砼路面滑模摊铺工艺、断板分析及防治措施
摘要:京大高速公路采用日工拌合楼及滑模摊铺砼路面在我省尚属首例。结合施工实践,就混合料的拌合摊铺、面板的切缝、养护等几个方面的工艺进行了介绍,同时对砼板的断裂及预防措施谈了些看法。
京大高速公路山西段,西起大同市南郊区西河河村,东至晋冀交界的孙启庄,全长58.84 km,是山西省北部地区连接河北省通往首都北京、东北地区的一条主要的政治经济干线公路,也是国内第一条超重型双向六车道砼高速运煤线,我们朔州公路分局项目部承建了第4合同段的施工任务,该路段全长10.5 km,路面宽度2×12.25 m,路面结构:上行线30 cm厚砼面层,30 cm厚水泥稳定碎石基层,20 cm二灰土底基层,下行线26 cm厚砼面层,20 cm厚三灰稳定碎石基层,20 cm厚二灰土底基层。
采用日工拌合楼及滑模摊铺砼路面在我省尚属首例,结合我们的施工实践,就混合料的拌合摊铺、面板的切缝、养护等几个方面的工艺进行介绍,同时对砼板的断裂及预防措施谈些看法。
1 施工前准备
a)组织有关人员熟悉设计文件,掌握了解施工环境条件及气候情况,编制合理的施工组织设计;
b)选择好拌合场。拌合场宜选在路段中点处,占地约6.67 hm2(100亩)左右(包括基层拌合场),规划好运料车路线,配备好水电设施;
c)采备原材料。滑模摊铺砼层面,宜采用散装水泥,我们用大同云岗集团525号散装水泥,另以袋装水泥作为补充储备,相应准备拆包和泵送水泥的设备。粗集料用0.5 cm~1.0 cm和1 cm~3 cm碎石两种,产地大同市云岗儿沟石料场。细集料用阳高半坡河砂。采用山西运城产“黄河牌”高效减水剂(具有减水、引气双重作用),掺量1.2 %,粉煤灰用朔州产袋装粉煤灰,掺量45 kg/m3,原材料必须符合各种技术指标。粗集料和细集料都应遮盖,以保持稳定的含水量;
d)设计好合理的配合比。滑模摊铺砼路面,砼的配合比应当满足抗弯拉强度、工作性、耐久性和经济性四项基本要求,试配弯拉强度Rh可按下式计算Rh=(1.10~1.15)fc,京大路按5.75控制,工作性的要求为滑模过后,砼板不应出现塌边、溜角和溜肩,边部横向平整度和侧面垂直度保持良好,坍落度控制在3 cm~5 cm,混合料运到现场时宜控制在3.5 cm左右,从路面的耐久性和经济性考虑,经计算最后确定配合比为:水泥∶水∶砂∶碎石∶粉煤灰=351∶149∶644∶1 167∶45。
2 混凝土的拌合
拌合楼采用日工牌水泥砼搅拌设备,本机配有计算机自动称料装置,搅拌前将配合比输入微机系统,各原材料误差应符合表1规定。
搅拌时的投料顺序为:砂、水泥、石子,边搅拌边加入液体外加剂。混凝土的搅拌时间60 s~90 s,搅拌机中原材料到齐后拌合控制在30 s~40 s,据我们的施工实践不宜低于30 s。施工中应有试验室专人负责混合料的质量,按规定测试骨料的级配、含水量,抽测混合料的坍落度、含气量、温度,制作抗折强度试件。
3 混凝土的摊铺
3.1 拉线的设置
滑模摊铺砼路面采用拉线形式,通过传感器,摊铺机靠钢拉线确定摊铺方向和摊铺平面,拉线桩应牢固打入基层10 cm~15 cm,基层顶面到夹线臂的高度45 cm~60 cm,夹线臂夹口到桩的水平距离30 cm,拉线桩间距平面直线段放10 m,圆曲线段加密到5 m,实际布桩时不得大于上述尺寸,拉线材料用3 mm~5 mm的钢绞线,拉线必须拉紧,每侧拉线施加100 kg的拉力,拉紧后线上的挠度不应大于1 mm,提高拉线的精度是保证面板的标高、横坡、板厚、弯道等技术指标符合设计要求的必要条件,拉线应符合表2精度要求。
