水泥混凝土鋪裝施工工藝及質(zhì)量控制措施

伍越輝

摘要 文章通過(guò)對(duì)奎屯市公路項(xiàng)目的研究，綜合分析了影響混凝土路面質(zhì)量的主要過(guò)程。混凝土路面的質(zhì)量取決于基層的制備質(zhì)量、混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和涂層技術(shù)。通過(guò)研究混凝土構(gòu)件的質(zhì)量控制過(guò)程和制造過(guò)程，提出了排除混凝土路面缺陷形成的措施。采用文章方法設(shè)計(jì)的路面，3年內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的裂縫或剝落現(xiàn)象，裂縫數(shù)為2條，最長(zhǎng)為5 cm，承載能力達(dá)到200 kN·m?2，符合設(shè)計(jì)要求的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞 施工技術(shù)；公路項(xiàng)目；水泥混凝土；施工過(guò)程

中圖分類號(hào) U416.216文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）10-0126-03

0 引言

在當(dāng)代社會(huì)，交通設(shè)施建設(shè)對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生改善具有舉足輕重的地位。水泥混凝土路面作為主要的道路類型，其質(zhì)量直接影響著道路的通行能力、使用壽命以及行車安全。因此，對(duì)水泥混凝土路面的施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施進(jìn)行深入研究具有重要的實(shí)際意義。這一研究不僅有助于提升道路工程的整體質(zhì)量，也有助于推動(dòng)相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。同時(shí)，水泥混凝土路面的施工是一個(gè)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和因素的復(fù)雜過(guò)程，涉及材料選擇、混合料配比、施工方法、養(yǎng)護(hù)條件等多個(gè)方面[1]。任何一個(gè)環(huán)節(jié)的失誤都可能對(duì)最終的路面質(zhì)量造成影響。水泥混凝土路面主要路型的質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響道路的通行能力，對(duì)使用壽命和行車安全有直接影響。該文通過(guò)分析奎屯市道路和水泥混凝土的情況，總結(jié)水泥混凝土路面的特點(diǎn)，通過(guò)分析當(dāng)前路面存在的問(wèn)題，提出針對(duì)性的解決方案。

1 奎屯市道路現(xiàn)狀及一般水泥混凝土路面狀況

1.1 奎屯市道路現(xiàn)狀

奎屯市境內(nèi)高速公路共有13條，總長(zhǎng)度873 km。奎屯市主城區(qū)形成了九縱九橫的道路交通網(wǎng)，中心城區(qū)路網(wǎng)密度達(dá)到6 km/km2。在公共交通方面，奎屯城區(qū)公交車輛達(dá)到813臺(tái)，共有總長(zhǎng)度為748 km的44條運(yùn)營(yíng)線路，城區(qū)公交線網(wǎng)覆蓋率超過(guò)90%。

1.2 當(dāng)前混凝土路面狀況

該項(xiàng)目所在地域路面表層土壤多為淤泥、黏土和沙土，無(wú)礫石土、巖石等[2]。隨著交通量的增長(zhǎng)和道路等級(jí)的提高，在使用當(dāng)?shù)夭牧虾凸?jié)約投資的原則下，該市主要采用瀝青路面，很少使用水泥混凝土路面[3]。施工采用木制成型機(jī)鋪裝的路面模板、圓管碾壓鋪裝的水泥混凝土攪拌機(jī)或小型水泥混凝土攪拌站。然而，這種結(jié)構(gòu)也有其自身的缺點(diǎn)，存在效率低、工作時(shí)間長(zhǎng)、施工周期長(zhǎng)、施工質(zhì)量不穩(wěn)定、可靠性低和整體合格率低等問(wèn)題[4]。

