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多孔改性水泥混凝土基層路面施工技術(shù)研究

2018-01-23 06:41尚會(huì)霞
中國(guó)科技縱橫 2017年24期

尚會(huì)霞

摘 要:伴隨我國(guó)公路工程建設(shè)規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大,水泥混凝土路面鋪筑量也呈現(xiàn)出逐年遞增的趨勢(shì)。但作為一種脆性材料,混凝土內(nèi)部、表面等部位仍存有諸多缺點(diǎn),尤其是在外部因素的長(zhǎng)期影響下,裂紋、斷裂等問(wèn)題頻繁出現(xiàn),這些問(wèn)題的大量產(chǎn)生都將對(duì)路面的使用壽命造成嚴(yán)重影響。水損壞是這些病害產(chǎn)生的主要原因之一,為有效降低此類病害,必須嚴(yán)格按照水流特性、水力學(xué)原理,合理選用排水路面結(jié)構(gòu)。作為路面基層施工材料,多孔改性水泥混凝土的應(yīng)用對(duì)大流量、重軸載交通狀況下高速公路承載力問(wèn)題研究意義重大。為此,本文結(jié)合具體案例,對(duì)多孔改性水泥混凝土基層路面施工工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:多孔改性水泥混凝土;路面基層;施工原理

中圖分類號(hào):U416 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-2064(2017)24-0100-02

經(jīng)大量資料顯示,公路早期損壞的原因?yàn)榛鶎铀畵p壞或基層板體抗彎拉強(qiáng)度較低產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)性損壞,為做好公路早期病害處理,如何選擇公路主體材料的膠結(jié)材料極為重要。當(dāng)公路主體構(gòu)成材料內(nèi)的膠結(jié)材料具有較高強(qiáng)度時(shí),其強(qiáng)度在水浸、凍融等情況下才不能發(fā)生變化,才能避免道路被雨水浸害。多孔改性水泥混凝土基層路面的應(yīng)用,可有效解決上述問(wèn)題。其主要原理就是由密實(shí)性板體結(jié)構(gòu)層向多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)層轉(zhuǎn)變,通過(guò)連續(xù)級(jí)配構(gòu)成的密實(shí)性結(jié)構(gòu)向單粒徑點(diǎn)狀連接轉(zhuǎn)變,進(jìn)而產(chǎn)生網(wǎng)狀骨架。多孔改性水泥混凝土內(nèi)的基層膠體可通過(guò)化學(xué)法改善普通硅酸鹽水泥性能,利用改性達(dá)到水泥內(nèi)活性材料被充分激活的目的,快速提升水泥膠體強(qiáng)度,因膠體具備良好防水效果,可防止水滲入顆粒表面與膠連體,進(jìn)而起到防水作用。

1 工程概況

某公路工程總長(zhǎng)度為14.37km,按照由上至下的順序路面結(jié)構(gòu)依次為中粒式透水瀝青混凝土—防水層—石灰穩(wěn)定土。本工程通車3年后,路面局部出現(xiàn)小面積網(wǎng)裂問(wèn)題,其原因主要包括3點(diǎn),具體如下:

第一,防水層選取的卷材彈性較低,上下面沒(méi)有布纖維保護(hù);

第二,施工過(guò)程中,因攤鋪、碾壓等問(wèn)題,將損壞部分防水層,導(dǎo)致下承層有雨水滲入,進(jìn)而出現(xiàn)下承層軟弱現(xiàn)象,產(chǎn)生空洞;

第三,長(zhǎng)期車輛荷載反復(fù)作用下,出現(xiàn)局部松散下沉現(xiàn)象。

為有效減少路面病害,保證路面使用性能,延長(zhǎng)路面使用年限,必須選取科學(xué)有效的施工方法進(jìn)行處理。經(jīng)多方討論分析,決定選取多孔改性水泥混凝土施工,相比普通混凝土材料,多孔改性水泥混凝土具有良好抗疲勞性,且回彈模量小,能夠?qū)λ嗷炷猎写嘈约右愿纳疲且环N韌性良好的膠結(jié)體。

