用于農(nóng)村公路路面的碾壓混凝土技術(shù)

Roller Compacted Concrete Technology for Rural Highway Pavement

羅暉1，王傳彪1，黃煜鑌2，李欣1（1重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶　400074；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶　400044）

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用于農(nóng)村公路路面的碾壓混凝土技術(shù)

Roller Compacted Concrete Technology for Rural Highway Pavement

羅暉1，王傳彪1，黃煜鑌2，李欣1
（1重慶交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶400074；2重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶400044）

摘要：農(nóng)村公路多為三、四級(jí)以及等外公路,碾壓混凝土路面符合農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)等級(jí)及小交通量要求，相比普通水泥混凝土路面，碾壓混凝土路面水泥用量少、收縮小、且便于利用工業(yè)固體廢棄物，另外還具有施工效率高、材料和人工成本低等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；碾壓混凝土路面；改進(jìn)VC值；干硬性水泥混凝土；農(nóng)村公路

Abstract:Rural highways contain three-grade, four-grade and substandard highways. RCC pavement meets the requirements of design levels and less traffic volume and, compared with ordinary cement concrete, it has the advantages of less cement amount, little shrinkage and convenient recycle of industrial solid waste as well as high construction efficiency and low material and labor cost.

Keywords:roller compacted concrete; RCC pavement; VC value improvement; dry cement mortar; rural highway

0　引言

農(nóng)村公路多為三、四級(jí)以及等外公路,根據(jù)《2014年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》，截至2014年末，三級(jí)及以下等級(jí)的公路占到全國(guó)公路總里程的87.8%，全國(guó)農(nóng)村公路（含縣道、鄉(xiāng)道、村道）里程中村道占了57.3%。全國(guó)農(nóng)村公路2014年增加9.68萬(wàn)km，其中村道增加7.71萬(wàn)km[1]。可見(jiàn)我國(guó)農(nóng)村公路的建設(shè)及維護(hù)工作量大，選擇合適的農(nóng)村公路建設(shè)技術(shù)顯得非常重要。

1　碾壓混凝土路面

碾壓混凝土(簡(jiǎn)稱(chēng)RCC)是一種振動(dòng)碾壓成型的干硬性水泥混凝土，用碾壓混凝土通過(guò)振動(dòng)碾壓機(jī)具壓實(shí)而成的路面則為碾壓混凝土路面（簡(jiǎn)稱(chēng)RCCP）。歐洲國(guó)家較早修筑碾壓混凝土路面，上世紀(jì)70年代，由于發(fā)生了兩次世界性能源危機(jī)，使得瀝青材料缺乏，各國(guó)對(duì)公路路面材料的研究注意力轉(zhuǎn)向碾壓混凝土，到80年代后期，瑞典、挪威等國(guó)開(kāi)始將碾壓混凝土用于低交通量公路及干線(xiàn)公路。

國(guó)內(nèi)，碾壓混凝土用于水利水電工程相對(duì)較成熟，有相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范和施工技術(shù)規(guī)范。對(duì)于碾壓混凝土路面，自1981年安徽等省開(kāi)始研究以來(lái)，國(guó)家及多省、區(qū)相繼設(shè)立課題進(jìn)行研究，有關(guān)研究成果被納入《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]JTG D40和《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》[3]JTG∕T_F30中，里面含碾壓混凝土面層適用范圍，碾壓混凝土配合比設(shè)計(jì)、碾壓混凝土路面施工和碾壓混凝土面層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)章節(jié)。另外，《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[4]JTG E30則給出了碾壓混凝土拌合物稠度試驗(yàn)方法和碾壓混凝土抗彎拉試件的制作方法。已有研究成果為我國(guó)推廣應(yīng)用碾壓混凝土路面創(chuàng)造了有利的條件。

1.1碾壓混凝土路面的優(yōu)點(diǎn)

由于碾壓混凝土是干硬性混凝土，其單位用水量和水泥用量都較少，水泥用量的減少對(duì)于減少資源消耗及碳排放是有利的，同時(shí)其材料造價(jià)也低于普通水泥混凝土路面。

