湘耒高速公路水泥混凝土路面机械化施工
夏谷成1,刘元烈2,司癸卯2,郭顺利3
(1.湖北省路桥公司,湖北武汉 430050; 2.西安公路交通大学,陕西西安 710064;3.交通部第二公路工程局六处,陕西蓝田 710500)
中图分类号:U415.6
文献标识码:B
文章编号:1000-033X(2000)04-0045-02
为了适应高等级公路建设的需要,湖北省路桥公司在湘耒高速公路路面施工中,采用了意大利拌和站和美国CMI公司SF350水泥混凝土摊铺机,下面从水泥混凝土级配及水泥混凝土摊铺机使用两方面谈谈水泥混凝土路面施工质量影响因素及解决办法。
1 原材料粒径和水泥混凝土级配的选择
水泥混凝土路面施工的关键在于水泥混凝土的质量,而原材料粒径的选择和混凝土级配的设计是控制混凝土质量的首要条件。我国已制定出《道路硅酸盐水泥》GB13693-92标准,主要特点为C3A<5.0%,C4AF>16.0%,f-CaO有明文规定限制(f-CaO对水泥的安定性和抗折强度都有影响),至于干缩和耐磨指标是为了与C3A及C4AF含量对质量起双保险的作用,道路水泥的强度标号为425#、525#、625#,这种标号的水泥对路面的效果当然比一般水泥好。
在滑模摊铺路面中,混凝土的坍落度要求为3~6cm,设计强度要求为R折>4.5 MPa,R压>30 MPa。按强度变异系数一般为0.08估算,并考虑路面可靠度为95%,混凝土的配制强度应高于R折=5.37 MPa,R压=35.84 MPa 水泥用量要求小于350 kg/m3。因此,用水量不能太少,W/C不能太低,且由于425#水泥难以满足强度要求,只能选用525#以上水泥。
粗骨料:根据滑模摊铺机的一般设计,要求其振捣器为高频振动,由于触变需要和对振动器的保护作用,宜选用较小的石子,骨料粒径应控制在30 mm以内,偶尔可达到35 mm。从经济性方面考虑,尽量利用20~40 mm范围的粗卵石,可降低工程造价。
细骨料:根据水泥混凝土强度要求及触变性的需要,滑模摊铺路面混凝土的砂率应比一般构件大,目前香港地区为45%,英美约为40%,日本大部分为35%~37%,我们在该标段路面施工中,砂率控制在35%~37%。水泥混凝土级配设计C=340 kg/m3,W/C=0.42,砂为685 kg/m3,卵石(5~35 mm)=1 220 kg/m3。引水剂为万分之0.75水泥重的松香热聚合物,木钙为0.25%水泥重。试验路段滑模效果好,强度和平整度指标均符合设计要求。
2 机械的配备及施工工艺
在水泥路面机械化施工过程中,合理组合机械是发挥机械设备效能的主要因素。湘耒公路施工过程中,根据主要机械—水泥混凝土摊铺机的生产率要求,我们配备了两套水泥拌和楼,并根据拌和楼与施工标段的距离,配备了10台自卸汽车。为减少水泥混凝土摊铺机的工作阻力,保证匀速摊铺,配备了1台为水泥摊铺机服务的ZL40装载机用于简单布料。设备配备框图见图1,机械化施工工艺框图见图2。
3 水泥摊铺机的使用
(1)水泥摊铺机摊铺工作速度的选择按标准方法试验,混凝土在水泥摊铺机摊铺前的坍落度为3~7 cm,经滑模摊铺振动成型后新铺路面没有坍边现象。所以我们设计坍落度为2~4 cm,其和易性很好。水泥摊铺机的工作速度由资料表明为0~2m/min范围较好,经过实际掌握,SF350水泥摊铺机采用速率为1.3~1.5 m/min,效果也很好。
根据实测,湘耒高速公路抗折强度R折>5.5 MPa(525#水泥),平整度<5 mm的达到95%。
(2)振捣器激振频率的选择
为保证所铺水泥路面的强度,必须对水泥混凝土进行振动提浆,以达到密实效果。众所周知,高频振动对混凝土拌和物的影响半径较小,因此滑模摊铺机一般都设计为高频低幅振动。滑模摊铺机振捣器的使用频率为0~167 Hz,我们一般用133 Hz(8 000次/min)。其有效影响半径为45 cm,因此离振源数米之外,新铺混凝土路面不会受余振影响而倒塌。实践证明,所铺混凝土路面强度符合设计要求。
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