2 多孔改性水泥混凝土原材料選擇

為確保路面施工質(zhì)量,必須在充分了解道路病害現(xiàn)狀的前提下,合理選用施工方法,做好施工準(zhǔn)備工作。其中施工原材料選擇是否得當(dāng)對(duì)工程質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用,為此必須做好多孔改性水泥混凝土原材料選擇工作,具體如下:

骨料:將一層水泥漿液包裹到骨料顆粒表面可形成多孔改性水泥混凝土,利用漿體相互粘結(jié)、作用,骨料顆粒可形成蜂窩狀結(jié)構(gòu),通過(guò)骨料傳遞其內(nèi)部應(yīng)力,為此,骨料強(qiáng)度應(yīng)與施工規(guī)定相符。一般選取花崗巖、石灰?guī)r等作為多孔混凝土骨料。

水泥:由工藝制作方面分析,多孔改性水泥混凝土不宜使用細(xì)骨料,因此可當(dāng)做是骨料顆粒和水泥漿體膠結(jié)產(chǎn)生的多孔堆聚結(jié)構(gòu)。如水泥強(qiáng)度等級(jí)較低,則混凝土最薄弱的環(huán)節(jié)就是水泥漿和粗骨料接觸位置。因骨料強(qiáng)度在混凝土強(qiáng)度之上,因此在骨料粘結(jié)位置的水泥漿成為病害常見(jiàn)部位。由此可見(jiàn),對(duì)混凝土強(qiáng)度起決定的因素包括水泥活性、品種及用量。為此,本工程選取硅酸鹽水泥作為水泥材料,要求在32.5mpa以上控制水泥抗壓強(qiáng)度。

改性劑:為提高多孔混凝土早期強(qiáng)度,必須將適量水泥改性劑摻加到混凝土內(nèi)。本文以不摻加或摻加粉煤灰為例進(jìn)行分析,其中A型改性劑為不摻加粉煤灰時(shí)使用;B型改性劑為摻加粉煤灰時(shí)選用,其各項(xiàng)技術(shù)要求如表1所示。

3 多孔改性水泥混凝土基層路面施工工藝

3.1 下承層施工

與多孔改性水泥混凝土寬度相比,下承層每側(cè)寬度應(yīng)多出30cm以上。要求施工前,必須先清理干凈下承層,隨后做好各項(xiàng)指標(biāo)檢查工作,保證其高程、橫坡及平整度等滿足規(guī)范規(guī)定。將瀝青噴灑到下承層后,需進(jìn)行防滲土工膜卷材鋪設(shè),其主要功能是避免基層有上層水滲入。上層水通過(guò)防滲土工膜表面向路基外側(cè)排出,以此穩(wěn)定路基。

3.2 設(shè)置基準(zhǔn)線

根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范規(guī)定,合理設(shè)置基準(zhǔn)線,其精度要求如表2所示。

3.3 混凝土拌和

實(shí)驗(yàn)室在拌和前應(yīng)按照施工時(shí)間點(diǎn)環(huán)境溫度、濕度,將混凝土拌合物初凝時(shí)間測(cè)量出來(lái),作為混合料由出料至攤鋪之間的限制時(shí)間,如混合料在該限制時(shí)間以上,則不得使用。

通過(guò)水膠溶液的方式摻入改性劑,拌和時(shí)必須合理控制水泥溫度,要求在10~50℃之間加以控制。當(dāng)室外溫度過(guò)高,超過(guò)30℃時(shí),必須及時(shí)將遮陽(yáng)棚安設(shè)到水泥罐上,降低水泥溫度。在向拌合倉(cāng)內(nèi)投放集料前,必須做好清理工作,當(dāng)集料粒徑不符合規(guī)定可利用振動(dòng)篩去除。要求均勻攪拌混合物,確保拌和質(zhì)量。

