混凝土路面翻砂預(yù)防措施研究

（中國(guó)水利水電第九工程局有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081）

一、工程概況

遵義市“十三五”農(nóng)村公路“建養(yǎng)一體化”綏陽(yáng)縣工程，主要以等外級(jí)公路為主，路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為：0.5m（加固路肩）+3.5m（路面鋪筑寬度）+0.5m（加固路肩），路肩路面均采用C30 混凝土澆筑，路肩結(jié)構(gòu)尺寸為50cm×24cm，路面結(jié)構(gòu)層為6cm 厚填隙碎石層+18cm 厚混凝土面層。

二、翻砂原因分析

在施工過(guò)程中，由于未全面掌握現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)條件，受混凝土施工過(guò)程中質(zhì)量管控及成品保護(hù)等因素影響，路面混凝土可能發(fā)生翻砂現(xiàn)象。通過(guò)對(duì)本工程施工過(guò)程數(shù)據(jù)分析，砂石料質(zhì)量、水灰比、養(yǎng)生過(guò)程是造成路面翻砂的主要原因，此外，混凝土振搗、收面及半成品保護(hù)等也是是否翻砂的影響因素。結(jié)合施工過(guò)程中已收集的數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)路面施工數(shù)據(jù)進(jìn)行分析如下表所示。

表1 施工過(guò)程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表（部分）

（一）水灰比

水灰比過(guò)大是造成混凝土路面翻砂的主要原因之一，水灰比的大小直接影響混凝土的強(qiáng)度。水灰比過(guò)大時(shí)，混凝土中多余的游離水分的蒸發(fā)，在水泥漿面層產(chǎn)生過(guò)多毛細(xì)孔，降低了密實(shí)性，降低了混凝土面層的強(qiáng)度，易引起翻砂。另外，表面水分過(guò)多，混凝土面層抹壓修光時(shí)間延長(zhǎng)，甚至有可能超過(guò)水泥的終凝時(shí)間，造成施工地面質(zhì)量無(wú)法保證。此外，水灰比過(guò)大易造成混凝土拌合物在運(yùn)輸、施工過(guò)程中漏漿、泌水等現(xiàn)象。

造成水灰比過(guò)大的原因有多種，包括未按規(guī)定設(shè)置稱量系統(tǒng)、未根據(jù)集料含水率對(duì)拌合用水量進(jìn)行調(diào)整，甚至存在施工班組無(wú)視設(shè)計(jì)配合比，擅自將用水量增加，便于澆筑時(shí)攤鋪平倉(cāng)的現(xiàn)象。

（二）集料質(zhì)量

綏陽(yáng)縣內(nèi)全部為機(jī)制山砂，一般料場(chǎng)開(kāi)采區(qū)域內(nèi)含多種巖體類型、風(fēng)化程度各不相同的巖體，部分母材強(qiáng)度及破碎指標(biāo)不能夠滿足規(guī)范要求。加之喀斯特地貌作用下巖體溝壑較深，內(nèi)部填充大量的泥層。在砂石生產(chǎn)過(guò)程中，如對(duì)泥層和風(fēng)化巖體清理不完全，極易導(dǎo)致細(xì)集料石粉含量、細(xì)度模數(shù)及粗集料含泥量、壓碎指標(biāo)等出現(xiàn)不滿足規(guī)范要求的情況。

砂石料中含泥量超標(biāo)，所含粘土?xí)囝w粒，延緩及阻礙水泥的水化及混凝土的凝結(jié)，造成水泥與集料粘結(jié)力減弱，直接影響拌合混凝土強(qiáng)度，降低了混凝土道路表面的耐磨性，造成道路通車一段時(shí)間后出現(xiàn)翻砂現(xiàn)象。壓碎指標(biāo)代表著碎石料的強(qiáng)度，碎石壓碎指標(biāo)不合格會(huì)造成拌合出來(lái)的混凝土抗壓強(qiáng)度不足，通車后易造成路面磨損起粉。

（三）混凝土振搗

規(guī)范明確要求，混凝土振搗以混凝土表面無(wú)氣泡冒出，混合料不再下沉，表面泛漿為結(jié)束。但在項(xiàng)目部管理人員現(xiàn)場(chǎng)巡視過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分道路作業(yè)人員操作無(wú)規(guī)程，比較隨意。一般先由插入式振搗器振搗至混凝土內(nèi)部密實(shí)后，在由平板振動(dòng)器及震動(dòng)梁振搗至表面大致平整。在平板振動(dòng)器及震動(dòng)梁振搗過(guò)程中，由于操作人員隨意性較大，為便于后期抹面，常出現(xiàn)象過(guò)振現(xiàn)象，致使混凝土表面泌水，表面水灰比增大，混凝土表面強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)翻砂現(xiàn)象。

