混凝土滑模式摊铺机路面施工工艺与质量控制
叶国辉
(惠州公路建设总公司,广东惠州516000)
摘 要:通过实际工程分析和研究滑模摊铺机在高等级混凝土路面施工中的工艺与质量控制问题,并提出了相应的解决方案,同时总结了相关技术难题的处理对策。
关键词:混凝土路面;摊铺机;施工工艺;质量控制
在目前高等级公路的混凝土路面施工中,建设单位要求混凝土路面采用大型滑模式摊铺机施工以保证工程质量已是普遍要求的强制性指标。因此,施工单位怎样掌握滑模式混凝土摊铺机路面施工工艺与质量控制是企业质量竞争保持技术先进性的关键。
1 工程基本概况
项目一:国道106线一级公路K2364+837~K2383+620共18.783km,行车道宽8.5m×2双向四车道。摊铺机型号:美国CMI SF-350。混凝土拌和楼:3台电脑自动配料搅拌机,总拌和能力210m²/h。
项目二:国道205线一级公路K2812+000~K2832+000共20km,行车道宽7.5m×2双向四车道。摊铺机型号:美国高马克-900。混凝土拌和楼:3台电脑自动配料搅拌机,总拌和能力210m²/h。
项目三:广东省道S358线新墟至秋长段K0+000~K11+620共11.62km,行车道宽8.5m×2双向四车道。摊铺机型号:美国CMI SF-350。混凝土拌和楼:3台电脑自动配料搅拌机,总拌和能力200m²/h。
三个项目的路面质量要求均为:混凝土厚25cm,抗压强度35MPa,抗折强度5.0MPa,平整度小于3mm。
2 摊铺的工艺流程
2.1 混凝土滑模拟的工作原理
混凝土滑模机是由推进和摊铺2个基本装置组成。通过4个支柱油缸系统调整摊铺机的水平与横向位置。
滑模机随机行走过程中,拉杆按间距自动打入。滑模机工作时,通过螺旋布料器,将混凝土送入刮平器下,由刮平器计量进入内振器(即振捣棒)工作区内,振捣棒振频9000~12000次/min,每根振捣棒振捣有效半径为30cm,经振捣棒的混凝土再经振捣梁振捣,强制混凝土骨料下沉,部分水泥浆上浮。然后由成形盘,通过侧模摊铺成所要求的混凝土层。
2.2 摊铺前的主要准备工作
(1)基层的质量检验及准备,一般情况下完工长度不少于4km,表面清扫干净,洒水湿润基层,基层宽度应比混凝土板两侧宽出50~80cm。
(2)测量放样,悬挂基准绳。摊铺机一侧有导向传感器,另一侧有高程传感器,导向传感器接触导向绳,导向绳的位置依据路线方向安装,测量时每500m或小于500m设固定桩,并用三角法引至路线外加以固定。高层传感器接触高程引导绳,高程引导绳的空间位置是依据路线高程相对位置安装的。测量前,沿线每隔200~250m增设一个水准点,控制精度,平差后方可使用。方向和高程准确与否,取决于引导绳的准确程度,引导绳皆固定在打入基层的钢钎上。
(3)根据路面宽度,调整滑模板的摊铺宽度。
2.3摊铺施工工作流程
施工工作流程图如图1所示。
施工中采用自卸翻斗汽车运输混凝土,将混凝土卸在摊铺宽度内,螺旋器高度的1/2~2/3,过低混凝土供应量不足,过高滑模机因阻力大机身上翘。滑模机工作速度一般为0.8~1.0m/min。
通过侧模成型的混凝土,混凝土表面常出现一些麻面、气泡,有的边角坍陷不齐,需由人工修正与处理。在混凝土表面稍形成强度时,用拉毛机拉毛。
施工时,拌和楼严格按实验室提供的施工配合比配料,并由实验人员严格检测坍落度,制作4组小梁试件,做好拌和料的原始记录。
前场要有清扫干净且不少于500m的工作面。精心组织运输车辆,使摊铺机组能够匀速进行水泥混凝土的摊铺工作,充分发挥大型机械摊铺在质量和速度上的优势。
施工中主要掌握好拌和料的水灰比、坍落度和拉毛、喷洒养护剂的时间,减少摊铺机过后过多的人工修面工作。根据当天施工的温度变化,控制切缝时间和养生天数。
3 施工技术问题处理
混凝土路面的施工虽然采用了一整套的大型滑模摊铺设备,保证了路面施工的平整度及振捣的均匀性,最低限度地减少了混凝土路面的段板,提高了行车的安全与舒适性,降低了噪音,延长了使用寿命。滑模摊铺施工中,最常见的问题是塌边和麻面。
塌边的主要形式有边缘出现塌落或边缘倒塌,或松散无边等。既影响了工程质量,又增加了修边的工作量,出现塌边的主要原因是:坍落度过大,使拌和料出现离析现象,这种现象发生在边缘,就不可避免地出现塌边。解决的方法是控制好拌和料的坍落度和骨料的级配与配比,充分利用布料机螺旋布料器实现第二次布料拌和,适当调整,靠近边缘振动器的频率,塌边是完全可避免的。
