速凝混凝土在道路快速搶修中的應用

胡信平 宋士茂 周靜 胡龍飛

摘 要：隨著城市面積擴大，各種基礎設施也要不斷完善。自來水、電力、燃氣、熱力、通訊、排污等基礎設施穿插、挖掘、破壞原有路面，如果利用普通材料修復路面用時長，被管制路段安全隱患多。如何安全、快速完成路面修復，關系到養(yǎng)護工作的效率和公路通行服務能力的提升。實踐中用速凝混凝土作為路基層，用橋梁伸縮縫錨固材料，作為水泥混凝土路面快速修補材料，都大大提高了工作效率，具有推廣意義。

關鍵詞：速凝混凝土;路基填充;伸縮縫錨固;混凝土路面搶修;應急管理

中圖分類號：U418? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）03-0022-03

0 引言

截至2020年末，濟南市城區(qū)面積由2010年的430 km2增長至839 km2，10年擴張了近一倍。道路機動車輛由2015年的143萬輛增加至313.9萬輛，5年增加了1.2倍。公路通行里程由2007年的10844 km增長至18117.2 km，交通城市化進程進展迅速[1]。隨著城區(qū)面積擴大，路網(wǎng)稠密，立交橋縱橫，電力、通訊、水務、熱力等工程也會在原有基礎上進行改造，這不可避免需對原公路路網(wǎng)進行刨掘，傳統(tǒng)的路面恢復方式養(yǎng)生期長，交通管制困難，安全隱患多。為了有效完成被刨掘路面的恢復，保障路網(wǎng)通行能力，筆者結(jié)合多年公路養(yǎng)護經(jīng)驗，淺談幾種快速維修路面的新做法和實踐原則。

1路面被刨掘的種類及維修存在的問題

隨著城區(qū)面積擴大，民生問題日益被重視，關系到城鄉(xiāng)居民幸福指數(shù)的水、電、暖、氣等必須足量及時的引入千家萬戶中。城區(qū)擴大，路網(wǎng)先行，早先形成的路網(wǎng)不可避免地被多次開挖截斷，常見的問題有：（1）路面瀝青混凝土及穩(wěn)定土層被開挖破損。（2）橋梁伸縮縫混凝土因開挖或重載而碎裂。（3）水泥混凝土路面及下部基層因刨掘破碎。如何快速的恢復通行，是各個交通部門的重要責任。利用傳統(tǒng)的普通混凝土維修，最快需要7天開放交通，兩車道分別封閉維修完畢需要半個月以上，中間還需要動用大型隨車起重機及數(shù)噸鋼板修搭便橋以便臨時通行，人力物力耗費大。而且鋼板防滑性能差，時常翹頭變形，對行車干擾多，更是兩輪非機動車輛的殺手，安全隱患極大。同時進行交通管制，繞行，借道，影響正常通行效率。

2速凝混凝土的適用范圍及條件

高強速凝混凝土膠凝材料學名低堿硫鋁酸鹽水泥，具有高強快硬特性，由無水硫鋁酸鈣、超細石膏粉、高強纖維、硅酸二鈣增強劑等復合而成，具有早期強度高、干縮率小、對溫度適應性強、與舊水泥混凝土結(jié)合力強，具有微膨脹性，相容性好等特點[2]。

（1）適用范圍。膠凝材料按照配比要求制作，進行道路坑槽修補、市政井蓋快速提升、斷板下沉、橋梁伸縮縫填充、大型鋼件錨固及快速預埋、邊坡固化、道路基層替代碎石水穩(wěn)層等施工，適于有通行時間限制的路基、水泥混凝土路面、橋梁伸縮縫及部分構件等。

（2）施工天氣條件。雨中不能使用，-10℃以下時要添加抗凍劑使用，烈日下加強保濕，其余條件下均可施工。

（3）材料技術指標（以國內(nèi)北方某品牌標號PO42.5速凝膠凝材料為例）如表1所示。

3速凝混凝土施工材料配比

常規(guī)速凝混凝土材料配比，如表2所示。

4施工前的準備

（1）人工、機械投入按照普通混凝土施工條件進行配置。（2）材料要求：①砂：要求為中粗砂。②碎石：粒徑范圍5～32 mm。（3）材料配比：氣溫超過30℃時可添加不超過0.4%的緩凝劑。

