进一步提高水泥混凝土路面平整度的措施
李连生
(广东冠粤路桥有限公司,广东广州 510635)
摘 要:为了进一步提高水泥混凝土路面平整度施工技术水平,解决滑模摊铺机使用DBI技术后路面平整度指标下降的问题;结合广东梅河高速公路、粤赣高速公路工程实例,通过对影响水泥混凝土路面滑模施工平整度的原因分析,认为项目现场管理、机械配套、原材料控制、施工过程控制是影响路面平整度的关键环节。通过对关键环节的控制与实施,使路面平整度指标达到了检验评定标准。
关键词:摊铺机;水泥路面;平整度;措施
路面平整度是水泥混凝土路面的重要控制指标之一,它直接影响路面行车的平稳性和舒适性。《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)将高速公路、一级公路平整度指标σ由1.5 mm提高到1.2mm,IRI由2.5 m/km提高到2.0 m/km。《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40-2002)规定了在承受特重和重交通的普通混凝土面层的横向缩缝内必须设置传力杆。使用DBI(加振动平板)技术后路面平整度指标下降,很难达到检验评定标准的要求。通过对梅河高速公路施工阶段的跟踪调查和分析,粤赣高速公路平整度控制技术措施的调整、实施,认为项目现场管理、机械配套、原材料控制、施工过程控制是影响路面平整度的关键。平整度综合控制技术措施的实施,使粤赣高速公路水泥路面的平整度指标达到了检验评定标准。路面平整度采用颠簸累计仪检测,合格率100%,平整度指标σ平均值0.96 mm,最小值为0.69mm。本文就影响路面平整度的几个关键因素进行论述。
1 项目现场管理
(1)要求业主代表、监理工程师和承包人统一思想认识,严抓现场管理。认真做好对各施工班组的技术交底工作,加强施工过程控制,明确责任制,要求每一施工点必须有现场施工人员监督指导施工,落实施工方案的实施。
(2)要求项目部与摊铺机代理商联系,指派有经验的技术人员进驻施工现场,指导摊铺机操作施工;选用责任心强的机手进行操作,严格控制摊铺机正常匀速行驶和良好的工作环境。
(3)要求项目部落实责任管理制度,强调责任到人,并采取适当的内部激励机制,增强管理人员、工人的责任心。各项目部应配有足够数量的熟练技术工人,实施轮休制度,使技术人员和工人有足够的精力做好每一个工序。
2 机械配套
(1)拌和楼的实际产量应保证或大于(20%)前场摊铺机1 m/min匀速摊铺的需要。保证拌和楼、运输车辆、摊铺机协调有序地开展工作。
(2)严禁非正常停机。摊铺机作业需配备轮换驾驶员和辅助工人。要定期检查、校正摊铺机底板、搓平梁、超级抹平器等重要位置,摊铺机应有备用的振动棒随时可供更换;摊铺机必须匀速前进,严禁赶料、停机等料现象的出现。
(3)定期标定拌和楼的计量系统,确保混凝土拌和料的质量。
3 原材料控制
(1)严格控制水泥进罐温度。加强水泥各项指标特别是出厂温度的检测工作。使水泥进罐温度不能超过70℃。高温水泥对稠度用水量、凝结时间和抗折强度有很大影响。表1研究了20~110℃的不同水泥温度对稠度、用水量、初终凝时间、抗折强度的影响关系。
由表1可知:
①水泥温度对稠度的影响很大,随着温度的升高,稠度、用水量将逐渐增加。80~100℃水泥温度的用水量将比常温20℃增加8%~10%左右。也就是说,使用高温水泥时,若要保持相同的工作性,则需增加10%的用水量。
②当水泥温度小于50℃,或高于80℃时,稠度、用水量变化较缓和;当水泥温度处于50~80℃之间时,稠度变化幅度较大;水泥温度为70℃时,稠度正好处于变化拐点上。