（四）收面時(shí)間

如路面收面過(guò)早，此時(shí)水泥水化作用剛剛開(kāi)始，凝膠尚未全部形成，游離水分較多，表面會(huì)出現(xiàn)水光，易造成表面水灰比過(guò)大。如收面過(guò)遲，水泥已經(jīng)終凝硬化，此時(shí)收面操作困難，且會(huì)破壞已經(jīng)硬結(jié)的表面，從而造成表面翻砂。

（五）養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)不當(dāng)是造成混凝土路面翻砂的主要原因之一。規(guī)范要求在路面澆筑完成混凝土終凝后及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。但部分班組為圖方便，在每日澆筑結(jié)束后，即對(duì)當(dāng)日完成路段全部覆蓋灑水保濕養(yǎng)護(hù)。此時(shí)，存在后澆筑路段的混凝土還未終凝，灑水造成表面水灰比增大，混凝土強(qiáng)度降低?；蛘叱霈F(xiàn)在高溫施工期間，暴露在陽(yáng)光下的混凝土未及時(shí)得到覆蓋保濕，造成表面水分蒸發(fā)，水泥水化不完全，表面強(qiáng)度降低的現(xiàn)象。部分道路在低溫施工期間，未對(duì)澆筑完成的路段進(jìn)行覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)，造成混凝土受凍損影響強(qiáng)度。此外，個(gè)別道路沿線群眾較多，路面施工完成后或施工過(guò)程中未按規(guī)范要求養(yǎng)生足夠時(shí)間，即開(kāi)始通車，造成混凝土表面強(qiáng)度受損，從而產(chǎn)生翻砂現(xiàn)象。

在雨季施工過(guò)程中，個(gè)別工作面未準(zhǔn)備覆蓋遮雨工具，造成新澆筑路面混凝土被雨水沖刷、浸泡，或造成表面水灰比增加，強(qiáng)度降低，也是發(fā)生翻砂的原因之一。

三、翻砂預(yù)防措施

（一）配合比設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目初期試驗(yàn)室出具的配合比水灰比為0.53，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中效果不佳。為確定適合本項(xiàng)目的水灰比，確保路面施工質(zhì)量，項(xiàng)目部考慮減小水灰比，以改善混凝土泌水、漏漿的現(xiàn)象。在不改變水泥用量的情況下，通過(guò)多次試配試驗(yàn)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試拌混凝土進(jìn)行取樣檢測(cè)，確定了最佳水灰比，如下表所示。

表2 水灰比調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)表

在水泥用量不變條件下，降低水灰比，塌落度減小，稠度將增大，拌合物的流動(dòng)性將隨之減小，但有效改善了混凝土的黏聚性和保水性。

根據(jù)水灰比調(diào)整結(jié)果確定的設(shè)計(jì)配合比如下表所示。

表2-10 設(shè)計(jì)配合比

施工前，定期測(cè)定砂石料實(shí)際含水率，對(duì)設(shè)計(jì)配合比用水量進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整公式如下：

拌合用水量=201-含水率×堆積密度

（二）原材料控制

在料場(chǎng)選擇時(shí)，必須取樣對(duì)母材抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，母材抗壓強(qiáng)度不低于70MPa，避免因母材強(qiáng)度不足造成生產(chǎn)的集料石粉含量、壓碎指標(biāo)不滿足要求。在料場(chǎng)開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)覆蓋層及風(fēng)化、破碎的巖層清理干凈，避免進(jìn)入破碎機(jī)。對(duì)篩分孔進(jìn)行檢查，確定是否滿足級(jí)配、粒徑要求。拌制混凝土使用的水泥進(jìn)場(chǎng)抽檢強(qiáng)度、安定性符合規(guī)范要求，禁止使用受潮、結(jié)塊的水泥。

（三）拌和站工藝

改進(jìn)拌和站稱量系統(tǒng)，增設(shè)流量計(jì)，精確控制每盤(pán)拌合的混凝土量，定量控制水灰比，保持在0.49。在每條道路混凝土工程正式開(kāi)工前，由項(xiàng)目工程技術(shù)部、質(zhì)量管理部及設(shè)備物資部聯(lián)合對(duì)混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，是否滿足精確控制各原材料參比，查看設(shè)備說(shuō)明書(shū)及檢定證書(shū)，由工程技術(shù)部對(duì)混凝土配合比及拌合要求進(jìn)行交底、指導(dǎo)?；炷涟韬蠒r(shí)間不低于60s，避免攪拌不均勻?qū)е禄覞{分離。

