公路路緣石混凝土滑模施工技術(shù)及質(zhì)量控制

于 波,丁蘋蘋,王曉飛,張登峰

(1.錫林郭勒盟交通運輸綜合行政執(zhí)法支隊,錫林浩特 026000;2.錫林浩特市公路養(yǎng)護中心, 錫林浩特 026000;3.西烏珠穆沁旗交通運輸事業(yè)發(fā)展中心,巴拉嘎爾高勒 026200; 4.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室,武漢 430070)

隨著公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展,公路路緣石工程施工機械化程度越來越高,現(xiàn)澆混凝土滑模施工路緣石逐漸取代了砂漿鋪砌路緣石工藝?；；炷谅肪壥哂袕姸雀?、穩(wěn)定性好、易于成型、線形順暢、內(nèi)實外美等優(yōu)點,同時混凝土滑模施工效率高、施工質(zhì)量好,大大減輕了人工勞動強度,是當(dāng)下公路路緣石工程施工應(yīng)用較為廣泛的施工技術(shù)之一。

建設(shè)中的西烏珠穆沁旗某二級公路線路全長113.8 km,瀝青混凝土路面,路線兩側(cè)根據(jù)公路縱斷線形分別設(shè)置成混凝土路緣石、護肩板、集水槽等防排水結(jié)構(gòu)。因項目所處地區(qū)氣候環(huán)境惡劣,常年刮風(fēng)沙,為保證滑?；炷凉こ藤|(zhì)量,依托項目實體工程開展了路緣石混凝土滑模施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究工作。

1 原材料與混凝土配合比

1.1 原材料性能

1)碎石集料:優(yōu)選東烏旗南山采石廠安山巖碎石,5～25 mm連續(xù)級配顆粒(見表1),表觀密度2.726 g/cm3,壓碎值9.2%,針片狀顆粒含量5.6%,含泥量0.3%。

表1 混凝土用碎石粗集料顆粒篩分結(jié)果

2)砂:東烏旗王杰砂場水洗天然砂,粒徑0～4.75 mm,表觀密度ρ=2.664 g/cm3,細(xì)度模數(shù)Mx=2.5,中砂偏細(xì),含泥量0.2%。

3)水泥:錫林浩特中聯(lián)水泥廠PO42.5級普通硅酸鹽水泥,初凝時間210 min,終凝時間255 min,實測3 d抗壓強度17.8 MPa,28 d抗壓強度45.9 MPa。

4)粉煤灰:采用藍(lán)旗電廠干排灰,經(jīng)檢測,所用粉煤灰主要成分為:SO34.5%、SiO245.6%、Al2O331.2%、Fe2O33.7%、f-CaO 0.1%,燒失量2.8%,細(xì)度(45 μm方孔篩)14.8%,需水量比95%,滿足GB/T1596—2017《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》[1]中Ⅱ級粉煤灰相關(guān)技術(shù)要求。

5)水:采用當(dāng)?shù)仫嬘盟?pH值7.1。

1.2 混凝土配合比

項目施工圖設(shè)計要求滑?；炷猎O(shè)計強度等級C25,結(jié)合現(xiàn)場施工環(huán)境、運輸距離及天氣因素,依照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》(JGJ 55—2011)[2]技術(shù)規(guī)定,確定滑?；炷僚浜媳仍O(shè)計主要控制指標(biāo)為:強度等級C25,混凝土拌合物出機坍落度90～130 mm,罐車運輸?shù)浆F(xiàn)場坍落度30～70 mm,施工現(xiàn)場混凝土流動性、黏聚性、和易性等工作性能指標(biāo)滿足現(xiàn)場施工要求。

1)初試配合比

根據(jù)JGJ 55—2011混凝土配合比設(shè)計步驟要求,結(jié)合原材料性能,計算C25級滑?；炷脸踉嚺浜媳?結(jié)果見表2。

表2 C25滑?；炷脸踉嚺浜媳扔嬎憬Y(jié)果

2)摻粉煤灰混凝土配合比調(diào)試及性能測試結(jié)果

混凝土中摻入適量粉煤灰可提高混凝土和易性,減少運輸過程中的坍落度損失,采用粉煤灰等量取代10%～20%的水泥,可降低混凝土材料成本的同時增加混凝土的密實性和后期強度。根據(jù)表2初試配合比,分別按照粉煤灰0、10%、20%三個取代量(見表3)進行新拌混凝土和延時2 h、3 h的性能試驗。坍落度、和易性依照GB/T50080—2016規(guī)程[3]進行,抗壓強度試驗依照GB/T 50081—2019規(guī)程[4]進行,成型150 mm×150 mm×150 mm試塊,測試混凝土7 d、28 d抗壓強度。試驗結(jié)果見表4。

表3 摻粉煤灰混凝土材料用量表 /(kg·m-3)