3.2 钢筋的布置
角隅钢筋、传力杆、施工缝钢筋、桥面、桥头搭板和涵洞上部的钢筋网片,摊铺前由人工定位固定,拉杆的设置由摊铺机根据输入的参数自行打入。
3.3 摊铺砼
首先洒水,清扫基层,运料自卸车要有专人指挥卸料,由装载机或小型挖掘机配合布料,在开始摊铺的5 m内必须对所铺出的路面标高、厚度、宽度、中线、横坡等技术参数进行实测,机手应根据实测结果,缓慢地在摊铺机行进中微调上传感器、挤压底板、拉杆打入深度、抹平板的压力及边缘位置,严禁停机剧烈调整从而影响平整度、高程、中线及边缘位置,从摊铺机起步—调整—正常摊铺,应在10 m内完成,料位高低上下波动宜控制在±5 cm之内,摊铺机正常摊铺速度为1 m/min左右,摊铺机过后路面如出现麻面、倒边、塌角现象,由人工进行修整。
4 养生及切缝
混凝土板抗滑构造软拉制作完成后1 h左右宜加盖塑料薄膜保湿,24 h以内应由专人看管,以防行人、车辆进入,24 h后应由专用水车补水养生,保持一定湿度,养生不宜少于15 d。
砼铺完12 h~24 h内应进行切缝,如气温在30℃左右时,12 h即可切缝,切缝视温度变化,在不扳落棱角时以早为好,切缝深度1/4~1/5板厚为宜。
5 填缝
京大高速公路采用橡胶预制条填缝,养生期满后,即进行填缝,填缝前应清洁槽口,黏结剂应均匀地涂在缝壁上部(1/2缝高)约1 mm厚,黏结应紧密,不渗水,橡胶条在嵌入过程中在长度方向上应既不拉伸,也不压缩,保持自然状态,在宽度方向上压缩40 %~60 %,黏好后养生24 h,使黏结剂固化。
6 质量评价
评验项目的大部分技术指标是不难达到的,从京大高速公路的施工时间看断板一项指标不易控制在2‰以内。
6.1 断板情况
先打的第一幅不宜产生断板,按2‰考虑能满足要求,后打的一幅产生断板较多,往往在4‰~5‰。断板的种类大致有2种,一种为整个板全幅断裂,一种为缺角性断裂,由纵缝接合处向缩缝辐射(如图1所示)。
在无车辆荷载作用下,裂缝在20 d左右已明显看到,裂缝位置多集中在缩缝前后1 m范围内,断裂缝宽1 mm~3 mm。
6.2 断板产生原因分析
笔者对断板的认识也经历了一个过程,开始认为切缝迟,但经过软切缝后并未解决断板问题,从摊铺工艺和砼的性能看前后幅都是一样的。经过进一步观察分析,断板原因归结为:由于砼的收缩变形,产生了附加压力,拉断了板。一般情况下第一幅打完20 d左右再折过来打第二幅,这时第一幅砼的收缩变形基本完成。第二幅板的收缩变形受到了拉杆的限制。收缩前后1 m内容易拉断,通过后来处理断板观察,断裂位置正是某根拉杆的位置。
6.3 防治措施
笔者认为断板属设计构造问题,自觉与施工关系不大,故想从设计上谈些想法。
a)加膨胀剂。打第二幅时,砼可加一定量的膨胀剂,膨胀量等于砼板的干缩收缩量,即保证板在硬化过程中不产生收缩。虽然膨胀剂较昂贵,不过从京大高速公路断板处理费用看,也不过是一个小数字;
b)调整拉杆位置。将缩缝前后各1 m内的拉杆去掉,加密至中间部位(如图2所示)。也可考虑改变拉杆钢筋的长度和直径,以减少拉杆数量;
c)设置挡块。每块板只设1根~2根拉杆,砼板外侧增设挡块,以防板横向位移。
京大高速公路是我们山西省首次使用滑模摊铺的砼路面,笔者的认识很可能有局限性,有待于今后施工实践检验。
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