摘 要:通过对滑模摊铺水泥混凝土路面常见质量问题的分析,揭示产生原因,并提出质量控制措施。
关键词:滑模摊铺;水泥混凝土路面;质量控制
1 工程概况
包头市县际公路沙尔沁-明灯公路,起于包头市石拐区立甲子,接沙尔沁乡(桩号k13+131•257),终止于固阳县明灯(桩号k58 +455•050),主线全长45•478 km,采用二级公路标准设计,主线起点至石拐大桥(k18+650)段采用路基宽12m,水泥混凝土路面宽8 m(k15+662•610~k18+650为石拐城区,路面宽度采用11•5 m,过渡段长41 m)。其路面结构形式为26 cm混凝土面层+20 cm水泥石灰稳定天然级配砂粒基层。工程于2006年5月开工,同年10月竣工。施工采用滑模摊铺水泥混凝土路面。该地区位于阴山山脉大青山西段,路线前段位于沟壑纵横的五当沟,后段进入大青山丘陵地区。地质构造为大青山山前断裂带,基岩多为片麻岩,表面有部分砂砾土。属中温带干旱半干旱大陆性气候,冬季长而寒冷,夏季短而炎热,年平均气温6•5℃,最低气温-31℃,最高气温38℃,年平均降水量394 mm,降雨量集中于7、8、9月份(占全年67% ),无霜期135 d左右,最大积雪深度30 cm,最大冰冻深度1•8 m,冻结在11月中旬,解冻在次年4月中旬。
2 常见质量问题原因分析
在滑模摊铺水泥混凝土路面施工中,试验段部分段落经常出现塌边、裂缝、不平整等质量问题。通过分析,原因如下。
2•1 塌边原因分析
在滑模摊铺水泥混凝土路面施工时,塌边问题很难解决。混凝土的设计强度、耐久性、和易性、粘聚性、稳定性是影响混凝土塌边的重要因素。水泥混凝土路面机械化成套施工,如果配套设备跟不上,保证不了均衡、连续的作业施工,也会使路面在摊铺时产生塌边。
2•2 裂缝原因分析
产生裂缝的原因比较复杂,往往不是单一的因素造成,而是几种原因的组合而成,但是都可以归结为面板所受拉应力超过了混凝土的抗拉应力,致使面板产生裂缝。
2•3 路面不平原因分析
滑模摊铺水泥混凝土路面不平整有两种形式:一种是短波长、高频率的起伏,称为微观不平整,另一种是长波长、低频率的起伏,称为宏观不平整。
2•3•1 导线
滑模摊铺机的高程和行进方向由导线控制。导线应是连续无折点的直线,实际施工时导线应安装在托架安放槽中,形成一个控制点。为保证路面平整,各控制点必须保持一致,导线偏高或偏低都将导致路面产生大的颠簸,形成微观不平整。导线材料张力过小,会导致导线松弛,引起传感器上下旋转,机身和底板上抬,引起路面局部颠簸,形成微观不平整。导线被撞动或被风吹动,使混凝土面层出现波动,形成微观不平整。
2•3•2 滑模摊铺机施工过程
①混凝土的供应:混凝土拌和、摊铺不均匀,混凝土级配不均匀,水灰比控制不严,导致混凝土工作性能差,造成局部不平整,导致混凝土塌边,形成宏观不平整。
②混凝土的布料:布料不均匀,出现过多堆料或亏料,则滑模摊铺机在行进过程中左右摇摆,引起路面不平整,而形成宏观不平整;有时甚至会引起滑模摊铺机爬高,铺出的路面不均匀。
③滑模摊铺机的行驶速度:滑模摊铺机行驶速度不能保持匀速,发生突然变化,或者停机,或收工时有“低头”等质量问题及现象,会造成后部的混凝土高度产生明显的变化,混凝土路面往往形成一道横向全宽凹槽,导致路面颠簸,形成微观不平整。
④滑模摊铺机行走支撑体的强度和平整度:如果滑模摊铺机行走支撑体的强度和平整度得不到保证,则不能保证滑模施工中稳定、均匀的履带轨迹,导致模板发生变形,影响路面的平整度。
2•3•3 人工操作
滑模机摊铺过后,路面表面和侧面局部需要人工修整。事实上,由于滑模摊铺部分较为平整,人工作业可能会破坏原有的平整度。
3 常见质量问题的控制
3•1 塌边控制