（四）運(yùn)輸過(guò)程

采用罐車運(yùn)輸混凝土，混凝土從拌合出料至運(yùn)輸?shù)絺}(cāng)面澆筑時(shí)間不得超過(guò)1 小時(shí)，不滿足要求時(shí)可考慮摻入緩凝劑。為避免骨料分離，要求卸料高度不超過(guò)2m，否則，應(yīng)采用溜槽進(jìn)行卸料。如運(yùn)輸條件受限，只能采用自卸汽車進(jìn)行混凝土運(yùn)輸時(shí)，必須先對(duì)車廂縫隙進(jìn)行密閉，確保運(yùn)輸過(guò)程中漿液損失小，在運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)拌合物塌落度進(jìn)行檢測(cè)，滿足要求才能入倉(cāng)澆筑。

（五）平倉(cāng)振搗

對(duì)于邊角的部分，應(yīng)先用插入式振搗器按順序振搗，再用振搗梁縱橫交錯(cuò)托振。振搗器在每一位置振搗的持續(xù)時(shí)間，以拌合物停止下沉、不再冒氣泡并泛出水泥砂漿為準(zhǔn)，并不宜過(guò)振。使用振動(dòng)梁振實(shí)路面時(shí)，振動(dòng)梁應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和質(zhì)量。振動(dòng)梁應(yīng)垂直路面中心線沿縱向拖行，拖行速度不得低于1m/min，往返2-3 遍，使表面翻漿均勻平整。

（六）收面

在路面混凝土澆筑過(guò)程中，及時(shí)對(duì)應(yīng)完成的道路進(jìn)行收面。當(dāng)混凝土振搗完成后，用抹光機(jī)對(duì)表面進(jìn)行磨平，再用鐵抹子或木抹子在混凝土表面反復(fù)壓抹，直到達(dá)到工程所需表面光潔要求。在初凝前半個(gè)小時(shí)，進(jìn)行第二次收面，確保路面平整。初凝后禁止再進(jìn)行收面工作，否則，容易破壞表面整體性，易造成表秒破碎、剝落。

（七）養(yǎng)護(hù)

因地制宜，選擇合適的養(yǎng)護(hù)方法。夏季水分蒸發(fā)較快，宜選擇灑水保濕養(yǎng)護(hù)，并以草簾覆蓋，加強(qiáng)保水，減小水分流失，每日灑水2～3 遍，灑水量不宜過(guò)大，以草簾等覆蓋物隨時(shí)保持濕潤(rùn)為最佳。由于本地區(qū)道路多在山區(qū)，冬季氣溫較低，且常有霧氣、露水，可不灑水，只需對(duì)混凝土路面進(jìn)行覆蓋保溫，避免凍損。在冬季氣溫低于5℃后，禁止灑水養(yǎng)護(hù)，避免表面結(jié)冰影響強(qiáng)度發(fā)展。雨季施工時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)需要常備塑料薄膜，在下雨前對(duì)未終凝的路面進(jìn)行遮擋?；炷琉B(yǎng)護(hù)在水泥終凝后立即開(kāi)始，至少養(yǎng)護(hù)14 天時(shí)間。在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)齡期前，對(duì)道路交通進(jìn)行控制，不允許車輛通行。

四、預(yù)防成效

目前混凝土路面翻砂預(yù)防措施研究成果，已在綏陽(yáng)縣開(kāi)工建設(shè)的115 條農(nóng)村公路上進(jìn)行了應(yīng)用，在不增加施工成本的前提下，通過(guò)加強(qiáng)施工管理與檢測(cè)，將路面翻砂占已施工路面比例從原6%下降至1%，使路面外觀質(zhì)量、強(qiáng)度及耐久性都得以提升，效果良好。

五、效益分析

通過(guò)混凝土路面翻砂預(yù)防措施研究，能夠有效降低混凝土路面翻砂現(xiàn)象，提高道路使用壽命，避免反復(fù)進(jìn)行缺陷修補(bǔ)，減小因缺陷修補(bǔ)造成的交通壓力，節(jié)約社會(huì)資源。

根據(jù)合同單價(jià)，18cm 厚C30 混凝土路面單價(jià)為65 元/m2。根據(jù)缺陷修補(bǔ)方案，對(duì)路面翻砂的情況需加鋪10cm 厚C30 混凝土，處理成本約36.1 元/m2。平均每公里道路可節(jié)省翻砂處理費(fèi)用6317 元。

六、總結(jié)

通過(guò)對(duì)遵義市“十三五”農(nóng)村公路“建養(yǎng)一體化”服務(wù)ZY3 標(biāo)綏陽(yáng)縣工程施工過(guò)程分析，找出了導(dǎo)致本項(xiàng)目路面翻砂的原因。通過(guò)采取相應(yīng)預(yù)防措施對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行控制，能夠有效降低混凝土路面翻砂率，節(jié)省后期質(zhì)量缺陷處理成本，提高混凝土耐久性，延長(zhǎng)道路使用壽命。對(duì)今后其他農(nóng)村公路路面混凝土施工，可提供借鑒。