浅谈碾压混凝土路面的施工技术与路面断板的防治
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[关键词]碾压路面;技术;断板;防治
早在第一次世界大战前后,一些欧洲国家已经有人碾压修筑了水泥混凝土路面(如丹麦、德国、比利时等),但是,由于设备条件的不完善和施工技术的成套性差,难以保证良好的工程质量,路面平整度等问题未能得到很好的解决,制约了碾压混凝土路面的发展。直到上个世纪80年代,振动压路机和大型沥青摊铺机等强力筑路机械的发展,为保证碾压混凝土路面的施工质量奠定了基础,世界许多国家纷纷投入力量加强碾压混凝土路面的研究开发,碾压混凝土路面施工技术进入了空前的发展阶段。我国也是上世纪80年代初开始进行碾压混凝土路面的研究。当时进口的大型沥青摊铺等机械还比较少,即使拥有这些机械的单位一般也不愿用来铺筑碾压混凝土路面,只能采用人工或小型机械施工,路面质量难以提高。随着高等级公路的迅速发展,进口的高密实度摊铺机、振动压路机等大型设备越来越多,国内的一些筑路机械生产厂家也纷纷研制或引进技术生产施工机械,因此公路工程单位的大型机械保有量迅速增加,从而为我国高等级公路碾压混凝土路面施工中采用高密实度摊铺机等大型机械创造了条件。交通部组织交通部公路科学研究所和各省的交通厅等单位进行了碾压混凝土路面成套技术的研究,从材料、施工技术、抗滑技术、接缝技术等方面进行了系统的研究,在路面平整度、抗滑及接缝等方面取得了突破性的进展,初步形成了高等级公路碾压混凝土路面施工成套技术。
二、路面平整度的关键技术
1.适宜的碾压混凝土稠度指标和集料级配。适宜于大型机械化施工的集料最大粒径20mm、砂率35%~47%的集料合成级配和“半出浆”改进VC值40±5s的稠度设计指标。
2.保持稠度稳定性。通过对造成稠度波动原因的分析和试验,研究提出了包括料场管理、拌和机选择、材料计量、外加剂选择等保持稠度稳定性的措施。
3.提高摊铺均匀性。定性和定量研究了减少摊铺过程中离析的措施及影响摊铺预压密实度均匀性因素,提出了通过“拌和―运输―摊铺”系统分析选择适宜的摊铺速率等保证摊铺作业的连续性、提高摊铺均匀性的技术措施。
4.增大预压密实度。通过对碾压混凝土路面成型机理和摊铺机性能的试验和分析,提出了保证摊铺后预压密实度85%以上的摊铺机选型要求和熨平板工作参数的选用原则。
5.保证碾压的均匀性。通过理论分析和现场试验从选择合适的压路机型号与参数(自重10t~12t,振频30Hz以上、振幅1mm以下)、适宜的碾压工作段长度、碾压次序与工艺参数等方面提出了保证碾压均匀的关键技术。
三、抗滑技术
以前由于路面平整度问题一直没有得到很好的解决,碾压混凝土路面一直停留在低速交通阶段,路面防滑问题相应部很突出。但是要使碾压混凝土路面应用于高等级公路,抗滑问题是必须解决的一项关键技术。
为了解决碾压混凝土路面抗滑这一关键技术,“八五”攻关中对自然、洒水加速、缓凝、嵌压、硬性刻槽等抗滑处理方法进行了施工方便性、施工经济性的比较,并对各种抗滑处理方法路面抗滑能力的衰变规律进行预测。结果表明,采用缓凝法和硬性刻槽法可使竣工时路面构造深度达到规定的满足要求。课题组在对表面构造修筑工艺和解决微观构造的技术措施深入研究的基础上,提出了碾压混凝土路面的抗滑处理原则:
1.高速公路和一级公路,应采用缓凝法或硬性刻槽法进行表面处理,已形成要求的路表宏观构造。当粗集料抗磨光能力达不到现行规范要求时,需做抗滑表层(一次摊铺成型)。
