论水泥混凝土路面的施工技术
混凝土 《工程施工技术》 2007-09-06
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【摘要】介绍了水泥混凝土路面的施工工艺和质量控制要点，并重点介绍轴式摊铺整平机在水泥混凝土路面施工中的应用。 【关键词】辊轴式摊铺整平机；水泥混凝土；路面；施工 【中图分类号】U416.216 【文献标志码】B 水泥混凝土路面与沥青路面相比，具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少、造价低等优点，尤其是使用寿命、综合造价方面优越性更突出。水泥路面施工技术经过近几十年的发展，特别是上世纪90 年代大规模机械化施工的发展，切缝技术的应用，施工技术日臻成熟，较好地克服了接缝跳车的弱点，并广泛应用于城市道路及高等级公路工程。 目前，高等级水泥混凝土路面采用的施工机械有三大类：轨道式摊铺机、滑模摊铺机以及辊轴式摊铺整平机。随着滑模摊铺技术的发展，轨道式摊铺机的应用已逐渐减少，有被滑模摊铺机及辊轴式摊铺整平机取代的趋势。滑模摊铺技术是目前最先进的智能化施工技术，工作效率极高，工程质量优异，但我国现有滑模式摊铺机主要依靠进口，滑模摊铺机及相应的配套设备投资巨大，工程造价昂贵，因而不适合小标段水泥路面摊铺。近几年来，辊轴式摊铺整平机作为介于普通小型机械与滑模（或轨道）摊铺机之间的中档机械，在高等级公路施工中得到越来越广泛的应用。 1 辊轴式水泥混凝土摊铺整平机的应用 1.1 辊轴式水泥混凝土摊铺整平机的工作原理 辊轴式水泥混凝土摊铺整平机是由一根具有振密摊铺提浆作用的偏心振动轴和两根起驱动整平作用的圆心轴组成机械的主体部分，其改进型产品还配有搅龙。 辊轴式水泥混凝土摊铺整平机具有摊铺、振密、提浆和整平功能。其摊铺作用是用搅龙进行布料，并依靠偏心振动轴的振动，使混合料液化并向前甩出混合料，在自重和动力作用下振动轴切入液化的混合料，驱动轴同时向前移动，从而实现摊铺功能。其振密提浆作用，是通过偏心振动轴，在振动偏心力矩和振动轴上下拍打作用下，具有一定黏度的混合料随轴振动，从而实现振密提浆功能。其整平作用是由两根驱动整平轴在模板上驱动平滚过程中消除由于偏心振动形成的浆条和回浆高度后，使水泥混凝土表面达到要求的平整度。 1.2 施工能力 辊轴式摊铺整平机主要要技术参数见表1。
辊轴式摊铺整平机的摊铺能力理论表述为: Q=60KBHV/N 式中,Q 为摊铺生产率,m3/h; K 为时间利用系数;B 为摊铺宽度,m;V 为摊铺行走速度,m/min; H 为水泥混凝土板厚,m; N 为单向振动和静滚的总遍数(一般为4遍～6 遍) 1.3 机械的配套 1.3.1 机械配套的基本原则 1）选择机具必须满足施工要求，但又要避免大机小用。 2） 充分发挥主机的作用。在混凝土路面施工中，选定了辊轴式摊铺整平机，在考虑机械配套时，其他机械都应围绕该摊铺机进行配置，同时尽可能利用现有设备。 3）采用合理的施工组织方案。根据工期要求，通过合理的施工组织，尽量减少机械的数量，达到最优经济效益。 1.3.2 机械配套的优化计算 以顺德地区105 国道扩建工程第二标段为例，每幅摊铺宽度为4m，水泥混凝土板厚25cm，考虑时间利用系数为0.5, 摊铺机的摊铺能力为55m3/h,即每小时能摊铺55 延米, 实际施工中每小时摊铺40 延米左右。按此进行拌合设备配备：Q 搅拌=CQ 摊铺式中,C 为搅拌设备的安全系数，取1.5；Q 摊铺为摊铺机实际生产能力，取40m3/h。 与每台摊铺机相适应搅拌设备最低生产能力Q 搅拌=60m3/h。因而生产中设3 台搅拌机组，实际搅拌能力为60m3/h～70m3/h。 1.4 施工工艺 1.4.1 原材料 1）水泥：是混凝土的胶结材料，混凝土的性能很大程度上取决于水泥的质量。混凝土路面抗折强度为5MPa，按照路用性能及经济上合理的要求，采用散装525 普通硅酸盐水泥。 2）砂：采用中粗砂，其细度模数为2.5～3 ,级配及杂质含量符合表2，表中Ⅱ区砂为中偏粗砂，为一般常用砂。