表4 摻粉煤灰混凝土拌合物施工性能試驗和抗壓強度試驗結(jié)果

從表4摻粉煤灰混凝土拌合物坍落度及和易性試驗結(jié)果可以看出:

1)初試配合比混凝土坍落度衰減迅速且伴有輕微泌水現(xiàn)象。延遲2 h時坍落度損失一半以上,延遲3 h時坍落度衰減超過80%,混凝土已不具備滑模施工條件。

2)粉煤灰取代10%～20%的水泥時,新拌混凝土坍落度逐漸增大,泌水現(xiàn)象消失,延遲2 h、3 h坍落度損失減小,混凝土保坍性效果逐步顯現(xiàn)。粉煤灰摻量20%時,拌合物和易性、黏聚性、流動性等效果最佳,滿足現(xiàn)場遠(yuǎn)距離施工條件。

3)抗壓強度試驗結(jié)果表明:隨著粉煤灰取代量增加,混凝土7 d抗壓強度降低,取代量為20%時,強度比初始配合比降低16.2%。28 d強度卻逐漸增加,在20%取代量時,強度增加最大,強度比初始配合比增加15.2%。

根據(jù)配合比設(shè)計試驗結(jié)果確定該項目滑?；炷林蟹勖夯覔搅?0%,單位體積混凝土中各材料用量為:水泥262.4 kg/m3、粉煤灰65.6 kg/m3、水210 kg/m3、砂子838 kg/m3、5～25 mm碎石1 024 kg/m3。

2 滑?；炷潦┕?/h2>

2.1 施工方案與工藝流程

滑模施工前編制滑模混凝土專項施工方案,并對施工管理人員(包括安全員)、技術(shù)人員、運輸司機及滑模機操作手、現(xiàn)場輔助人員等進行全員技術(shù)交底工作,施工流程見圖1。

2.2 施工準(zhǔn)備

2.2.1 設(shè)備配置

1)混凝土拌合站:HZS90雙臥軸強制式攪拌站一臺,實際產(chǎn)量60 m3/h,全自動計量。

2)滑模攤鋪機:Power Curbers(力霸)5700-C型路緣石專用滑模攤鋪機,配備自動找平系統(tǒng),最大工作行駛速度12 m/min,施工行駛速度3～6 m/min可調(diào)。

3)其他設(shè)備:8～12 m3混凝土罐車5輛,10 m3水車1輛,ZL10裝載機1臺,手推式小型平板振搗夯1臺、小型路緣石切割機1臺、養(yǎng)生覆膜小推車1輛、吹風(fēng)筒1臺、輔助人員6～8人。

2.2.2 下承層驗收

施工前對路緣石下承層標(biāo)高、壓實度、外觀等項目進行驗收檢測,存在施工缺陷的部位進行修整,標(biāo)高偏差超過規(guī)范要求的段落應(yīng)進行刮除或填平,并充分壓實。壓實度不足的采用平板振搗器補充壓實,外觀不符合要求的用人工修整,保證下承層的堅實、平整。施工前半小時,用灑水車對下承層霧狀灑水潤濕,減少混凝土失水開裂,保證滑模施工的質(zhì)量。

2.2.3 拌合站調(diào)試及施工配合比調(diào)試

對拌合站配料計量系統(tǒng)進行標(biāo)定,使配料精度符合施工要求。根據(jù)現(xiàn)場原材料含水量情況,結(jié)合拌合物試拌效果調(diào)整施工配合比,進行摻粉煤灰混凝土的試拌和延遲試驗。根據(jù)表4混凝土拌合物延遲試驗結(jié)果,當(dāng)混凝土運輸時長≤2 h時,粉煤灰摻量按10% 控制,當(dāng)混凝土運輸時長在2～3 h時,粉煤灰摻量按20%控制?；炷涟韬线^程中隨機抽查拌合物出機坍落度,及時調(diào)整拌合配合比,使其滿足施工需求。

2.3 測量放線

測量放線包括:立柱釘設(shè)和托桿安裝、行走標(biāo)高導(dǎo)線安裝、行走基準(zhǔn)繩的布設(shè)。直線段立柱間距10 m,曲線段按5 m間距加密設(shè)置,立柱與路緣石外邊緣間距統(tǒng)一保持50～60 cm,導(dǎo)線張力在800～1 000 N之間,導(dǎo)線架設(shè)完畢嚴(yán)禁人畜碰觸,防止擾動。

2.4 滑模施工及質(zhì)量控制要點

1)混凝土運輸:考慮現(xiàn)場天氣、便道運輸以及其他因素,混凝土采用罐車運輸,并實時掌握罐車運行軌跡,罐車上配備適量減水劑備用。運到現(xiàn)場的混凝土罐車都需進行坍落度及外觀檢查,坍落度符合施工要求的30～70 mm方可卸車,不符合要求的需進行等候或摻減水劑進行調(diào)整,直至滿足施工要求的坍落度,同時通知試驗室和拌合站共同分析原因,及時調(diào)整。