2.其他等级公路,可不做任何处理,依靠通车后行车的作用逐渐形成宏观构造,必要时可采用限速研磨措施,加速进程。采用以上 两项技术基本上可以解决碾压混凝土路面的抗滑问题。
四、接缝技术
碾压混凝土路面由于在材料、施工工艺上与普通混凝土有一定的差异,因此在接缝技术及施工上亦有其特殊性。“八五”攻关过程中进行了室内试验、理论分析和现场试验等,提出了碾压混凝土路面从接缝设置原则到施工工艺的成套技术,并在以下两方面取得了突破性进展:
1.采用碾压混凝土材料的有关参数和路面板的有关指标,对碾压混凝土路面的微缩应力、温度翘曲应力、干缩应力及荷载应力进行了计算,并结合试验路的观测结果,研究提出了全厚式碾压混凝土路面缩缝间距的建议值为6m~8m。
2.在不破坏摊铺机结构的情况下,研制出纵缝拉杆设置装置,解决了全厚式碾压混凝土路面无法设置拉杆的世界性难题。
采用上述接缝技术和施工技术,基本上可以解决碾压混凝土路面的接缝问题。
五、路面断板的原因
1.基层施工产生的原因。(1)在基层施工不平整时,会致使面板产生较大的弯折应力,当其大于面板的抗折强度时,混凝土路面就会产生断板。(2)在基层施工强度不均匀时,强度好和强度弱的交接路段也会产生混凝土路面断板。(3)基层施工中温度的影响。
2.面层施工中的影响。(1)配合比计量不准,拌和混合料不均匀,混凝土的强度就会不均匀,路面就会在强度较弱的地方产生断板。当水灰比控制不准时,混合料干湿也不均匀,路面的不均匀收缩导致断板。(2)切缝的时间不合理,过早切缝会使骨料脱落,过晚在板自身薄弱的位置出现不规则的断裂。(3)北方昼夜温差超过10℃时,温度的变化路面形成断板。(4)养生不好,混凝土水分蒸发过快,造成断板。
六、断板的防治措施
1.预防措施。(1)实验证明,路面的弯曲值约70%的因素是路基不实,路基的强度的好坏直接影响到路面的正常使用,必须按规范压实路基。压实过程中,土层中水的含量应严格控制,应比最大含水量略大1%~2%。(2)在石灰土基层中的石灰含量应确定达到最大强度,石灰与土要拌和均匀,含水量和配合比得到很好的控制,才会避免基层自身的干缩裂缝。(3)加强养护,特别是早期应采用覆盖草袋,洒水养生。(4)严格控制原材料的质量和数量。
2.防治措施。(1)细裂缝(小于0.5mm)一般只采用环氧浆液或甲凝灌浆液灌压。(2)中裂缝(0.5mm~1.5mm)用环氧浆液灌压后,在裂缝两侧最小间距25cm处垂直纵缝切出整齐的矩形槽,槽深为板厚的1/3,槽内跨裂缝布置20钢筋扒钉,间距45cm。为使扒钉嵌入原混凝土板中,在裂缝两侧20cm处各钻5cm深孔,孔内灌环氧砂浆。结硬前将扒钉插入,硬化后在涂刷YJ-302型混凝土界面剂,然后用膨胀细粒混凝土将矩阵槽填平、抹面、拉毛、养护。(3)宽裂缝(大于1.5mm)采用环氧砂浆灌压后,在裂缝两侧最小间距25cm处,垂直纵缝切出整齐的矩形槽,槽深为板厚的2/5。在槽底沿裂缝两侧在切出宽5cm、深4cm的凹槽,填充环氧砂浆,填平后大槽坑内布设钢筋网,底层平行纵缝为14、间距10cm,上层垂直纵缝为8、间距20cm。涂刷YJ-302型混凝土界面剂浇筑膨胀细粒混凝土,按要求抹面、拉毛、养护。
以上论述了我国已具备发展碾压混凝土路面的设备和施工技术条件。同时,也对路面断板的原因及采取的防治措施做了分析。在我国高等级公路迅速发展的今天,水泥资源丰富的形势下,碾压混凝土路面施工成套技术作为修筑水泥混凝土路面的一种新的技术途径,将具有良好的推广应用前景。(编辑/李舶)