淺談碾壓混凝土路面的施工技術(shù)與路面斷板的防治

李汶霖

[關(guān)鍵詞]碾壓路面;技術(shù);斷板;防治

一、碾壓混凝土路面的發(fā)展

早在第一次世界大戰(zhàn)前后,一些歐洲國(guó)家已經(jīng)有人碾壓修筑了水泥混凝土路面(如丹麥、德國(guó)、比利時(shí)等),但是,由于設(shè)備條件的不完善和施工技術(shù)的成套性差,難以保證良好的工程質(zhì)量,路面平整度等問(wèn)題未能得到很好的解決,制約了碾壓混凝土路面的發(fā)展。直到上個(gè)世紀(jì)80年代,振動(dòng)壓路機(jī)和大型瀝青攤鋪機(jī)等強(qiáng)力筑路機(jī)械的發(fā)展,為保證碾壓混凝土路面的施工質(zhì)量奠定了基礎(chǔ),世界許多國(guó)家紛紛投入力量加強(qiáng)碾壓混凝土路面的研究開(kāi)發(fā),碾壓混凝土路面施工技術(shù)進(jìn)入了空前的發(fā)展階段。我國(guó)也是上世紀(jì)80年代初開(kāi)始進(jìn)行碾壓混凝土路面的研究。當(dāng)時(shí)進(jìn)口的大型瀝青攤鋪等機(jī)械還比較少,即使擁有這些機(jī)械的單位一般也不愿用來(lái)鋪筑碾壓混凝土路面,只能采用人工或小型機(jī)械施工,路面質(zhì)量難以提高。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展,進(jìn)口的高密實(shí)度攤鋪機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)等大型設(shè)備越來(lái)越多,國(guó)內(nèi)的一些筑路機(jī)械生產(chǎn)廠家也紛紛研制或引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)施工機(jī)械,因此公路工程單位的大型機(jī)械保有量迅速增加,從而為我國(guó)高等級(jí)公路碾壓混凝土路面施工中采用高密實(shí)度攤鋪機(jī)等大型機(jī)械創(chuàng)造了條件。交通部組織交通部公路科學(xué)研究所和各省的交通廳等單位進(jìn)行了碾壓混凝土路面成套技術(shù)的研究,從材料、施工技術(shù)、抗滑技術(shù)、接縫技術(shù)等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,在路面平整度、抗滑及接縫等方面取得了突破性的進(jìn)展,初步形成了高等級(jí)公路碾壓混凝土路面施工成套技術(shù)。

二、路面平整度的關(guān)鍵技術(shù)

1.適宜的碾壓混凝土稠度指標(biāo)和集料級(jí)配。適宜于大型機(jī)械化施工的集料最大粒徑20mm、砂率35%~47%的集料合成級(jí)配和“半出漿”改進(jìn)VC值40±5s的稠度設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2.保持稠度穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)造成稠度波動(dòng)原因的分析和試驗(yàn),研究提出了包括料場(chǎng)管理、拌和機(jī)選擇、材料計(jì)量、外加劑選擇等保持稠度穩(wěn)定性的措施。

3.提高攤鋪均勻性。定性和定量研究了減少攤鋪過(guò)程中離析的措施及影響攤鋪預(yù)壓密實(shí)度均勻性因素,提出了通過(guò)“拌和—運(yùn)輸—攤鋪”系統(tǒng)分析選擇適宜的攤鋪速率等保證攤鋪?zhàn)鳂I(yè)的連續(xù)性、提高攤鋪均勻性的技術(shù)措施。

4.增大預(yù)壓密實(shí)度。通過(guò)對(duì)碾壓混凝土路面成型機(jī)理和攤鋪機(jī)性能的試驗(yàn)和分析,提出了保證攤鋪后預(yù)壓密實(shí)度85%以上的攤鋪機(jī)選型要求和熨平板工作參數(shù)的選用原則。

