水泥混凝土路面質量因素分析與控制

呂占民

（廊滄高速公路廊坊建設管理處,河北 廊坊 065000）

水泥混凝土路面質量因素分析與控制

呂占民

（廊滄高速公路廊坊建設管理處,河北 廊坊 065000）

從水泥混凝土路面的施工實際出發(fā)，對影響水泥混凝土路面質量的各因素進行了分析，提出了質量保證措施,以達到有效地配置資源，合理安排進度，良好控制工程質量的目的。

水泥混凝土;路面;質量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.028

1　引言

水泥混凝土路面是兩大高級路面類型之一，在我國有著廣泛的應用空間。本文對影響水泥混凝土路面工程質量的因素進行了分析并提出施工控制點，希望能夠使水泥混凝土路面施工管理工作更加程序化、科學化。

2　集料

一般稱集料為惰性填料，通常占混凝土體積的70%～80%，因此，對混凝土的性質有著極大的影響。除了影響成本與和易性外,在一定程度上,集料也影響混凝土的其他性質,如強度、耐久性和體積安定性。

2.1級配

級配是最重要的混凝土集料性質，一般認為，用于拌制混凝土的各種天然礫石級配的改變對和易性和抗壓強度的影響很大,相對較細的級配將顯著降低坍落度和壓實系數并在控制混凝土的和易性和成本方面起著重要的作用。有效地控制混合料的級配是保證水泥混凝土質量的第一步。集料應進行篩分并將結果繪制成級配圖，級配曲線平順的集料將會生產出高質量的混凝土。隨著集料最大粒徑的增加,水灰比會減小,混凝土的強度則會提高。在水泥用量相同的條件下，應用粒徑較大的集料可獲得較高的強度。在較低的強度等級范圍內,最大粒徑的影響不大,在強度較高時,較小粒徑的集料的混凝土得到較高的強度[1]。

2.2堿集料反應

堿集料反應為硅酸鹽水泥(或是其他來源)中,堿離子、氫氧根離子和集料的硅質成分化學反應導致集料的膨脹和開裂,造成混凝土強度、彈性和耐久性的損失。發(fā)生堿硅反應問題與使用了高堿水泥,和含有乳白色石英巖、玻璃質流紋巖和安山巖成分的堿集料有關。通?？梢圆捎脦追N方法防止、減少堿硅反應的發(fā)展:（1）使用低堿水泥(少于0.6%Na2O的濃度);（2）使用無反應的集料;（3）使用礦物混合料(如粉煤灰),作為硅酸鹽水泥替代品或作為硅酸鹽水泥外加劑;（4）注意觀察完成路面的反應變化，如出現堿集料反應跡象應立即采取措施,避免事態(tài)擴大,以減小損失。

3　配料與拌和

3.1配料的準確性與一致性

為保持混凝土性能的一致性,對所有材料需準確配料。坍落度、和易性、加氣量及強度等性能均會受到集料級配、含水量、配合比、外加劑用量等變化的影響。因而有必要在混凝土拌和站連續(xù)取樣,驗證級配,必要時加以調整。從理論上講,應在離下料最近的地方進行集料取樣,以盡快測出結果,便于控制混合料。因此,建議用一些簡捷的方法,例如,采用快速干燥、間斷篩分(即在易于出現問題的粒徑上,計算該號篩的通過率)、只篩分較粗粒徑的集料(比如,濕集料篩分)等方法來驗證級配。這種方法得出的結果不亞于標準試驗得出的結果,但卻大大地減少了時間。未來技術可能有光學點陣圖像分析、攝像機計數與測試以及光學投影等。這些技術有望達到幾乎連續(xù)不斷地監(jiān)控材料的目的[2]。

3.2拌和時間

選擇拌和時間應考慮在獲得性能優(yōu)良的混凝土拌和物的同時拌和的時間較短,以力求經濟。一般規(guī)范均規(guī)定了最短的拌和時間,拌和時間太短則不能得到勻質的混凝土拌和物,并且會降低混凝土強度；延長拌和時間會降低混凝土拌和物的和易性。由于拌和時研磨作用,水泥水化、蒸發(fā)和集料吸收水分導致坍落度降低。注意：不要因為拌和作用使坍落度降低，坍落度降低會影響混凝土的澆筑與搗實,降低混凝土質量。