麻面则主要是由于混凝土坍落度值低和拌和不匀形成的,这就要求拌和设备计量装置精度高、配料准确和拌和均匀,才可有效减少或消除麻面。
从以上形成的原因可知,坍落度大,减少麻面或可消除麻面,但易出现塌边,坍落度小,又易形成麻面,降低平整度,使路面不耐磨,抗滑构造深度不均匀,行车不舒适,所以整个施工过程就是控制拌和料坍落的过程,使坍落度值既满足不塌边,又可消除麻面的要求。
4 施工质量控制
在施工过程中,严格按照“质量第一”、“用事实和数据说话”的主导思想,成立实验室和质检部,会同监理工程师,根据合同和有关规范要求,对每道工序进行检查和监督,层层把关,严格控制工程质量。
4.1 质量管理
自检体系构成如图2所示。
4.2 体系运转
项目经理授权技术主办对工程质量全面监控,对质量问题的处理有完全的一票否决权。通过质量问题的起因,提出处理意见,并下达到各部门落实,并实行质量监督。质检部例行各分项工程的全面自检,对技术主办负责。实验室按设计要求对原材料进行分析实验,在充分掌握原材料物理、化学性质的基础上,设计配合比,经批准后,用于实验路段,经证明效果良好,则以作为基础配合比,在施工过程中,又根据原材料检测结果及运距、温度变化等因素,适当调整成施工配合比。实验室的工作要在技术主办和监理工程师直接监督下进行。
4.3 实验室控制
实验室每天做标准试件(抗折、抗压实验)不少于3组,前后场分别取样,按要求养护。得到试件7d和28d强度后,经监理确认监察,并做好原始记录,按不少于40%的频率送标准试件到中心实验室进行试验。
4.4 主要措施
(1)严格控制碎石含泥量。国道106线地段所处石灰岩地区,碎石压碎值指标接近极值,而且整个施工期间雨水较多,石场生产的碎石含泥量变化较大,对水泥混凝土强度造成了一定程度的影响。我们为此派专人进驻石场,加强管理力度,效果明显。
(2)配合比的调整。实际施工时,根据混凝土的现场摊铺条件,集料供应情况(级配、含水量等)和气候条件等对配合比调整,提出施工配合比,但注意一定要维持配合比的一致性。使用滑模摊铺机进行水泥混凝土路面摊铺,建立和维持配和比的一致性,是取得高质量和保证水泥混凝土连续摊铺最重要的因素,施工人员、质检人员不仅在拌和现场,而且在摊铺现场,都必须进行严格的检查和控制。使其有较稳定的工作性。
4.5 主要监控因素
(1)集料的含水量。保证水泥混凝土施工质量的主导因素是拌和料的坍落度,合适的坍落度检测地点,应以布料机经二次拌和料松铺后取样测得的数据为准,也就是2.5~3.5cm。但影响坍落度值变化的关键是拌和时的用水量,正常情况下,拌和机内所加的水量应少于取得工作性能所需要的游离水总量。因集料含水量变化而变化的水量,则应在集料数量用量中补足。
(2)水灰比。正常情况下,混凝土的强度与水灰比有关,且水灰比是耐用性的一个要素。以前水泥混凝土路面使用的配合比并不适用于滑模摊铺机施工作业,选择0.4的水灰比,是为了保证滑模摊铺机能摊铺出符合质量要求的混凝土路面。
(3)砂率。强度和耐用性与砂对集料的比率无关,集料颗粒的大小,也不能决定强度和耐用性,但拌和料的和易性是由砂和集料含量的百分比决定,集料颗粒大小也会影响拌和料的和易性。良好的和易性应是:新拌混凝土的内摩阻力小,保水好,摊铺机易捣实成型和不为外力作用产生断裂的可塑性。故良好的和易性与砂率关系最明显。
(4)集料的形状、尺寸和级配。多棱角的集料颗粒比有着相同级配的扁平状或圆状骨料成型好,且能避免塌边,配制的拌和料具有良好的工作性和较高的强度。粗集料的最大粒径不大于40mm,且连续级配配制的混凝土较密实,不易产生离析现象。
通过上述若干质量控制措施的实行,在国道205线的混凝土路面,我们摊铺质量有了明显的提高,送交中心实验室的小梁标准试件抗折强度均达到了设计要求。
根据国外对混凝土施工质量控制要求,经国道106线改建中心实验室抽检试件的标准偏差S和变异系数Cv均小于施工管理水平优良级的S与Cv。
5 总结
(1)滑模摊铺机组在施工中应严格控制碎石含泥量和配合比的调整。
(2)拌和场集料的堆放,应设立严格隔离、防污染设室。
(3)混凝土水量用量,水温变化也需加强监督力度。
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