[摘 要] 本文主要介绍柯杰牌(ke jie) kj系列缓凝高效减水剂在广东、广西,特别是在海南海文高速与湖南京珠高速混凝土路面等工程上的应用,解决夏季高温季节、滑模摊铺机械化施工难题及措施,提高抗折强度,及其取得的显著技术效果与效益。
[关键词] kj系列缓凝高效减水剂; 高速公路; 混凝土路面; 滑模摊铺; 工程应用
1 前言
随着我国现代化经济建设的发展,高速公路建设突飞猛进,提高公路工程质量是公路建设的首要问题。采用新技术、新工艺、新材料提高公路建设速度、确保施工质量、降低工程费用一直是公路研究、设计、施工、管理者探索追求的目标。公路路面有沥青混凝土路面(称“黑色”路面)与水泥混凝土路面(称“白色”路面)之分。水泥混凝土路面典型结构为:水泥混凝土面层23cm~30cm,水泥稳定碎石基层15cm~20cm,级配碎石底基层15cm~20cm。水泥混凝土路面的特点为设计使用年限20年~30年,造价较低,水泥用量大,有利于拉动内需,采用滑模施工技术后行车舒适性好,后期养护费用低。海南海文高速公路与湖南京珠高速公路等采用混凝土路面,要求做到“高质量、高速度、高效益”,除搞好设计与施工组织管理外,必须采用现代化滑模摊铺机械化施工新技术与优质材料,其中选择满足设计、施工要求以及与水泥适应性好的优质外加剂是保证工程质量,提高抗折强度与耐久性的重要措施之一。通过对各种外加剂的优选,国家重点新产品———柯杰牌(ke jie) kj系列缓凝高效减水剂(kj-45、kj-70、kj-70a、kj-5rl)及混凝土养护剂(kj-yf)等已在广东、广西、湖南京珠高速公路湘(潭)耒(阳)段与海南海(口)文(昌)高速公路等工程使用,解决夏季高温、翻斗车远距离运输、滑模摊铺机械化施工等难题及措施,取得了显著的技术效果。现将kj系列缓凝高效减水剂的主要性能,海南海文高速公路与京珠高速公路湘耒段等工程应用情况介绍如下。
2 kj系列缓凝高效减水剂的主要性能
由于工程地处亚热带季风区内,最高气温达40℃,主要施工期大部份属高温期,且是采用翻斗车长距离运输,滑模摊铺机械施工,要求出机坍落度大而损失小,所以外加剂必须采用缓凝高效减水剂为主剂,适当掺入少量引气剂,提高耐久性。根据不同要求,我公司在公路上使用的kj系列缓凝高效减水剂型号主要有:kj-45、kj-70、kj-70a、kj-5rl等。
2•1 kj系列缓凝高效减水剂的主要性能
柯杰牌(ke jie) kj系列缓凝高效减水剂,根据南京水利科学研究院、国家建材测试中心,广东省建材产品质量检验中心、湖南省建筑材料质量监督检验授权站等检测结果(见表1)表明:减水率高(16•5%~21%),增强效果好(早期提高30%~85%,28天提高25%~50%),初凝增加2小时以上。可降低水泥的早期水化热,降低或延缓温峰,这对大体积连续施工,
表1 kj系列缓凝高效减水剂混凝土主要性能检测结果
防止温度裂缝特别有利。
2•2 kj-45和kj-70配制高等路面混凝土的试验高等级路面混凝土主要设计指标为抗折强度,28天龄期抗折强度要求达到5•0mpa~5•5mpa,7天龄期抗折强度要求达到设计标号的90%以上(即大于4•5mpa),以保证28天龄期强度。从我们的试验测试结果来看(见表2),掺kj-45和kj-70的混凝土7天龄期抗折强度均达到5•0mpa以上,28天龄期抗折强度达到5•5mpa以上,完全达到高等级混凝土路面对混凝土抗折强度的要求。交一局湘耒段经理部在湖南省质监站对kj-45与kj-70缓凝高效减水剂检验合格后,在对多种外加剂进行优选试验的基础上,选用kj-45与kj-70进行混凝土配合比试验(见表3)。
从检验结果(见表3)可看出,7天抗折强度已超过了5•5mpa的设计要求,并经工程监理部的批准,正式确定了供施工用的滑模摊铺混凝土配合比。
表2 kj-45和kj-70配制高等级混凝土路面的试验
表3 5•5mpa混凝土路面配合比检验结果
3 kj-45与kj-70在京珠高速公路湖南湘耒段使用情况[1]
3•1 工程概况