③由表1结果可知:随着温度的升高,水泥初、终凝时间均逐渐提前。当水泥温度在30~70℃之间,凝结时间变化不大(50℃时的初凝试验点可能有偏差);当温度超过80℃时,凝结时间急剧变小。另外,从图1中也可以看出,70℃时的凝结时间也处于变化的拐点上。
④图2显示了水泥温度对抗折强度的影响,由图可见,高温水泥的后期(28 d)抗折强度略有降低,这说明高温水泥对后期的强度储备是有影响的;早期(3 d)强度反而有所提高,这主要是因为高温水泥增加反应水化热,促使早期强度发展较快。
上述试验结果清楚地表明:在保证强度的条件下,为了最大可能满足工作性要求,水泥温度必须降至70℃以下。
(2)严格控制碎石的形状、级配和含泥量。应做好碎石料的水洗工作,采用最大粒径26.5mm(方筛孔)规格的连续级配碎石,高温季节施工时应采用遮荫措施,防止骨料升温。需要注意的是,不能采用骨料喷淋的方法进行降温,因经过喷淋后的料堆含水量差异较大,导致混凝土拌和用水量无法精确控制,配合比易失控,混凝土强度离散性增大。
(3)综合控制原材料的温度。试验结果如表2所示。结果表明:水泥温度显著影响混凝土坍落度和弯拉强度。骨料和拌和水的温度对混凝土坍落度和弯拉强度的影响也不可忽视。
①在相同条件下,当水泥温度从40℃提高到80℃时,虽然混凝土出机温度仅提高4℃;但坍落度已从20 mm降至10 mm,损失显著;28 d弯拉强度也有所降低,减少6%。
②若能保持骨料和拌和水处于常温状态,则混凝土出机温度仅为32℃;且坍落度能达到40 mm,完全满足摊铺要求;同时弯拉强度将有所提高。
③拌和料的温度受粗、细骨料和水温的影响很大,应采取措施降低其温度。
(4)传力杆切割后应对棱角进行打磨处理并套塑料套或涂防锈漆。
4 施工过程控制
(1)基准线测量必须保证精准。项目部必须准备足够数量的基准线导线桩,不得出现拆除机后导线桩移至机前的做法。为保证基准线不下垂及杆槽与基准线平顺,基准线杆间距应控制在10 m以内,在组合坡度较大的地段要求加密杆间距;摊铺要求基准线用拉力器控制张拉力,其张拉力不少于2 kN,并随时对标高进行检测;两端导线桩前5 m应加设托架支撑,防止两端导线桩受压变形;单根基准线长度不大于300m;摊铺机前后挂线杆不得少于5根。摊铺施工过程中要指定专人保护基准线,设立保护禁区,严禁扰动、碰撞和振动正在施工的基准线,确保不影响混凝土面层平整度。要随时注意对基准线的检查、复测工作,同时也要注意对摊铺机上的传感器的检查,保证其工作正常。
(2)控制后场拌和料的生产,确保施工配合比的实施。拌和场地应进行硬化处理,并做好排水设施,保证拌和站清洁干爽,做到文明施工。干、湿粗细骨料必须分开堆放,严格控制搅拌楼使用骨料的即时含水量,要求每天不少于3次,即早、中、晚3次检测骨料的即时含水量,拌和掺水量必须及时扣除骨料的含水量,确保混凝土坍落度的稳定性。混凝土拌和料的纯拌和时间不小于40 s,钢纤维混凝土混合料另加干拌时间不小于10 s。水不得和水泥同时加入,必须在水泥进料后才加水搅拌,严格、精心控制第一盘料的生产。拌和站出料口落料高度不能超过2 m,解决好混凝土运输车辆的漏浆问题,防止混凝土离析。
(3)坍落度控制。混凝土施工坍落度稳定与否对路面平整度的影响较大。后场应严格控制原材料质量和施工配合比,保证混凝土的和易性。要求有足够的拌和、运输能力,提供具有良好工作性能的混凝土,确保坍落度稳定。项目部应有坍落度与时间、气温和风速的损失曲线图,以便于控制混凝土的工作性。前场应及时将混凝土坍落度检测情况反馈给后场实验室,以便及时掌握调整混凝土坍落度。
(4)滑模摊铺机应行走在牢固、平整的地基上,确保能平稳、匀速作业。应采取有效措施,保证金属履带不对基层、面层、桥面等造成损害。摊铺前应对作业面进行清扫和冲洗干净,确保作业面清洁、湿润。