由于單位用水量和水泥用量小，相對(duì)于普通水泥混凝土，碾壓混凝土的干縮率及水泥水化收縮都相對(duì)較小，因此碾壓混凝土路面的設(shè)計(jì)接縫間距可以遠(yuǎn)大于普通水泥混凝土路面。普通水泥混凝土面層橫向接縫間距一般為4～6m，而碾壓混凝土面層橫向接縫間距可以是6～10m，重慶萬(wàn)州區(qū)分水鎮(zhèn)的碾壓混凝土示范公路采用的橫向接縫間距即為10m，接縫間距增大意味著接縫數(shù)量的減少，不僅有利于行車(chē)舒適性，且降低了切縫的人工費(fèi)及填縫材料的費(fèi)用。

另外，相對(duì)于普通塑性混凝土路面，碾壓混凝土路面還具有機(jī)械化程度高，可不用模板，施工快速、高效，可更早開(kāi)放交通等優(yōu)點(diǎn)。

1.2碾壓混凝土路面的常見(jiàn)問(wèn)題

碾壓混凝土路面會(huì)出現(xiàn)平整度差、壓實(shí)度不夠及耐磨性能不足的問(wèn)題，這和碾壓混凝土配合比、施工機(jī)械、原材料、施工工藝都有關(guān)系。例如，碾壓混凝土路面施工過(guò)程中，如果改進(jìn)VC值過(guò)大，則混凝土不易壓實(shí)，導(dǎo)致強(qiáng)度降低；如果改進(jìn)VC值過(guò)小，碾壓時(shí)則易出現(xiàn)波浪，影響路面平整度。強(qiáng)度的高低及表面出漿情況都會(huì)影響碾壓混凝土的耐磨性能。

在碾壓混凝土施工過(guò)程中由于相關(guān)技術(shù)普及率不夠，施工配合比仍存在水泥用量偏大的問(wèn)題，使得該形式路面結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性下降。

2　碾壓混凝土路面用于農(nóng)村公路

2.1碾壓混凝土路面對(duì)農(nóng)村公路的適用性

碾壓混凝土不宜用作高速或一級(jí)公路或者承受特重或重交通的二級(jí)公路的面層[2]，山區(qū)農(nóng)村公路多為三、四級(jí)以及等外公路,設(shè)計(jì)行車(chē)速度為40 km/h以下,路基寬度為6.5 m或4.5 m(單車(chē)道) ,主要起集散、聯(lián)通與運(yùn)輸作用[5]，交通量小，因此采用碾壓混凝土路面是合適的。

農(nóng)村公路的建設(shè)及維護(hù)里程長(zhǎng)，且大部分位于自然生態(tài)條件較好的邊遠(yuǎn)山區(qū)，因此，在保證農(nóng)村公路建設(shè)質(zhì)量的前提下，顯著減少農(nóng)村公路建設(shè)過(guò)程中的碳排放，節(jié)約資源也是非常重要的，碾壓混凝土技術(shù)相對(duì)普通塑性混凝土的水泥用量更少，符合國(guó)家節(jié)能減排及環(huán)境保護(hù)的戰(zhàn)略要求。另外，碾壓混凝土的建設(shè)成本相對(duì)較低，可以緩解農(nóng)村公路建設(shè)常會(huì)面對(duì)的資金短缺的問(wèn)題。

2.2碾壓混凝土路面在農(nóng)村公路的應(yīng)用情況

重慶被大巴山、巫山、武陵山、大婁山環(huán)繞，地貌以丘陵、山地為主，農(nóng)村面積大、人口多，截至2014年末鄉(xiāng)村人口比重仍占到40.4%，山區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)需求量大。重慶市先后在交通部西部項(xiàng)目、市科委項(xiàng)目及地方自立項(xiàng)目的資助下在涪陵、長(zhǎng)壽、萬(wàn)州修筑了碾壓混凝土示范路面。其中，萬(wàn)州區(qū)分水鎮(zhèn)的C30碾壓混凝土路面水泥用量為280kg，體現(xiàn)出較好的環(huán)境性能及經(jīng)濟(jì)性能。國(guó)內(nèi)其他地區(qū)如昆明、大理也有將碾壓混凝土用于農(nóng)村公路路面的示范，如大理西黃路C25強(qiáng)度等級(jí)的碾壓混凝土路面。如圖1。

