水泥混凝土路面对平整度指标的调控
潘永珍 周劲松
(青海省交通工程监理处 西宁 810008)
摘 要 对提高水泥混凝土路面平整度指标进行了分析并提出了相应的调控方法。
关键词 道路工程 水泥混凝土路面 平整度 指标 控制方法
水泥混凝土路面属刚性路面,其路面平整度比沥青混凝土路面更难于控制。
1 原材料的影响及控制
(1)粗集料(碎石)
对高等级公路水泥混凝土路面用碎石集料,应采取将碎石筛分为4.75~16mm、16~26.5mm、26.5~31.5mm等单粒级集料,在施工混凝土配制中用各单粒级集料按连续(或间断)级配所要求的需用量进行掺配,以有效地控制混凝土组成,使混凝土在单位用水量和砂率不变的情况下,所配制混合料的和易性趋于稳定。
低等级公路的水泥混凝土路面所使用粗集料采用4.75~37.5mm(或4.75~31.5mm)的碎石混合料时,在碎石的轧制中对小于4.75mm的颗粒(该部分颗粒只能算作为砂,且其中小于0.075mm的粉尘较多)均应予以剔除,否则将不易控制砂率,影响混凝土的工作性能,增大对路面平整度的控制难度。
(2)水泥
对由不同厂家生产的同强度等级水泥而言,因各厂家的生产配方不一致,其水泥水化热、收缩率都不相同,故在施工中禁止混合使用。而同品牌不同批次的水泥,将可能因水泥生产时的配料偏差而造成水泥水化热、收缩率不一致,故在使用中应做到对各批次水泥依次存堆,并按生产时间的先后逐一使用。
2 配合比对混凝土收缩及平整度的影响及控制
(1)集浆比(集料与水泥浆绝对体积之比)混凝土配合比时,应在满足混凝土强度、耐久性和工作性能的前提下采用较大的集浆比(即较少的水泥用量)。
(2)水灰比
在满足混凝土施工需要的情况下,添加适量的减水剂降低混凝土水灰比,并在施工中严格控制混凝土用水量,以控制混凝土的收缩和不均匀收缩。在使用滑模摊铺机施工时,要求施工高速和一级公路时混凝土水灰比不大于0.44,施工二、三级公路时的混凝土水灰比不大于0.48。
(3)砂率
砂率的选用与调整是水泥混凝土配合比设计中的重要内容,其大小直接影响到混凝土的和易性。砂率过大、过小都将直接影响混凝土和易性,从而影响施工,降低铺筑平整度。因此在实际施工中宜选用适宜的砂率,使混凝土具有良好的和易性,便于施工并保证平整度。
表1是在使用滑模摊铺机施工时,混凝土的砂率同砂的细度模数以及和不同粗集料种类之间的关系。
3 混凝土拌和的影响及控制
(1)混凝土拌和时间
从经济性和工作效率出发,应根据混凝土的粘聚性、均质性和强度稳定性确定其最短搅拌时间。其中,单立轴式和双卧轴式搅拌机在原材料到齐后的纯拌和时间不得短于35s,而连续式搅拌楼(双锅拌和)的最短搅拌时间不得低于40s。
(2)拌和前取料
①细集料(砂)
由于路面用砂在露天堆放,砂的含水量易受气候的影响而产生变化,虽然有一些用计算机控制的搅拌机上安装有砂的湿度感应器,但该设备在使用过程中容易因吸附砂而引起测量偏差。故施工中应坚持在每次作业前对砂堆分层(根据作者经验可按以堆高80cm处为界进行分层)测定砂含水量换算施工配合比,在施工中取上层砂凿装,以便于控制砂率和混凝土单位用水量。避免因砂率和单位用水量不一致而产生混凝土不均匀收缩,影响平整度。
②粗集料(碎石)
在碎石堆放中其含水量对配合比的影响相对较小,但也须参与施工配合比的换算。且在夏季高温时还应采用洒水降温的方法进行预处理,以防止其过多地吸走混合料水分而损失坍落度,甚至造成干品混凝土。
4 全机械化施工是提高水泥混凝土路面结构质量和路面平整度的重要手段
水泥混凝土路面的施工经过了人工、半机械化、机械化以及采用滑模式摊铺机施工的全机械化等四种施工方式。其中用滑模摊铺机铺筑的混凝土从混合料卸料到混凝土振捣、找平成型一次铺成,提高了混凝土铺筑效率。且从混凝土拌和到成型在时间上的减少,混凝土路面密实度、平整度以及施工的连续性和铺筑速度都是其他三种施工方式所不能比拟的。该种设备特别适合于高等级水泥混凝土路面和机场混凝土的施工。
