水泥混凝土路面滑模施工原材料特点浅探
房远谊,刘希峰,刘盏红,许宪锦
(泰安市公路局,山东泰安 271000)
摘要:滑模施工水泥混凝土路面的原材料关系到路面的摊铺平整度、强度、耐久性及机械磨损等。结合泰化高速公路、青威一级公路滑模施工实际,分析使用原材料中应注意的问题。
关键词:滑模施工;水泥混凝土;原材料;质量
中图分类号:U415.6
文献标识码:C
文章编号:1000-033X(2002)03-0033-02
水泥混凝土路面滑模施工已在全国全面推广实施,它特别适用于重载、超载、速度快、交通量大的交通运输工程。但是在高等级公路水泥混凝土路面施工中,原材料技术性能的优劣直接关系到路面施工的质量和使用寿命,因此,建设优质高等级水泥混凝土路面必须高度重视所用原材料的质量。随着滑模施工技术的进一步推广,高等级水泥混凝土路面将进一步增加,对原材料也提出了更高的要求。
1 水泥厂家及品种的确定
路面水泥混凝土与普通静载结构混凝土相比,必须承受车辆荷载的冲击、疲劳、磨损及外界温湿度的影响,而水泥的质量直接影响混凝土路面的抗折强度、疲劳强度、体积稳定性和耐久性等关键物理力学性质,在很大程度上也影响着混凝土的滑模性能。因此我们在选择水泥时,根据路面工程的特点、当地气候条件和就地取材的原则,应选择抗折强度高、收缩性小、不泌水、耐磨性强、水化热小、含碱量低、抗冻性好的道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。泰化高速公路、青威一级公路路面设计厚度均为24 cm,抗折强度5.0 MPa,抗压强度35.0 MPa,确定施工用水泥种类及厂家时已经发现,单纯从水泥的强度、细度、安定性、凝结时间是否满足要求来考虑是远远不够的,也必然会引起很多质量问题,这是试验室进行配合比设计时提前考虑和工作的重点。
从提高整个路面的使用性能出发,选择滑模施工混凝土路面用水泥应综合考虑以下几项指标:抗折强度、矿物组成、体积安定性与耐疲劳极限、碱度与碱集料反应、干缩率、细度、凝结时间、抗磨性等。泰化高速公路施工时,选用山东几个比较大的水泥生产企业:鲁南水泥有限责任公司生产的“鲁宏”牌、曲阜科利水泥有限公司生产的“鲁城”牌、山东交通水泥厂生产的“路港”牌等525#普通硅酸盐水泥均符合国标要求,且质量稳定,我们选择时从以下几个方面重点检测分析了比较适合道路工程的有关指标,从矿物组成上分析:水泥中硅酸三钙含量最大且不低于50%;铝酸三钙含量最小且不大于5%;铁铝酸四钙含量最大且不低于15%。从水泥的干缩率分析:水泥中掺加的混合材料不能是火山灰、煤矸石和粘土。从水泥的体积安定性和耐疲劳分析:既使经试验水泥的安定性合格,也必须严格控制游离氯化钙的含量不大于1.0%,氧化镁的含量不大于5%,这是水泥混凝土路面能否达到30年使用寿命的关键。从混凝土的抗磨性分析:水泥必须有很好的耐磨性能,这也是分析选择水泥的重点,以便于提高整个路面的耐久性。当然,由于各种客观因素的限制,上述各项要求很难同时满足,但是对游离氯化钙、氧化镁含量,掺混合材料的种类,三氧化硫含量是必须严格控制的。配合比设计过程中,水泥与外加剂的适应性,混凝土的强度、抗磨性、耐久性、和易性、凝结时间成了我们分析考虑的重点,也是我们最终确定水泥厂家的关键一步。
2 粗集料的选择
对水泥混凝土路面来说,承受车辆荷载的反复冲击,抵制疲劳弯拉破坏是集料选择的重点,这是与承受抗压为主静载结构混凝土的最大区别之处。山东境内石灰岩贮量丰富、分布广、易于加工,水泥混凝土路面施工基本上采用的是这一类碎石。