4　振搗

振搗是從新攤鋪的水硬性水泥混合料中,有目的地清除積留空氣的工作。混凝土振搗每下降5%,抗壓強度降低約30%,黏結強度將下降50%。而隨著混凝土密實度的降低,尤其是低于96%時,氯離子的滲透性提高,必然對腐蝕產生影響。雖然抗凍融性受其影響最小，但振搗時的振搗不當也會對抗凍融性產生有害的影響，比如安裝在攤鋪機上的振搗器,沿振搗路徑上有時出現凍融性破壞。

5　溫度影響

混凝土養(yǎng)護溫度不同，水泥與水之間的反應速度不同，混凝土的強度增長速度也不同。溫度低至-12℃時水泥水化進展極??；而在較高的溫度，例如，稍低于水的沸點時水泥水化極快；溫度低于10℃時，混凝土早期強度發(fā)展較慢，低于5℃時強度增長就很緩慢了，到達冰點溫度時，混凝土幾乎不增長強度。盡管溫度較高時會加快水化反應速度，養(yǎng)護溫度高于65℃并不比較低溫度下延長養(yǎng)護時間對混凝土有利[3]。

6　養(yǎng)護

6.1養(yǎng)護作用和時間

養(yǎng)護的目的就是保持混凝土濕潤、盡可能接近飽和，以便新澆筑混凝土盡可能達到最大的水化程度。充分養(yǎng)護不僅影響混凝土的強度，也影響混凝土的耐久性，養(yǎng)護濕度對混凝土強度的影響見圖1。在工地上，常常達到最大水化程度之前就停止了養(yǎng)護從而由于水分蒸發(fā)造成養(yǎng)護不足使強度降低。養(yǎng)生齡期取決于水泥的品種，一般為3～7d，養(yǎng)生期有時也取決于所需達到的規(guī)定強度或環(huán)境溫度。如美國混凝土協(xié)會就推薦，環(huán)境溫度在4℃時，最短的養(yǎng)生齡期應為7d或者達到規(guī)定強度的70%抗彎強度或抗壓強度所需較短的時間。

圖1　潮濕養(yǎng)護對混凝土強度的影響

6.2養(yǎng)護對表層的影響

表層混凝土性能對混凝土路面的耐久性非常重要，表層混凝土保護內部混凝土不受外界的機械的和化學的損害，保護鋼筋、防止銹蝕，因此，表層混凝土應該具有優(yōu)異的性質。

表層混凝土一般有數毫米厚，當配合比不好、震搗操作不當，采用吸水模板及脫模劑均會對表層質量產生不利的影響。低質量的混凝土表層，在受到內部濕混凝土的約束后會使表層混凝土產生拉應力甚至導致混凝土開裂。合理的養(yǎng)護對于表層混凝土非常重要，尤其是對于低水灰比的高強混凝土，更需要加強早齡期的濕養(yǎng)護。

7　缺陷的產生和防治

7.1離析

混凝土發(fā)生離析會影響混凝土產品或混凝土工程的質量。很多硬化混凝土的缺陷都是離析產生的，如露石、露筋、麻面、紗線以及多孔和軟弱的混凝土層等，這些缺陷影響混凝土的質量和耐久性，施工過程中混凝土應盡量澆筑到位，避免在模板內搬移較大的距離，還應注意正確地使用震動器，震動時間亦不能太長。同時，澆筑時落距較大的混凝土和泵送混凝土均需用黏聚性較大的混凝土。

7.2泌水

泌水也是一種離析，混凝土澆筑后在凝結以前，保水能力不足時，新澆筑的混凝土表面會出現一層水，這種現象叫做泌水。當混凝土中細砂含量不足，水泥顆粒太粗，水泥用量太少或混凝土用水量太多時均容易發(fā)生泌水，沁水使混凝土表面形成一層含水量很大的浮漿層，造成表層混凝土強度降低?；炷帘砻嬗忻谒臅r候，不能進行終飾抹面工序。應在搗實、初步整平以后，等待泌水結束蒸發(fā)掉以后，重新用抹刀用力加壓抹平。過早的抹面會在泌水停止以前封閉表面引起脫皮或薄層脫落。降低粗集料的最大粒徑，盡可能用小坍落度的混凝土可以在很大程度上控制泌水。同時可采用下述方法[4]。