3）碎石：根据当地材料情况，选用1～3 碎石。 4）水：清洗集料、拌制混凝土及养生用水不得含有油、酸、碱、盐类及有机物等。根据顺德地区情况，大多使用自来水，有时也用河涌净水，但河涌净水使用前需经化验，其硫酸盐含量不得超过2.7mg/cm3、含盐量不超过5mg/cm3、pH值不小于4。 1.4.2 水泥用量和水灰比水泥用量: 散装525 普通硅酸盐水泥380～420kg/m3。 水灰比:约0.45。 坍落度:1 cm～3cm。 砂率：34%～36%。 1.4.3 混凝土路面施工工艺流程
1.4.4 混凝土的拌和 混凝土拌和采用JS500 双卧轴强制式拌合机，供料系统采用自动计量的PL800 配料机，拌和前应按校正后的施工配合比要求，对水泥、水和各种集料的用量准确调试，控制好施工配合比，经检验无误后，再进行拌和，拌和时间为60s/ 盘～90s/ 盘。 1.4.5 混凝土的运输 运输采用自卸式汽车运输，因最大运距为2km，运输过程中混合料不用覆盖，但在运输过程中要尽量避免中途停车和颠簸，以确保混合料不离析。 1.4.6 混凝土的摊铺、振捣和整平 采用自卸汽车运输，摊铺时需人工配合布料，布料松铺系数可根据混合料的密实度确定，密实度是采用标准密实度仪测得的混合料密度与理论密度之比，用D 表示，摊铺布料松铺系数K=1/D，根据经验，混凝土坍落度为2 时，摊铺布料松铺系数取1.2 左右即可。 辊轴机虽然具有一定的振密功能，但当混凝土板厚超过20cm 时，仅依靠辊轴机的振动，板底及靠近模板两侧的混凝土往往达不到密实度要求，因此，摊铺布料后，需要配套适当的振密机械在前面振捣。在实际操作中，采用平面振捣器与插入式振捣器相结合，先用插入式振捣器由模板边缘向中间振捣一遍，再用平板振捣器全面振捣一遍，做到充分振实，模板边角充实、均匀、无漏振。 经过以上振密后，接下来辊轴机开始作业，其作业单元长度约为20m 左右，前进振动、后退静滚2 遍～3 遍，即提浆整平，再通过前后静滚整平。作业单元长度应适中，振动遍数不宜过多，以免路面表面提浆过多，产生混合料分层，不应采用后退振动，振动后及时抹平，以消除偏心轴振动过后形成的浆条。采用3m～5m 铝合金刮尺进行密实饰面，再用人工抹子收浆饰面，表面砂浆厚度宜小于2cm。 1.4.7 切缝、养护、刻槽和灌缝 施工中普遍采用硬切缝，切缝时混凝土抗压强度控制在6MPa～12MPa，当气温在25oC 以上时，在混凝土浇筑完成后8h～12h 内切缝。采用围水养护，直到抗折强度接近100%，一般为15d。 纹理制作采用压纹机压纹，压纹时间以混凝土表面无波纹水迹较适合，压纹深度1mm～2mm 之间。 填缝料采用沥青橡胶填缝料，灌缝前需将缝隙清理干净，并对缝隙周围路面作防粘处理，再将温度为180oC～220oC 的填缝料灌入其中。 2 水泥混凝土路面质量控制措施 2.1 路面基层施工的控制 顺德地区路面基层均为6%水泥石粉稳定层，路面基层施工质量的好坏直接影响水泥混凝土路面的质量,要保证路面基层的质量,主要从下面两个方面予以保证。 2.1.1 基层水泥稳定石粉的拌和 首先要保证选用合格的材料，材料级配必须符合规范要求。拌和采用厂拌，厂拌设备采用有自动计量装置的稳定土拌和设备。拌和中严格控制水泥和水的用量。水泥用量太小，不能保证水泥石粉的施工质量，而剂量太大，既不经济，还会使基层的裂缝增多、增宽，影响基层整体强度，严重时会向水泥路面反射。同时，拌和中还必须严格控制含水量，一般情况下拌和中混合料含水量应比最佳含水量略高0.5%～1%，以弥补运输、摊铺过程中的水分损失，保证碾压时为最佳含水量。 2.1.2 基层水泥稳定石粉的铺筑 混合料铺筑必须按松铺厚度均匀摊铺，松铺系数根据试验确定，一经摊铺成型，含水量为最佳含水量时用12T 以上震动压路机碾压，碾压密实度达到98%。混合料经过碾压，严禁用薄层贴补法找平，并及时洒水养护。 2.2 混凝土面层施工的控制 2.2.1 材料质量检验 施工前按计划分批备好所需要的各种材料,对已选备的砂和石料抽样检测含泥量、级配、有害物质含量、坚固性，对碎石还应抽检其强度、针片状颗粒和磨耗值等，若检测项目不符合规定时，应另选材料或采取补救措施。已备水泥除应核查其出厂质量检验报告外，还应逐批抽检其细度、凝结时间、安定性，以及3d、7d 和28d 的抗压强度等是否符合要求。 2.2.2 配合比控制 施工前对设计配合比的工作性及强度进行检验，不合格应及时调整。由于施工现场集料含水量经常变化，必须根据拌制时集料的实际含水量对试验室的配合比进行调整，由此得到施工配合比。