该工程是京珠高速湖南省湘潭至耒阳高速公路中路面工程的一部份。主线总长18km,联络线路3km,混凝土量12万m3。该工程主线按平原微丘高速公路标准设计,设计时速120km/h,双向四车道,路面宽度2m×11•75m,半幅板宽为11•75m,按从中到边的顺序,混凝土板块宽度依次为4•50m、3•75m、3•50m,板长为5m,路面设计标准轴载b22-100,水泥混凝土路面。因运输距离远(达18km),搅拌场坍落度要求较大,保证工地施工坍落度为2cm~4cm,混凝土抗折强度为5•5mpa。
3•2 主要材料与设备
3•2•1 主要材料
水泥:东江水泥厂金磊牌p•ⅱ42•5道路水泥与韶峰水泥集团公司“韶峰”牌42•5#道路水泥砂:mx=2•6~2•8优质中河砂。碎石:0•5cm~1•6cm 50%,1cm~2•5cm 50%。石料强度大于三级,压碎值低于13%,针片状含量<15%,含泥量小于1%的优质石灰碎石两级,掺配使用。粉煤灰:湘潭电厂粉煤灰。外加剂:广东柯杰外加剂科技有限公司“柯杰”牌(kejie) kj-45、kj-70缓凝高效减水剂。
3•2•2 主要施工机械设备
拌合机为意大利产oru大型拌合站,每次最大拌合4m3混凝土,100m3/h~140m3/h混凝土;摊铺主板为wertgcn德国产8500型摊铺机,日摊铺混凝土800m3;摊铺边板为高马克2600型美国产摊铺机,日摊铺混凝土600m3。
3•3 工程施工应用情况
根据试验结果与监理部的批准,18km主线及3km联络线从2000年1月份开始到10月份混凝土工作基本完工。掺kj-45缓凝高效减水剂0•45%,坍落度出场为9cm~11cm,摊铺机前2cm~3cm。掺kj-70缓凝高效减水剂0•55%,坍落度出场为7cm~16cm,摊铺机前2cm~3cm。混凝土出场温度达35℃左右,气温38℃左右使用kj-70减水剂仍可保证混凝土路面摊铺正常进行,坍落度损失小,不开裂。混凝土用翻斗车运输最长可达18公里,仍可正常施工,效果良好。主板宽8•25m,厚0•25m,一次成型施工长度为400m,混凝土量858m3;边板宽3•5m,施工长度为700多m,混凝土量637m3。摊铺完成后喷洒混凝土养护剂,湿麻袋布2层养生7天,天气变化大时加盖大雨棚防雨。工程施工质量良好。从1月份至10月份施工过程中,抽样7天抗压强度为36•1mpa ~ 49•2mpa, 7天抗折强度为5•41mpa~6•87mpa;28天抽样449组,抗折强度在6•05mpa~7•94mpa之间,平均为7•26mpa,标准差为0•31mpa,抗压强度在39•8mpa~54•1mpa间,平均为44•0mpa,标准差为1•65mpa(详见表4)。
表4 京珠高速公路湘耒段混凝土检测结果统计表
4 kj-70a缓凝高效减水剂在海南海(口)文(昌)高速公路上的应用
4•1 工程概况
海口至文昌高速公路是海南高速公路网的重要组成部分,也是海南东北部地区重要交通走廊。海文高速公路全长51•665km,路基宽度24•5m,按重丘区四车道高速公路标准设计,全立交,全封闭,设计行车速度100km/h;桥涵设计荷载标准:汽车———超20级,挂车-120;桥面净宽:2m×10•75m。
4•2 主要原材料与设备
原材料的质量将直接影响到施工质量,必须认真按《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》(jtj037•1-2000)的要求对原材料进行检验。海文高速公路水泥混凝土路面施工中,在满足强度、工作性、耐久性和经济性的四项基本要求前提下,通过预定的方案,经过70组的试配来确定所选用的各种材料的配合比。海文高速公路选定海南产“海岛”p•o42•5水泥,确定掺入海口火力发电厂干排一级粉煤灰为57•0kg/m3,砂子采用了细度模数为2•8的海南南渡江下游河砂,三家外加剂产品,在试验检测基础上,又将样品送到北京权威鉴定部门检验,最终选定广东柯杰kj-70a引气缓凝高效减水剂。主要施工设备:使用美国sf6004型、德国sp1600型摊铺机;德国elbamtic-c4搅拌站,125m3/h。