1）應用磨得較細的水泥。

2）增加水泥用量，在用水量相同的情況下，富配合比混凝土的泌水小于貧混凝土。

3）應用粉煤灰或其他火山灰物質。

4）砂中應有足夠的細顆粒成分或增加用砂量。

5）泌水嚴重時應考慮應用引氣劑，減少用水量，增加和易性。

7.3裂縫

根據混凝土產生裂縫的原因，可以采取相應的措施防止混凝土開裂。

1）設計時應合理布置脹縫、施工縫間距，在分幅施工注意相鄰板塊是否收縮完成。

2）加強質量管理。

3）應用實際過程中不開裂的材料，包括水泥、集料和外加劑?？梢詰娩摾w維混凝土。

4）應用設計允許的最小水泥用量，富配合比更容易開裂。

5）應用能滿足和易性要求的最小用水量，不要用過大的坍落度。

6）均勻地澆筑混凝土，施工時要考慮模板內、圍繞鋼筋和斜坡上的混凝土早期的沉淀收縮，等到混凝土沉淀收縮完畢才開始混凝土板等的最終抹面。

7）盡早開始養(yǎng)護，例如，在混凝土表面水膜消失以前開始養(yǎng)護。防止風吹日曬。養(yǎng)護中斷時應防止迅速干燥或過度干燥。

8）避免過高或過低的極端溫度，在熱天，需要時可應用冷卻的水或集料，避免混凝土溫度過高，或在晚間進行混凝土施工。冷天當拆除模板或保濕設施時，應防止混凝土表面溫度迅速降低產生冷擊[5]。

8　斷板的原因與處置

8.1斷板的原因

由縱向橫向斜向裂縫發(fā)展而產生的已完全折斷成兩塊以上的水泥混凝土路面板稱為斷板。原因主要包括：水泥安全性差，強度不足、集料(砂、碎石等)含泥量及有機質含量超標、基層標高失控和不平整、混凝土配合比不當、施工工藝不當等。

8.2斷板控制

針對造成水泥混凝土路面斷板原因的分析，采取行之有效的、全面的預防措施，可減少斷板數量，延長混凝土路面的使用年限，提高行車的舒適性。

1）不同標號、不同廠家、不同種類、不同批產的水泥嚴禁混合使用；盡量采用旋轉窯生產的發(fā)熱量少、收縮量小的硅酸鹽道路水泥或普通硅酸鹽水泥。選擇合格的、含泥量較少的集料。

2）嚴格控制基層頂面標高，確?；炷谅访姘搴穸鹊木鶆蛞恢?。采取加鋪塑料薄膜等方法減少水泥混凝土路面板與基層的摩阻力。禁止采用拋撒松散基層材料填補標高的方法。加強基層養(yǎng)護工作，保持基層濕潤狀態(tài)，直至澆筑水泥混凝土路面板。

3）嚴格控制混凝土配合比,誤差值控制在1%以內?？刂七m宜的用水量，保持水灰比準確;為減少用水量，改善和易性可使用合適的外摻劑。

4）混凝土的拌和時間要根據機械性能準確掌握，最長拌和時間不應超過最短拌和時間的3倍；振搗應均勻密實，避免漏振或超振現象產生。重視混凝土面板養(yǎng)生，采用優(yōu)質養(yǎng)護劑，或濕法養(yǎng)護，不要采用沒有覆蓋物僅灑水的養(yǎng)生方法。及時切縫，根據施工現場氣溫及水泥品種試驗確定最早切縫時間。

9　結語

路面工程施工質量管理的關鍵環(huán)節(jié)是施工現場的工序質量管理。本文對影響水泥混凝土路面工程質量的各主要因素進行了重點分析，力圖使施工管理者能夠掌握控制重點，能夠有的放矢，使混凝土路面施工得到科學的控制。希望通過本文能夠給工程管理者在水泥混凝土路面施工上提供科學的管理思路和決策依據。

【1】王嬿，等.水泥混凝土公路技術實踐與展望[M].北京：人民交通出版社，2001.

【2】劉秉京.混凝土技術[M].北京：人民交通出版社，2001.

【3】關慶年.公路工程管理[M].北京：人民交通出版社，1989.

【4】胡長順，黃輝華.高等級公路路基路面施工技術[M].北京：人民交通出版社，1995.

【5】方福森.路面工程[M].北京：人民交通出版社,1979.

Quality Factor Analysis and Control of Cement Concrete Pavement

LV Zhan-min
(Lang Cang Highway Management Department,Langfang 065000,China)

This article from the cement concrete pavement construction practice，for factors affecting the quality of cement concrete pavement are analyzed.the quality assurance measures are put forward to achieve a reasonable arrangement of progress,a good control of the purpose of Engineering quality.

cement concrete；road；quality control

U416.216

B

1007-9467（2016）05-0106-03

呂占民（1971～），男，河北廊坊人，高級工程師，從事公路工程管理研究，（電子信箱）lcgsjdk2013@163.com。

2015-12-03