经过调整后得到的施工配合比,在拌和过程还必须得到准确控制，才能保证混凝土的强度，这就要求计量要准确，因而要求计量设备要先进。我们使用的PL800 配料机采用自动计量，其计量准确可靠，施工前须进行调校，尽可能地减小计量误差，尤其要保证水泥用量的准确。在准确保证水泥用量的同时，还得保证水灰比的准确，也就是还需保证用水量准确，用水量过小，水泥混凝土坍落度小，工作性就差，不便施工，用水过量，混合料坍落度大，必然降低水泥混凝土的强度，影响工程质量。为保证用水量的准确，我们配备了电子自动计量器，用以控制用水量。从而保证了水灰比的准确。 2.2.3 路面基层质量的检验 安装模板前检查基层的高程、宽度、横坡、弯沉等，凡检验不合格者必须采取适当补救措施，使其达到要求。同时将基层上的浮土、杂物清除干净，以免产生松散、起皮现象。 2.2.4 模板安装 模板安装直接影响水泥路面的高程、纵向施工缝的顺直度、横坡度及水泥混凝土板的厚度等反应路面的重要指标。模板采用25C 槽钢加工而成，以保证模板刚度和边角的垂直度，且不易变形，施工前一定要对模板进行校验，模板高程放线要精确，安装要稳固、垂直。涂脱模剂要均匀，不得出现油珠堆积现象，以避免模板一侧混凝土出现峰窝麻面。 2.2.5 提高路面表面功能 水泥混凝土路面表面功能包括抗滑、耐磨等。提高抗滑、耐磨功能必须选用抗压强度较高的混凝土，采用优质的材料，耐磨耗的水泥、砂、石，严格控制砂、石用量。提高表面平整度，需严格控制模板安装质量，防止模板变形，混凝土拌和及摊铺要均匀，振捣适当，提浆均匀，加强模平并随时校验。 2.3 质量保证措施 水泥混凝土路面的施工是分工较细的多工种、多部门协同作业的工作，前有模板安装，后有混合料拌和、试验、材料供应等，且分散作业。因此，要优质、高效、按期完成水泥混凝土路面施工，仅靠有较为先进的设备、施工工艺是不够的，还必须有严密的施工组织和严格的管理，建立全面质量管理体系，推行全面质量管理，实行项目经理负责和一票否决制度。质量管理首先是开展质量先期控制。项目经理部设专职试验工程师，负责日常试验、检测工作，形成完整的工程质量检测制度。专职人员要做到处处从严出发，实行“一票否决制”。该返工重做的一定要返工，直到合格为止。做到每道工序谁施工谁负责质量，真正使工程施工质量得到有效的控制。 2.3.1 从制度上健全机制 由项目技术负责人组织各专业施工员按技术规范的要求，完善各专业、各工序的各种规程和条例，加强对上岗人员的专业技能和质量意识的培训教育，使人人责任分明。 2.3.2 从检查、试验设备上保证 为了保证质量，必须有一套完整的检查、试验设备，我们施工的具体做法是：在项目经理部设试验室，负责整个标段的材料检测和一些关键工程项目的试验检测工作。在施工队建立小型的专业试验组，试验人员均有3a 以上的实际工作经验。通过试验的工作来提高工程质量的检测手段。 2.3.3 建立一整套奖罚制度 在顺德路面施工中，我们制定了一套完整的奖罚制度，坚持以工程施工质量优劣，作为考核各级人员最主要的指标，实行优质优价，奖罚分明。 2.3.4 加强质量意识的教育，搞好技术交底 每道工序开工和各专业人员上岗前，全体施工人员必须经过岗前培训，达到人人懂技术、会管理，形成一个重视质量，会管会抓质量的施工集体。 2.3.5 做好检查签证 认真做好隐蔽工程检查签证和分项工程检查验收签证，绝不留隐患。 3 工程质量 近三年来的施工实践表明，由辊轴式摊铺整平机铺筑的水泥路面，其工程质量大大优于小型机械，路面平整度均方差符合规范规定高速公路(一级公路)1.5mm 以下的要求，最好路段平整度均方差已达到1.0 以下，密实度、抗压强度、抗折强度均达到轨道式摊铺机的工程质量，完全能够满足高等级公路工程质量要求。 4 结束语 通过辊轴式摊铺整平机在顺德公路工程中的应用，其造价低,质量可靠,操作简便,便于移动，完全能满足高等级公路工程质量要求,经济效益显著。随着与其配套的排架式振捣设备、拉杆安装设备的发展，辊轴式摊铺整平机作为一种适合我国国情的水泥混凝土施工设备，将以其造价低、质量优等，在高等级公路上得到更为广泛的应用。 【参考文献】 【1】JTGF30-2003 公路水泥混凝土路面施工技术规范[S] |
| 原作者： 黄仕泳 |
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