5速凝混凝土應用領域示例

（1）以速凝混凝土作為路基，面層鋪設瀝青混凝土，業(yè)內(nèi)俗稱“白+黑”路面施工的快速開放交通搶修為例。（2）基于速凝混凝土的不可運輸性，宜采用現(xiàn)場拌合生產(chǎn)的方式。國內(nèi)外多采用螺旋攪拌輸出成品速凝混凝土，效果最好。（3）將膠凝材料、粗骨料、細骨料、水、外加劑等分別加入移動式混凝土拌合站，加入時不用單獨計量，該拌合站生產(chǎn)時以膠凝材料輸出量作為不變數(shù)值，圍繞膠凝材料根據(jù)材料配比依次調(diào)整粗、細骨料，水的摻入量，采用的是連續(xù)式體積計量標準，摒棄了皮帶秤的弊端，是目前世界上先進的快速移動拌合站。如圖1、圖2所示，水倉、粉料倉、粗骨料倉、細骨料倉、外加劑罐分別載料，螺旋攪龍連續(xù)生產(chǎn)。（4）進行混凝土澆筑、需要振搗保證材料密實。（5）面層瀝青混凝土鋪裝。如圖3所示，用大型瀝青保溫車鋪裝路面瀝青層，施工時間為2021年11月，濟南港華燃氣DN500燃氣管線安裝，刨掘彩龍路，路基速凝混凝土澆筑完畢1 h后，上層鋪裝瀝青混凝土，溫拌，瀝青料溫度不低于130℃。（6）施工完畢后，開放交通。（7）速凝混凝土作為路基材料，鋪裝瀝青混凝土材料小結(jié)。

速凝混凝土作為路基材料具有初凝快、早強快、終凝強度高的優(yōu)勢，但考慮到重載負荷的因素，鋪裝厚度不應小于20 cm，其下部的素土層要用沖擊夯密實。澆筑過程中振搗、平整要及時。乳化瀝青層噴灑要求足量，如果上層的瀝青層超過10 cm時，建議分層鋪裝。條件允許時，邊縫需要灌封。

5.1 以快速更換橋梁伸縮縫，安全快速通行為例

橋梁伸縮裝置是連接橋梁結(jié)構的重要過渡區(qū)，一旦損壞，輕則影響行車的速度、舒適性與安全，重則造成行車安全事故。一旦伸縮縫發(fā)生變形、破損、斷裂等病害，需及時更換結(jié)構損壞的橋梁伸縮縫，維護橋梁結(jié)構性能，確保橋梁安全暢通[3]。

5.2 橋梁伸縮縫速凝混凝土的快速施工過程

（1）應將過渡區(qū)槽表面混凝土鑿毛至露出新鮮的粗骨料，原有鋼筋骨架完全露出為最好。鑿毛之后用空壓機清掃，確保伸縮縫槽內(nèi)雜物清除干凈。（2）用水槍將槽內(nèi)工作界面進行預濕，但不留明水。（3）混凝土振搗。錨固區(qū)混凝土澆筑時必須振搗密實，由于錨固區(qū)鋼筋排布密集，可采用小型板式振動器對混凝土進行充分振搗。（4）施工可采用分段分層澆灌鋪筑法，亦可采用分段分層拌和鋪筑法。

5.3 橋梁伸縮縫速凝混凝土修補的注意事項

（1）橋梁伸縮縫錨固區(qū)混凝土是伸縮縫結(jié)構最易遭到破壞而又較難修復的部位，因此在施工階段應格外注意相應的質(zhì)量控制要點，嚴控錨固區(qū)混凝土施工質(zhì)量[4]。

（2）在生產(chǎn)中可摻入適量的高強纖維，用于提高混凝土的耐酸堿性能以及抗裂性能。

（3）雙摻彈性防水涂料和羥丙基甲基纖維素對混凝土的體積穩(wěn)定性及抗開裂性能具有良好的改善，應用于橋梁伸縮縫過渡區(qū)，可大大降低抵抗動載以及雨天動載引起的動水壓力對混凝土造成的損害。雙摻彈性防水涂料和羥丙基甲基纖維素會對彎拉強度、粘結(jié)強度、劈裂抗拉強度、累積疲勞荷載次數(shù)、早期塑性開裂及28 d干縮值有進一步改善，0～0.1%范圍內(nèi)單摻羥丙基甲基纖維素除對混凝土早期塑性開裂及28 d干縮值有改善外，對強度指標無明顯影響。