在滑模摊铺施工中首先要考虑混凝土配合比,保证新拌混凝土工作性能良好,易于摊铺、不离析,保证与滑模摊铺速度相适应的稠度值,具有滑模摊铺的粘聚性和稳定性。
3•1•1 材料选择
水泥的品种、细度、矿物组成以及混合材料的掺量都会影响到需水量、稠度。不同品种水泥达到标准稠度的需水量不同,配制成的混凝土拌和物和易性不同,选用弯拉强度高、水化热小、安定性合格的425号普通硅酸盐水泥,适当提高水泥细度,可以改善混凝土拌和物的粘聚性和保水性。粗集料:滑模摊铺水泥混凝土路面,应尽量选用级配良好的碎石,最大粒径较小(最大为30 mm)的粗骨料。细集料:采用洁净的中砂,细度模数2•5以上。外加剂:混凝土配合比在单位水泥用量和用水量受到限制的情况下,要达到滑模摊铺稠度和强度的要求是很困难的,因此,为了提高滑模摊铺质量的可靠性,必须使用外加剂,而且减水剂和引气剂应同时使用。减水剂不仅因减水节约水泥,而且减水后能保证混凝土有足够的塌落度,以利于摊铺。较小的水灰比是减小塌边的前提。减水剂减水效果与水泥品种有关,可通过稠度测定法评定。工程中掺用bh-81型高效减水剂。引气剂在混凝土中起润滑作用,工程中掺用0•3%bzk-8型引气剂,混凝土中引入5%的含气量,增加和易性,减少混凝土塌落度损失,路面抗弯拉强度提高10% ~15%,减少离析、泌水等质量问题及现象。
3•1•2 配合比设计
通过限制混凝土最大塌落度和最小振动粘度系数,保证混凝土不塌边、溜角和溜肩。通过限制混凝土最小塌落度和最大振动粘度系数,保证混凝土不产生蜂窝、麻面、拉裂和倒边。单位体积水泥用量和用水量:单位用水量确定的情况下,水泥用量增加,则水灰比降低,混凝土抗折强度较高。水泥浆体积增加,混凝土的粘聚性、稳定性及易摊铺性指标都得到改善。采用425号普通硅酸盐水泥,单位体积水泥用量控制在340~400 kg/m3,单位用水量采用160 kg/m3。采用较大的砂率:河砂的边角圆滑,在新拌混凝土中可以有效地改善和易性,滑模摊铺机砂率控制在0•32~0•36之间。
3•1•3 施工控制
混凝土搅拌采用计算机自动称料和砂含水量自动反馈控制系统的搅拌楼进行生产,如果发现配料误差较大,要及时调整,确保混凝土级配稳定。滑模摊铺机在行使过程中尽量保持1•5 m/min匀速向前推进,连续施工。自卸汽车不漏浆,缩短运输距离,减少颠簸。
3•2 裂缝控制
对于沉降较大的路基进行补强设计,提高路基质量和稳定性。防止塑性收缩开裂,应使用抗裂的混凝土配合比,避免夏天中午施工,并提前喷洒养生剂,加强养生措施,延长养生期。
3•3 不平整度控制
导线安装时导线桩间距不易过长,直线路段导线桩间距一般控制在7~10 m,平曲线和竖曲线路段导线桩最大间距不超过7 m。导线选用强度较大的尼龙绳或钢丝绳,接头不宜太多,并且导线上应施加较大的张力,张力值在100km左右。提高单台搅拌楼的搅拌能力,每台额定容量在
100 m3/h以上,尽量减少搅拌数量。连续均衡作业施工,避免停机。缩短运距,布料尽量均匀、不要过多堆料或亏料。若基层平整度达不到要求,应用刨削机刨平。滑模摊铺后减少人工操作,局部出现不影响路面使用性能缺陷的无需人工修整。
4 结语
通过沙明公路滑模摊铺水泥混凝土路面施工实践证明,选用最大粒径较小的粗骨料,采用较大的砂率,合理的水泥用量,用水量,掺加高效减水剂、引气剂,同时加强施工管理,可以有效防止塌边。使用抗裂配合比,加深拉杆与传力杆切缝深度,设置沥青滑动封闭层,提高混凝土使用性能。保证连续均衡作业施工,可以确保平整度精度,从而摸索出了施工中控制塌边、裂缝、不平整的有效措施。
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