圖1　農(nóng)村公路碾壓混凝土路面示范工程

2.3農(nóng)村公路碾壓混凝土路面中固體廢棄物的利用

由于農(nóng)村公路的建設(shè)及維護(hù)量大，因此在路面混凝土技術(shù)中采用固體廢棄物將對(duì)環(huán)保及減排做出積極貢獻(xiàn)。以重慶為例，重慶轄區(qū)有很大一部分是三峽庫(kù)區(qū)，庫(kù)區(qū)每年固體廢棄物產(chǎn)生量高達(dá)2000萬(wàn)t以上，累積堆存上億t。每年汛期經(jīng)暴雨和洪水沖入庫(kù)區(qū)的廢棄物就高達(dá)數(shù)百萬(wàn)t。固體廢棄物一方面占用大量土地，另一方面污染環(huán)境，直接威脅三峽水庫(kù)的水質(zhì)安全和庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境[6-7]。

在碾壓混凝土路面施工中可以結(jié)合工程當(dāng)?shù)厍闆r摻用工業(yè)固體廢棄物，不僅符合國(guó)家低碳化發(fā)展思路，且能進(jìn)一步降低公路造價(jià)。經(jīng)試驗(yàn)研究，對(duì)于碾壓混凝土這種干硬性混凝土體系，在農(nóng)村公路路面碾壓混凝土性能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的情況下，可以使用需水量比較大的工業(yè)固體廢棄物，如循環(huán)流化床灰、等外級(jí)粉煤灰等。流化床灰的摻量可按碾壓混凝土中膠凝材料的SO3總量不大于3.5%控制，如果膠凝材料的SO3總量超過(guò)3.5%小于4.5%，需測(cè)試分析所配混凝土的體積穩(wěn)定性是否合格，測(cè)試結(jié)果合格該摻量可以使用。

重慶長(zhǎng)壽和萬(wàn)州分別修筑了固體廢棄物碾壓混凝土路面，長(zhǎng)壽渡舟鎮(zhèn)的固體廢棄物碾壓混凝土路面每方混凝土使用了粉煤灰和電石渣共350kg，萬(wàn)州分水鎮(zhèn)龍溝路每方碾壓混凝土使用了循環(huán)流化床灰70kg，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa。

針對(duì)摻用了較多固體廢棄物的農(nóng)村公路碾壓混凝土路面，為提高其耐磨性等路用性能，研究人員也提出了新型的農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)[8]，如圖2所示自上而下依次包括乳化瀝青稀漿封層（3～10mm）、橡膠瀝青應(yīng)力吸收層（1～2cm）、工業(yè)固體廢棄物碾壓混凝土層（15～20cm）和路基。

圖2　高固體廢棄物摻量的農(nóng)村公路碾壓混凝土路面結(jié)構(gòu)

3　結(jié)論

農(nóng)村公路的建設(shè)及維護(hù)工作量大，選擇合適的建設(shè)技術(shù)顯得非常重要。碾壓混凝土路面符合農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)等級(jí)及小交通量要求，并且相對(duì)成本較低、施工效率高、節(jié)約水泥、便于利用工業(yè)固體廢棄物，符合國(guó)家低碳環(huán)保的發(fā)展思路。正像明顯的優(yōu)點(diǎn)一樣，碾壓混凝土路面仍然有一些問(wèn)題需要通過(guò)深入研究在應(yīng)用過(guò)程中加以克服，為確保碾壓混凝土路面質(zhì)量，制定更詳細(xì)的規(guī)程和測(cè)試方法也是必要的。

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責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

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收稿日期：2016-02-05

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.03.025

中圖分類(lèi)號(hào)：U415

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-9107（2016）03-0025-03

基金論文：該論文為重慶市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)重點(diǎn)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：cstc2014yykfb30004）和重慶市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)集成示范計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：cstc2015jcsf30001）論文之一。