2 薄層水泥混凝土路面施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

對(duì)于夏季干燥施工的水泥路面，由于早期混凝土板頂部干縮明顯，加上板坯凝固時(shí)正溫度梯度較高，混凝土板在施工過(guò)程中始終形成翹曲的情況。施工前需對(duì)混凝土路面的原材料進(jìn)行測(cè)試，以確定混凝土配合比。推薦使用水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5 MPa的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。石子選用質(zhì)地堅(jiān)硬、經(jīng)久耐用、質(zhì)地干凈的砂礫、卵石、卵石等。卵石最大公稱粒徑應(yīng)在19.0 mm以下，碎卵石最大公稱粒徑應(yīng)在26.5 mm以下，碎石最大公稱粒徑不大于31.5 mm。粗集料含泥量一般應(yīng)在1.5%以下，泥塊一般應(yīng)在0.5%以下。沙要符合規(guī)定的級(jí)配要求，細(xì)度模數(shù)應(yīng)為2.0～3.5的粗中沙，不能用細(xì)沙。含泥量應(yīng)在3%以下，需取樣、復(fù)檢。混凝土外加劑的質(zhì)量和應(yīng)用技術(shù)需符合國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T-8076和GB/T-50119的相關(guān)規(guī)定。添加劑應(yīng)有包含性能檢測(cè)報(bào)告、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和合格證的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)，還要對(duì)添加劑的適應(yīng)性、水泥等進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)場(chǎng)后還應(yīng)進(jìn)行采樣和復(fù)檢。

如表1所示，水泥混凝土路面施工工藝關(guān)鍵要素包括施工前準(zhǔn)備、模板安裝、混凝土制備、混凝土澆筑和接縫處理五個(gè)方面。施工采用的主機(jī)為兩臺(tái)1000型水泥混凝土攪拌站、十輛自卸車、兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)式拋光機(jī)。為了達(dá)到良好的混凝土攪拌質(zhì)量，每天應(yīng)提前對(duì)砂石、中砂、粉煤灰等原料進(jìn)行含水率試驗(yàn)，然后調(diào)整混凝土含水量，確?；炷恋暮鸵仔院吞涠葦?shù)在3～5 cm之間，以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)含水量為依據(jù)。

水泥是混凝土的主要膠凝材料，其質(zhì)量和性能對(duì)混凝土的強(qiáng)度、耐久性等有重要影響，如水泥質(zhì)量不佳，會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度下降、收縮裂縫等問(wèn)題。骨料是混凝土中的填充材料，其質(zhì)量和級(jí)配對(duì)混凝土的工作性能和強(qiáng)度有直接影響[5]。如果骨料含泥量高、級(jí)配不良，會(huì)導(dǎo)致混凝土需水量增加、強(qiáng)度降低；如果水中含有雜質(zhì)或酸性物質(zhì)，會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度和耐久性。因此，需對(duì)骨料的質(zhì)量和水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。圖1展示了不同水泥型號(hào)的耐磨性，從圖中可以發(fā)現(xiàn)復(fù)合硅酸鹽水泥耐磨性最強(qiáng)。同時(shí)，觀測(cè)路面情況，可以發(fā)現(xiàn)路面縱向、橫向、豎向變形分布不均勻，部分測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)變形。由此可見(jiàn)，混凝土層的抗變形能力優(yōu)于土基，且土基中存在局部界面的微孔隙缺陷。

2.2 鋪路施工細(xì)節(jié)

該次調(diào)查以奎屯市境內(nèi)一條寬20 m的道路為研究對(duì)象。使用鋼制模板用于彎道等不規(guī)范的部位和小工程，模板應(yīng)保持完整、強(qiáng)度足。傳力桿采用頂頭木模固定法，在混凝土板不連續(xù)澆筑的情況下進(jìn)行安裝。傳力桿應(yīng)穿過(guò)端模上的孔眼，根據(jù)傳力桿之間的間距、桿的直徑以及鉆孔的位置進(jìn)行安裝。接縫板、木壓縮螺紋條、傳力桿套管等需在繼續(xù)澆筑與其相鄰板材的混凝土?xí)r，拆除擋板、橫木和定位模板。