从泰化高速公路青威—级公路滑模施工室内试验和实践证明:控制集料的最大粒径、岩石中的特殊成分含量、针片状含量、含泥量、磨耗率等几项指标对提高混凝土的抗折强度、耐久性、耐磨性作用非常明显。
2.1 碎石的粒径选择
对滑模混凝土来说,经对比试验,把碎石最大粒径控制在30 mm以下,对提高抗折强度是有利的。再就是碎石最大粒径增加,混凝土卸料、摊铺中离析增大,不利于制作匀质混凝土路面;粒径增大,坍落度变大,不利于粘度系数减小,粘聚性变差,振动中容易流浆,分层离析,滑模摊铺更容易塌边或倒边;最大粒径增大,泌水量增大,对路面抗磨性不利;最大粒径增大,大粒径的集料振捣下沉缓慢,形成骨架结构要求振动的时间长,又由于混凝土的化学收缩、自收缩和干缩,影响混凝土路面平整度;粒径偏大,会使摊铺机的施工磨损增大,机械的利用率降低。
2.2 粗集料的针片状含量
粗集料的针片状含量大,对混凝土的工作性、单位用水量、抗折强度、混凝土的收缩变形、路面平整度都有很大的影响,特别是使抗折强度明显降低。泰化路、青威路施工时,为了消除针片状含量对混凝土的不利影响,通过粗集料生产供应商,商榷粗集料生产方式,全部采用二级锤式破碎进行生产,使粗集料针片状含量很低。
2.3 粗集料的含泥量
在水泥混凝土路面施工中,由于工期紧,粗集料供应紧张,收料人员对粗集料含泥量重视不够,往往含泥量超标(5~10mm粒径尤为突出)。对抗折强度、塑性收缩开裂和干缩有重大影响。要控制住这项指标,一是必须加强收料人员的责任心,二是严防粗集料在搅拌站产生二次污染,料场必须硬化,最好对5~10 mm粗集料进行水洗,以解决含泥量过大的问题。2.4 粗集料的磨耗率
规范中对磨耗率值没有加以限制,但是磨耗率小的集料坚硬、耐磨、耐久性好,在优选石料中加以考虑,对提高混凝土的耐磨性、耐久性非常有利。选用料场时,我们将粗集料磨耗率控制在28%以下。
3 滑模混凝土外加剂的选用
滑模混凝土的外加剂应根据施工季节选用,泰化高速公路滑模摊铺水泥混凝土路面时正赶上夏季热天施工,必须考虑缓凝减水和引气。我们选用的是北京宏伟建材厂生产的液体普通缓凝减水剂目镁,若选用粉末剂,施工前需先溶解于一个稀释池中,以便混凝土搅拌机自动分盘计量并喷入搅拌锅中。粉末型减水剂溶解稀释池中时,容易产生絮状物或沉淀物。如果沉淀过多,势必造成正常施工时外加剂用量过小,达不到预期的减水效果,对混凝土强度不利。而抽取底部溶液时,浓度又特高,会造成工程质量事故。既便是采用已事先溶解好的液体,也必须设定专人在混凝土搅拌前连续不断地搅拌外加剂并定期对外加剂溶解池进行彻底清理,丢弃池中的沉淀物。
4 结语
目前,水泥混凝土路面滑模摊铺技术已完全成熟,对原材料的质量提出了更高的要求,要摊铺出优质滑模混凝土路面,必须从原材料抓起。相信只要严格按规范要求控制,一定能消除滑模摊铺过程中所出现的各种病害,也一定会使滑模摊铺的水泥混凝土路面达到与沥青混凝土路面相近的平整度要求,以利于水泥混凝土路面在高等级公路上大面积推广,起到优化资源配置,扩大内需和带动国民经济增长的作用。
参考文献
[1] 傅 智.水泥混凝土路面滑模施工技术[M].北京:人民交通出版社,2000,7.
[2] 傅 智.高速公路混凝土路面对水泥的路用品质技术要求[J].公路,2000,7.
[3] JTJ053-94.公路工程水泥混凝土试验规程[S].
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