2)滑模機就位與試運行:滑模機根據(jù)路緣石的外形尺寸分別掛載與之對應(yīng)的模具,模具內(nèi)壁打磨光滑并均勻涂抹混凝土專用隔離劑。操作手對攤鋪機的液壓系統(tǒng)、標(biāo)高控制系統(tǒng)、找平系統(tǒng)、布料螺旋、振搗器、擠壓板、抹平板、濕水管線等核心部位進行參數(shù)確認(rèn)無誤。施工開始前和結(jié)束后,都應(yīng)對施工模具進行清理和保養(yǎng)。

3)卸料:滑模機準(zhǔn)備就緒,操作手指揮卸料員開始往滑模機料斗卸料。布料螺旋往滑模機料倉布料,振搗器按照設(shè)定的工作頻率進行振搗,操作手根據(jù)料倉料位高度控制螺旋布料器轉(zhuǎn)速,始終保持料倉里面裝有1/2～2/3容積的混凝土,且至少浸沒振搗棒2/3的高度,以保證混凝土的振搗效果。振搗棒工作頻率不小于6 500 r/min[5]。

4)攤鋪作業(yè):滑模機在罐車牽引下勻速行駛,起步速度2 m/min,在作業(yè)調(diào)試正常后,正常施工按3～5 m/min進行。機手與輔助人員密切配合,機手掌握設(shè)備的運行狀況及料斗內(nèi)料位的變化,控制螺旋送料速度及料倉振搗倉棒的運行,輔助人員根據(jù)攤鋪路緣石外觀對攤鋪機的振搗棒位置、頻率、擠壓模具位置、抹面模具配重、濕水管流量、混凝土線形調(diào)整。滑模施工確保攤鋪速度穩(wěn)定均勻,不得隨意調(diào)整。當(dāng)中途因特殊情況暫停時間過長時,需把料斗內(nèi)的混凝土鋪完,并做接縫,問題處理完畢,重新接頭繼續(xù)施工。密切注意天氣變化,嚴(yán)禁雨天施工,當(dāng)環(huán)境氣溫低于5 ℃或風(fēng)力大于6級(大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警)以上時,應(yīng)停止施工。

5)缺陷修復(fù):施工過程會出現(xiàn)臨時停機及不可預(yù)見的因素,都會造成混凝土滑模缺陷,如塌邊、氣泡、局部坑洞、混凝土團塊等,輔助人員及時用工具進行缺陷修復(fù),保證滑?；炷临|(zhì)量內(nèi)實外美。

6)養(yǎng)生及切縫:覆膜養(yǎng)生工藝是路緣石滑?；炷磷畛Ｓ玫酿B(yǎng)生方式之一。薄膜能全方位包裹路緣石外露面,既能保濕還有一定的保溫效果,有助于混凝土早期強度增長。覆膜時注意薄膜兩側(cè)覆土嚴(yán)實防止透風(fēng),頂面撒布少量填料壓覆,防止風(fēng)刮起薄膜影響?zhàn)B生效果。

滑模施工完成后24～48 h間切縫效果最好,此時混凝土強度適中,仍具有一定的“可塑性”,進行切割不會引起啃邊和損壞。切縫寬度3～6 mm,深度60～80 mm,切縫間距3～5 m,切縫完成后須用一塊新膜將切縫損壞薄膜補齊并壓土覆蓋。每100～150 m設(shè)置一道寬度20～30 mm的脹縫[6]。脹縫可在剛施工完成的段落上直接用20～30 mm厚竹膠板全寬度、全深度插入滑?；炷翑嗝嬷?用人工抹平插入過程中產(chǎn)生的缺陷,插板略高出混凝土面10～30 mm,待混凝土養(yǎng)生到期以后再拆除插板?；炷琉B(yǎng)生期間應(yīng)安排專人定期巡查養(yǎng)生覆蓋效果,發(fā)現(xiàn)破損或漏氣的部位及時用新膜補齊,以免影響?zhàn)B生效果。

3 結(jié) 語

路緣石滑模施工工藝便捷、速度快、效率高、連續(xù)性好,成型后線形順滑、優(yōu)美,施工混凝土整體內(nèi)實外美,強度有保證,耐久性強,工程質(zhì)量顯著提高。同時材料浪費少,沒有傳統(tǒng)工藝的重復(fù)立、拆、轉(zhuǎn)運模板工序,大大降低了人工勞動強度,節(jié)省施工成本,施工中受干擾因素少,施工安全,節(jié)約資源、生態(tài)環(huán)保,值得進一步推廣和應(yīng)用。