4•3 高温天气,确保水泥混凝土路面质量的施工措施[2]海文高速公路,地处亚热带,5月~9月间日最高气温常达37℃~38℃,混凝土原材料温度很高,难以做到“混凝土拌和物的温度不得超过35℃”的要求。如果措施不当,高温下路面混凝土拌和物坍落度很容易变为零,混凝土的工作性骤急恶化,降低路面平整度,出现麻面、拉裂;高温下混凝土的初凝和终凝时间提前,容易造成施工冷缝;养生期温度过高(特别是塑料膜覆盖养生的情况下),可能降低路面混凝土后期强度;骤然降温时,可能产生温差断板等。所以,水泥混凝土路面的摊铺工作,应尽量避开高温天气,并采用各种有效措施。降低混凝土原材料的温度,如吹风或加冰水,骨料加工设遮阳蓬,从而降低水泥混凝拌和物的温度;降低基层顶面的温度,从而保证卸下的混凝土不马上凝固,是高温季节保证水泥混凝土路面摊铺质量的最关键措施。结合现场方便和经济要求,重点采用夜间施工,路基喷水降温,调整减水剂用量与加强养护等措施。
4•3•1 夜间施工
在高温天气中,实行夜间施工是降温措施中最经济有效的措施。因此一般在晚上7点~8点钟开工,早晨7点~8点收工。夜间施工加上其他降温措施,可以使水泥混凝土拌和物和路面基层顶面温度降到可施工的35℃左右,同时可以避开太阳强光的照射,防止了水泥混凝土路面出现收缩开裂。
4•3•2 路基层喷水降温
水蒸发1kg的水化热(597kcal)接近1立方米混凝土降温1℃的热量(610kcal)。所以,喷水降温是高温季节可实行的简便易行的施工措施。高温天气,路面基层顶面温度可达50℃~60℃,到了半夜还能超过40℃,把水泥混凝土拌和物卸到如此高温的基层顶面上,会很快凝固,无法施工,须采取降温措施。下午开始往当天晚上要铺水泥混凝土面层的地段基层项面上,反复大量的喷水(开工前注意处理掉局部基层顶面的存水),使基层顶面温度降到35℃左右。
4•3•3 调整减水剂用量
路面混凝土的配合比是室温下确定的,在高温天气,混凝土拌和物的温度比试配时高出10余度,混凝土的含气量、坍落度比试配时下降许多,混凝土拌和物的工作性恶化。为此,调整减水剂量,加大减水率,试配时为0•44%,高温时可调整为0•6%~0•8%,以此替代需要增加的水量,效果很好。
4•3•4 加强养护是确保路面混凝土弯拉强度的措施路面混凝土弯拉强度是公路混凝土路面三大指标之一,“水泥混凝土面层实测项目”100分中占30分,应予以足够重视。高温天气摊铺混凝土路面,因施工条件恶劣,养生温度过高等原因,影响混凝土后期的弯拉强度。必须加强路面混凝土的养护,养生的好坏,对混凝土的强度影响极大。该工程采用塑料膜覆盖养护法,即:软拉宏观构造后,立即喷养护剂(kj-yf约6m2/kg),切缝后人工补喷养护剂(包括侧面),充分浇水后用塑料膜覆盖。
4•4 工程应用情况[3]
根据表5配合比进行施工,并采取相应有效措施,全部达到了优良工程。平整度均在0•6mm~1•2mm内,接头平顺。经过对在建的海口至文昌高速公路水泥混凝土路面达到28天强度现场钻孔取样26组做劈裂试验,平均达5•74mpa(设计抗折5•0mpa),均方差为0•295,施工质量达到优良等级标准,为此交通部在该路召开“九五“国家重点新技术推广项目《水泥混凝土路面滑模摊铺技术推广》应用现场验收会推广应用。
表5 路面混凝土配合比试验一览表(海口一文昌高速公路)
5 在钢纤维混凝土桥面与隧道路面滑摸摊铺等公路工程上的应用
由广东冠粤路桥总公司承建的开阳高速公路滑摸摊铺钢纤维混凝土桥面和京珠北高速公路滑模摊铺钢纤维混凝土隧道路面,以及河梅高速公路、汕梅高速公路、g324线海丰过境路面;深圳道路工程总公司承建的s274线滑摸摊铺混凝土面;肇庆公路工程局承建的广肇高速公路与桥梁;广西路桥总公司路面处承建的广西钦州至北海的高速公路和由柳州公路管理局等承建的平乐(二塘)至鹿寨二级混凝土路面路网改造工程桂林段与柳州段;海南公路工程总公司与交通部第一公路工程总公司南方公司承建的海南环岛东线高速公路陵山至三亚扩建工程;以及海南三亚建总承建的环岛西线高速洋浦出口至洋浦段等工程中使用,解决了夏季高温、翻斗车远距离运输、滑模机械化施工等难题,均取得了显著的技术效果与经济效益。
6 结果
从广东、广西,特别是湖南京珠高速公路湘耒段与海南海文高速公路等各混凝土路面工程应用情况证明,kj系列高效减水剂以及混凝土养护剂工程适应性强,性能稳定,效果良好,混凝土强度与抗折强度高,保证工程质量;适于夏季高温施工,混凝土出机坍落度大而损失小,适于远距离运输和滑模机械化施工;降低混凝土温升,路面不裂开;高温施工措施可行;技术效果与经济效益显著。
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