3.4 混凝土運(yùn)輸

運(yùn)輸車型選擇、車數(shù)確定的參考依據(jù)包括施工進(jìn)度、運(yùn)輸量、運(yùn)輸距離及道路實(shí)際情況等。與總拌和能力相比,運(yùn)輸能力應(yīng)強(qiáng)一點(diǎn),才能確保連續(xù)供料。在運(yùn)輸過(guò)程中,為降低材料水分流失過(guò)快,可在材料上覆蓋篷布。

根據(jù)當(dāng)天氣溫情況合理確定運(yùn)輸時(shí)間,要求攤鋪?zhàn)鳂I(yè)必須在混合料初凝前結(jié)束。一般情況下,氣溫在10~20℃時(shí),運(yùn)輸最長(zhǎng)時(shí)間為120min;氣溫在20~30℃時(shí),運(yùn)輸允許最長(zhǎng)時(shí)間為90min;在30℃以上時(shí),則允許最長(zhǎng)時(shí)間為75min。向施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)送混合料后,嚴(yán)禁急剎車、急轉(zhuǎn)彎。

3.5 攤鋪施工

攤鋪前期,應(yīng)做好下承層檢查工作。因防水卷材設(shè)置到下承層,需做好清理作業(yè),全面檢查卷材質(zhì)量,保證硬顆粒、尖狀物不存在于防水卷材上,防止卷材被運(yùn)輸車、攤鋪機(jī)損壞,如出現(xiàn)破損問(wèn)題,需及時(shí)處理。攤鋪時(shí),先做好寬度調(diào)整工作,保證每幅都能與攤鋪機(jī)作業(yè)需求相符。按照勻速、連續(xù)、緩慢的原則進(jìn)行攤鋪施工,在充分考慮拌合物產(chǎn)量、攤鋪寬度、運(yùn)輸能力等因素的基礎(chǔ)上,可在每分鐘1~3m之間控制攤鋪速度。

可按照梯隊(duì)形式選取2臺(tái)及其以上攤鋪機(jī)同時(shí)作業(yè),在3到5m間控制兩臺(tái)機(jī)械距離,要求縱縫作業(yè)在混合物初凝前完成。同時(shí),清理干凈防水卷材、履帶行走位置的雜物。選取具備振搗作用的攤鋪機(jī)熨平板,3HZ為振搗頻率。

3.6 養(yǎng)生

選取塑料薄膜覆蓋到基層進(jìn)行養(yǎng)生施工,避免薄膜破損。相比覆蓋面,薄膜寬度應(yīng)多出100cm左右,且10cm以上為相鄰兩幅塑料薄膜搭接寬度,并進(jìn)行液體塑膠噴灑,起到良好粘固作用。薄膜需緊貼基層表面,選取薄膜覆蓋在成型基層側(cè)面,隨后壓好其表面、側(cè)面薄膜,避免薄膜被吹開(kāi)或損壞。按照混凝土彎拉強(qiáng)度實(shí)際情況進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時(shí)間的準(zhǔn)確確定,當(dāng)在設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度80%以上時(shí),可結(jié)束養(yǎng)生,通常養(yǎng)生周期為1周。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升,大量新技術(shù)、新工藝在公路路面施工中得到了廣泛使用。作為一種新型路面材料,多孔改性水泥混凝土具有施工便捷、工藝簡(jiǎn)單、施工效率高、質(zhì)量控制良好等特點(diǎn)。在排水路面基層鋪筑多孔改性水泥混凝土,可防止出現(xiàn)基層表面滯水問(wèn)題,及時(shí)排除路面積水,減少路面早期病害,如水損害等,進(jìn)而達(dá)到增加道路使用年限,減少經(jīng)濟(jì)損失的目的。

參考文獻(xiàn)

[1]陳大偉.多孔改性水泥混凝土路面的施工控制[J].交通世界(建養(yǎng).機(jī)械),2011,(12):134-135.endprint

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