（4）注意溫度對速凝混凝土凝結(jié)時間的影響。測試不同橋梁伸縮縫材料體系在不同溫度下的凝結(jié)時間、抗壓強度，結(jié)果表明：硫鋁酸鹽膠凝材料體系凝結(jié)時間隨溫度降低而延長，在10～40℃時大致是線性關系，在-5～10℃時大致是指數(shù)關系。硫鋁酸鹽膠凝材料體系在低溫條件下，摻加普硅、硅灰和碳酸鋰有利于縮短凝結(jié)時間和前期抗壓強度的提高， 對后期抗壓強度無不利影響，而聚合物的摻入（業(yè)內(nèi)稱為緩凝劑）會延長凝結(jié)時間和降低前后期的抗壓強度。硫鋁酸鹽膠凝材料體系在高溫條件下，摻加普硅、硅灰和碳酸鋰會縮短凝結(jié)時間，對前期強度提高明顯但會降低后期抗壓強度，摻加聚合物后會延長凝結(jié)時間并提高后期抗壓強度。

5.4 橋梁伸縮縫速凝混凝土材料小結(jié)

眾多橋梁伸縮縫養(yǎng)護維修工程材料屬于早期強度發(fā)展迅速、后期強度發(fā)展穩(wěn)定的材料， 其中大部分橋梁伸縮縫養(yǎng)護維修工程材料的膠凝材料選用硫鋁酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥是以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物成分的熟料摻入適當石膏后磨細制成的水硬性膠凝材料，與普通硅酸鹽水泥相比，硫鋁酸鹽水泥具有早期強度高、凝結(jié)時間快、微膨脹等優(yōu)點。

5.5 以快速更換水泥混凝土板，迅速開放交通為例

水泥混凝土路面是適應載重大、速度高、密度大的車輛運輸需要的高等級路面，具有強度高、穩(wěn)定性好、使用壽命長、維修養(yǎng)護費用少等許多優(yōu)點。由于設計、施工、養(yǎng)護、環(huán)境污染及長期超負荷使用等諸多因素，致使水泥混凝土路面在使用過程中，受到車輛荷載等作用，板底將產(chǎn)生脫空現(xiàn)象。在重復荷載作用下，最終導致水泥混凝土板的疲勞斷裂、破碎。

6結(jié)論

預期我國大規(guī)模的基建期不會再超過10年，路面的完好保存將是所有道路項目的核心，速凝混凝土等特種建材的應用領域的廣度和深度都會有大幅度的提升。特種材料和新型的工程機械會緊密結(jié)合，并普及到廣泛的工程應用領域，值得我們關注、研究和深入的探討。

參考文獻

[1] 濟南市人民政府官網(wǎng).濟南概況[EB/OL].http：//www.jinan.gov.cn. 2021.4.3.

[2] 王萬輝.速凝混凝土修復公路橋涵構造物病害[J].城市建設理論研究，2017（6）：83-84.

[3] 陳潔.運營期高速公路橋梁伸縮縫的維護更換[J].山東交通科技，2021（2）：83-84.

[4] 陳文杰.城市橋梁伸縮縫病害防治措施探討[J].福建科技建設， 2021（5）：75-77+117.

Application of Quick-setting Concrete in Quick Repair of Road

HU Xinping ，SONG Shimao，ZHOU Jing，HU Longfei

（Shandong Hi-speed Maintenance Group Co.， Ltd.， Jinan? Shandong? 250100）

Abstract： With the expansion of urban area， all kinds of infrastructure should be constantly improved. With the expansion of infrastructure such as tap water， electricity， gas， heat， communication and sewage， it brings about interpenetration， excavation and destruction of the original road surface， and the use of ordinary materials to repair the road surface takes a long time， the open traffic time is long， and the controlled road sections have many hidden dangers. How to finish road repair safely and quickly is related to the efficiency of maintenance work and the improvement of road service capacity. In practice， the use of quick-setting concrete as road base， as anchorage material of bridge expansion joint， as quick repair material of cement concrete pavement， has achieved good working efficiency， and has popularization significance.

Keywords： quick-setting concrete; roadbed filling expansion; joint anchoring concrete; pavement emergency; repair emergency management

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：胡信平（1972—），男，山東嘉祥人，本科，工程師，研究方向：公路工程材料、施工機械、道路材料和養(yǎng)護裝備。