該文利用最新開(kāi)發(fā)的FBG傳感器，通過(guò)校準(zhǔn)測(cè)試檢查和驗(yàn)證測(cè)量性能。載荷-位移數(shù)據(jù)可由加載裝置配備的位移傳感器采集。FBG的波長(zhǎng)信號(hào)可以由連接的FBG詢問(wèn)器和計(jì)算機(jī)記錄。同樣，對(duì)于用于縱向和橫向伸長(zhǎng)率檢測(cè)的FBG傳感器，也進(jìn)行了拉伸測(cè)試。為了檢查傳感性能的線性度和重復(fù)性，需要對(duì)每種傳感器進(jìn)行了循環(huán)負(fù)載測(cè)試。

該文對(duì)應(yīng)力應(yīng)變分布情況進(jìn)行了分析，以判斷路面的收縮、微缺陷等狀況。隨著使用時(shí)間的增加，混凝土層中測(cè)點(diǎn)的橫向變形逐漸由壓縮轉(zhuǎn)變?yōu)槔欤砻骰炷翆硬煌瑪嗝娴淖冃畏植疾町愝^大，內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)不均勻，也表明土基橫截面變形逐漸不均勻，局部測(cè)點(diǎn)存在較大的橫向擠壓力。圖2和圖3分別為優(yōu)化前和優(yōu)化后道路破碎情況數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的水泥混凝土的路面溫度分布總體穩(wěn)定。從路面縱向和橫向變形來(lái)看，觀察到非均勻分布特征，且傳感器引出線一側(cè)接近路肩的變形較大。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)測(cè)點(diǎn)混凝土層的橫向變形受到晝夜溫差的影響，橫截面變形經(jīng)歷了明顯的拉伸和壓縮過(guò)程。在某些位置，路面可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)早的微觀缺陷。優(yōu)化方案的一次攤鋪半干硬地拌制的混凝土，最大容許道板厚度為22～24 cm。施工時(shí)采用真空吸水方式。水灰比變化后其混凝土強(qiáng)度提高了5%～10%，使其攤鋪、振搗更容易，加快了施工進(jìn)度，增強(qiáng)了收縮抗性。

2.3 控制混凝土配合比

樁基是通過(guò)承臺(tái)將多根樁的頂端連接成一個(gè)整體，共同承受靜荷載的深樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)施工是一種地基基礎(chǔ)處理方法，主要通過(guò)打樁的方式進(jìn)行，是建筑工程的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，由承臺(tái)和基樁共同構(gòu)成。通過(guò)樁基礎(chǔ)施工，可以提升土質(zhì)的實(shí)際承載能力，確保建筑物的穩(wěn)定性，并減少建筑物的沉降量。水沖法是利用高壓水力將樁的尖頭沖入泥土中。在樁入土的過(guò)程中，利用固定在樁頂?shù)恼饎?dòng)沉樁機(jī)產(chǎn)生震動(dòng)，通過(guò)自身重力和機(jī)械力的共同作用實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和線性擬合，可以建立測(cè)量波長(zhǎng)增量與力學(xué)參數(shù)（即應(yīng)變、位移、力和壓力）之間的相關(guān)定量關(guān)系。圖4展示了不同材料水泥的性能比較圖。混凝土的配合比與其性能和使用有著密切關(guān)系。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所需的混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合基本設(shè)計(jì)要求，混凝土拌和材料的流動(dòng)性及施工過(guò)程中的流動(dòng)性也應(yīng)符合要求。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，硅酸鹽水泥42.5R的抗壓強(qiáng)度為45.3 MPa，52.5R的抗壓強(qiáng)度為56.2 MPa。G級(jí)油井水泥32.5R的抗壓強(qiáng)度為34.1 MPa，42.5R的抗壓強(qiáng)度為43.8 MPa。硅酸鹽水泥32.5具有31.5 MPa的抗壓強(qiáng)度，42.5具有40.8 MPa的抗壓強(qiáng)度。路硅酸鹽水泥32.5的抗壓強(qiáng)度為30.9 MPa，路硅酸鹽水泥42.5的抗壓強(qiáng)度為39.7 MPa。硅酸鹽水泥干縮率為0.08%，G級(jí)油井水泥干縮率為0.09%，路面硅酸鹽水泥干縮率為0.06%。

