鋪筑過程中，從施工前場均勻取料在室內(nèi)成型了標準抗折強度試件，養(yǎng)護至7d齡期測試其抗彎拉及抗壓強度。

[1]陳景，甘戈金，葉海艷，等.預拌現(xiàn)澆屋面泡沫混凝土施工技術(shù)[J].施工技術(shù).2015,(S1):500-503.

[2]許新權(quán)，方楊，李海軍，等.連續(xù)廠拌式碾壓混凝土基層在廣樂高速公路中的應用[J].廣東公路交通.2015,(05):1-4.

魏鋒(1982-),男,廣東梅州人,路橋工程師,長期從事高速公路施工相關(guān)的研究及管理工作。