(5)滑模摊铺机前布料应尽量均匀,禁止摊铺机直接顶推高大堆料。要控制液化箱内的混凝土保持恒高度,并保证捣实板的工作稳定以控制砂浆厚度。严禁挖掘机在连续配筋网上及已布好的混凝土上布料,必要时可采用两台挖掘机接力布料。
(6) DBI平整度控制技术。
①原因分析:DBI装置在插入传力杆过程中将已经挤压成型的混凝土挤出,挤出量为选用传力杆的总体积量,且大部分是砂浆。插入传力杆使传力杆上部混凝土骨架结构破坏,出现空槽。搓平梁搓平修复时,成型的混凝土表面细料集中,收缩较大,紧跟着DBI装置的搓平梁和超级抹平器,对因压入传力杆而被挤出的混凝土和产生的洞隙进行搓平修复、抹平时,集料离析,难以达到密实、平整要求。混凝土终凝后,局部细集料集中的地方收缩比大、凹陷导致面板平整度下降。搓平梁搓平修补时填补的基本上是细集料,而细集料的收缩比较大,混凝土终凝后,传力杆的位置路面凹陷,是导致水泥混凝土路面平整度下降的主要原因。
②改进DBI施工技术:改进DBI施工技术如图3所示,就是在搓平梁前边,利用增加的一套振动平板,专门修复DBI施工时被挤出的混凝土,使缩缝处的混凝土打入传力杆后被破坏的混凝土表面得到二次有限振捣,修复因插入传力杆使混凝土形成的空隙,提高混凝土表面的密实性、均匀性,再经过摊铺机重型搓平梁的搓平和超级抹平器的抹平,路面板的平整度得到了明显的提高。因振动平板振动频率较低(2 800r/min),未影响到传力杆的位置,经检测符合技术规范要求。改进的DBI施工技术施工的水泥混凝土路面,静态、动态平整度都能满足交工验收评定标准。
(7)控制拖毛、养生、施工端头与切缝时间。掌握麻袋布拖毛的最佳时机,避免过早拖毛导致砂砾上浮。麻布接触面长度1~1.5 m。要及时清理麻布片上的混凝土残留物并准备2~3片轮换使用(2~3 h左右轮换)。拖毛后及早养生,喷洒养护剂,在混凝土初凝前要覆盖塑料薄膜,预防混凝土发生塑性收缩裂缝、温度收缩裂缝和自身收缩裂缝,防止有害裂缝的产生。认真做好端头施工。掌握切缝时间和深度,过早啃边、崩角,将影响路面平整度;过迟会发生不规则裂缝和断板等有害裂缝,影响路面质量和使用寿命。当施工时气温达到30℃以上,必须对前置法施工安装的胀缝板顶部混凝土进行软切缝,防止胀缝处混凝土的不规则横向裂缝。纵向、横向缩缝切缝深度达不到设计要求,路面板也会发生横向、纵向的不规则但有规律的裂缝。
应该引起业主、监理工程师和承包商的高度重视。切缝后应清洗缩缝和路面,再次覆盖薄膜密封养生达设计天数。
5 结论
提高路面平整度施工技术,是一项系统工程,缺一就达不到检验评定标准,要想提高路面平整度施工技术,还需提高认识、统一思想、互相协调,严格控制各项施工工序的标准和检验指标,并做好以下工作:
(1)抓好项目现场管理、机械配套、原材料控制、施工过程控制是提高路面平整度技术的关键所在。
(2)采取必要措施降低水泥入罐温度,必须从水泥供应商抓起;采取遮荫措施降低粗、细骨料的温度;使用地下水,综合控制拌和料的出机温度。
(3)及时发现影响路面平整度的各种原因,分析其产生的规律,调整施工工艺或通过技术革新、机械改造减低或消除规律性的影响原因,有效预防偶然因素的影响,进一步提高路面平整度施工技术。
(4)严格执行平整度监督、检查和评定制度,3 m直尺检验的静态平整度必须达到95%以上,否则动态平整度将达不到验收标准。
(5)水泥混凝土路面设计规范和检验评定标准的执行,要求不断总结、提高路面施工质量和平整度控制技术,保证路面行车的舒适性。
(6)抓紧时间及早养生,是预防混凝土早期裂缝的关键时期。掌握路面板的切缝时间和控制切缝深度是确保路面施工质量,满足施工要求的技术措施,应特别关注和重视。
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