3 施工質(zhì)量控制

構(gòu)造深度是一種測(cè)量路面表面粗糙程度的指標(biāo)，無(wú)論從路面排水性能還是車輛行駛阻力來(lái)看，其大小都會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生影響，可采用沙地鋪沙法進(jìn)行深度測(cè)量。車轍深淺是衡量路面車轍深淺的指標(biāo)，其數(shù)值越小，表示路面抗轍性能越好?？够阅苁呛饬柯访婺Σ料禂?shù)的指標(biāo)，其大小對(duì)車輛的制動(dòng)性能和行駛安全有直接影響，可以使用橫向力系數(shù)測(cè)試儀對(duì)抗滑性能進(jìn)行測(cè)量。路面檢測(cè)的五大指標(biāo)相互關(guān)聯(lián)，任何一個(gè)指標(biāo)出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響到路面的性能和使用壽命。在進(jìn)行路面檢測(cè)時(shí)，需要全面考慮各個(gè)指標(biāo)的情況，及時(shí)進(jìn)行維修和保養(yǎng)，確保路面的安全性和使用壽命。設(shè)計(jì)施工的水泥混凝土路的里程需長(zhǎng)短適宜，不宜太短。當(dāng)運(yùn)輸坍落度小的水泥混凝土?xí)r，應(yīng)采用傾斜式混凝土車，其比罐車更合適，可以進(jìn)一步保證水泥混凝土路面的平整度、抗彎強(qiáng)度等質(zhì)量指標(biāo)。采用驅(qū)動(dòng)式拋光機(jī)進(jìn)行拋光是提高水泥混凝土路面平整度和質(zhì)量的有效途徑。

4 結(jié)論

該文通過(guò)對(duì)奎屯市道路和水泥混凝土情況的調(diào)查分析，主要得出以下結(jié)論：

（1）該文所提出的施工方案，路段平均平整度低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.5 mm，平均平整度標(biāo)準(zhǔn)差0.15 mm，具有很好的連貫性，且3年內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)明顯的裂縫或剝落現(xiàn)象，裂縫數(shù)為2條，最長(zhǎng)為5 cm，承載能力達(dá)到200 kN/m2，符合我國(guó)設(shè)計(jì)要求的安全系數(shù)。

（2）利用該文方法設(shè)計(jì)的路段，其養(yǎng)護(hù)成本每年為2萬(wàn)元，遠(yuǎn)低于之前路段的4萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

[1]胡以嬋， 池浩， 解威威， 等. 復(fù)合石灰石粉-粉煤灰混凝土減水試驗(yàn)研究[J]. 公路， 2023（11）： 293-298.

[2]劉童波. 瀝青混凝土路面平整度施工技術(shù)的質(zhì)量控制措施[J]. 建材與裝飾， 2020（15）： 281+283.

[3]趙璽， 王佐才， 王均義， 等. 鋼橋面鋪裝ECO改性聚氨酯混凝土耐久性能研究[J]. 工業(yè)建筑， 2023（S2）： 726-731+735.

[4]王家慶， 宋廣偉， 李強(qiáng)， 等. 橡膠混凝土界面改性方法及性能提升路徑[J]. 化工進(jìn)展， 2023（S1）： 328-343.

[5]賴平祥. 公路工程水泥混凝土路面施工技術(shù)的探討[J]. 低碳世界， 2017（18）： 212-213.