滑模摊铺机的工作装置由主机、行走装置、传感和升降系统、进料仓、螺旋布料器、振捣系统、夯实杆、侧模和挤压模、自动抹平器、打传力杆装置等部分构成。
在摊铺机工作时由各部分装置随着摊铺机机身的行走而连续、共同的工作,使混凝土路面从混合料卸料到混凝土成型、找平一次性完成。
滑模摊铺机施工要求混凝土混合料具有良好的工作性能,同时也要求确保自身的机械精度,这样方可使混凝土路面的平整度得到更大提高。
(1)防止混凝土混合料离析
混凝土混合料在搅拌站的出料、自卸汽车运输及卸料过程中都将产生不同程度的离析。其主要表现在混合料中砂浆分布不均匀、砂浆与石子分离、水泥浆上浮。解决办法是:①采用合适的混凝土配合比;②适宜的搅拌时间;③尽量保持运输道路的平整;④在摊铺机前布置布料机,对混凝土进行再拌和;⑤摊铺机自身的螺旋布料器也有再拌和的作用。
(2)控制拉线精度
滑模摊铺机施工路面的平面位置、高程、横坡度及道路纵面平顺度均由机侧传感器通过对拉线的感应来控制。故拉线精度对摊铺路面的精度、平整度影响很大。在实际施工时,拉线托架应安装牢固不松动,拉线测量要严防出错,挂线后应随时注意贴线检查,看是否有肉眼所能看出的不顺适,若有则立即纠正。架设好的拉线应严禁碰撞,并在摊铺过程中随时观察其与传感器的工作情况,及时纠正以确保拉线精度。
(3)调整好挤压模的仰角和平整度
挤压模的不平整将直接影响路面的横向平整度。因挤压模属拼装式模板,在安装时应将其底板调校整平。同时为保证其对路面有足够压力和形成完好的混凝土表面,应由模尾部向摊铺机前进方向调整出2%左右的仰斜角度,且保持模板尾部线型同混凝土路面横坡相一致。在使用过程中加强观察,定期检校。
(4)摊铺过程中的工作暂停将影响路面的纵向平整度
由于刚铺筑成的混凝土尚处于柔性状态,摊铺中的暂停将因挤压模对混凝土的挤压力作用而导致挤压模下混凝土路面标高降低,此种情况对混凝土路面的纵向平整度影响较大。故在施工过程中应尽量调整好混凝土拌和、运输、卸料能力及摊铺机的摊铺速度并使之相互适应,保证摊铺机的正常工作和机前混凝土混合料供应连续不断,尽量避免停机。对不可避免的停机,也可采取措施使路面纵向平整度得到一定补偿,即:①紧接在挤压模后工作的自动抹平板沿路面纵向长3.6m,其前后左右往复抹平可使混凝土路面平整度得到一定补偿;②坍落度较小的混凝土抗挤压变形能力较强,因此在施工中应根据温度、湿度、运输、运距及拌和至成型时间等各方面因素的影响,使混凝土混合料在摊铺前的坍落度控制在20~30mm范围内,以增强混凝土抗变形能力。
(5)调校、控制自动抹平器精度
使悬挂自动抹平器的横梁与挤压模尾部调试平行后,调平抹平板的底部并使其沿道路纵向的前后板端向上微翘10~15mm以保证板底有足够的进浆角,避免板工作时过多推移混凝土表面形成凹坑影响平整度;调校好抹平板压力,压力过大将会使混凝土表面产生较大变形,过小则影响路面找平效果。
(6)防止摊铺机履带陡然升降
滑模摊铺机的摊铺高度是通过传感器感应拉线后,将信息反馈到控制系统,并由控制系统自动指令四个(或三个)履带支承柱升降的工作来控制的。整个工作要经过一个短暂的时间过程。履带的陡升、陡降将会使挤压模在短时间内不能根据工作指令及时完成升降工作而导致混凝土表面发生变形。故应保持摊铺机履带行走部位的下部支承(即路面基层)有较好的平整度和足够的承载能力,避免因履带的颠簸影响路面平整度。
5 抗滑构造施工对平整度的影响
横向抗滑构造的施工方法主要有压纹、拉纹、刻纹等三种。其中因刻纹工作是在混凝土硬化并达到一定强度后进行的,故其对路面平整度基本无影响。而压纹方法对平整度影响最大,拉纹次之。
压纹方法是通过滚轴在混凝土表面的推拉成纹形成抗滑构造,在滚轴工作的过程中将对混凝土表面产生挤压而导致表面局部拥包,影响路面平整度。在高等级水泥混凝土路面施工中宜采用刻纹和拉纹方法施工。
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