5.保證碾壓的均勻性。通過(guò)理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)從選擇合適的壓路機(jī)型號(hào)與參數(shù)(自重10t~12t,振頻30Hz以上、振幅1mm以下)、適宜的碾壓工作段長(zhǎng)度、碾壓次序與工藝參數(shù)等方面提出了保證碾壓均勻的關(guān)鍵技術(shù)。

三、抗滑技術(shù)

以前由于路面平整度問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決,碾壓混凝土路面一直停留在低速交通階段,路面防滑問(wèn)題相應(yīng)部很突出。但是要使碾壓混凝土路面應(yīng)用于高等級(jí)公路,抗滑問(wèn)題是必須解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

為了解決碾壓混凝土路面抗滑這一關(guān)鍵技術(shù),“八五”攻關(guān)中對(duì)自然裸露、灑水加速裸露、緩凝裸露、嵌壓、硬性刻槽等抗滑處理方法進(jìn)行了施工方便性、施工經(jīng)濟(jì)性的比較,并對(duì)各種抗滑處理方法路面抗滑能力的衰變規(guī)律進(jìn)行預(yù)測(cè)。結(jié)果表明,采用緩凝裸露法和硬性刻槽法可使竣工時(shí)路面構(gòu)造深度達(dá)到規(guī)定的滿足要求。課題組在對(duì)表面構(gòu)造修筑工藝和解決微觀構(gòu)造的技術(shù)措施深入研究的基礎(chǔ)上,提出了碾壓混凝土路面的抗滑處理原則:

1.高速公路和一級(jí)公路,應(yīng)采用緩凝裸露法或硬性刻槽法進(jìn)行表面處理,已形成要求的路表宏觀構(gòu)造。當(dāng)粗集料抗磨光能力達(dá)不到現(xiàn)行規(guī)范要求時(shí),需做抗滑表層(一次攤鋪成型)。

2.其他等級(jí)公路,可不做任何處理,依靠通車后行車的作用逐漸形成宏觀構(gòu)造,必要時(shí)可采用限速研磨措施,加速裸露進(jìn)程。采用以上 兩項(xiàng)技術(shù)基本上可以解決碾壓混凝土路面的抗滑問(wèn)題。

四、接縫技術(shù)

碾壓混凝土路面由于在材料、施工工藝上與普通混凝土有一定的差異,因此在接縫技術(shù)及施工上亦有其特殊性。“八五”攻關(guān)過(guò)程中進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)、理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等,提出了碾壓混凝土路面從接縫設(shè)置原則到施工工藝的成套技術(shù),并在以下兩方面取得了突破性進(jìn)展:

1.采用碾壓混凝土材料的有關(guān)參數(shù)和路面板的有關(guān)指標(biāo),對(duì)碾壓混凝土路面的微縮應(yīng)力、溫度翹曲應(yīng)力、干縮應(yīng)力及荷載應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算,并結(jié)合試驗(yàn)路的觀測(cè)結(jié)果,研究提出了全厚式碾壓混凝土路面縮縫間距的建議值為6m~8m。

2.在不破壞攤鋪機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下,研制出縱縫拉桿設(shè)置裝置,解決了全厚式碾壓混凝土路面無(wú)法設(shè)置拉桿的世界性難題。

采用上述接縫技術(shù)和施工技術(shù),基本上可以解決碾壓混凝土路面的接縫問(wèn)題。

五、路面斷板的原因

1.基層施工產(chǎn)生的原因。(1)在基層施工不平整時(shí),會(huì)致使面板產(chǎn)生較大的彎折應(yīng)力,當(dāng)其大于面板的抗折強(qiáng)度時(shí),混凝土路面就會(huì)產(chǎn)生斷板。(2)在基層施工強(qiáng)度不均勻時(shí),強(qiáng)度好和強(qiáng)度弱的交接路段也會(huì)產(chǎn)生混凝土路面斷板。(3)基層施工中溫度的影響。

2.面層施工中的影響。(1)配合比計(jì)量不準(zhǔn),拌和混合料不均勻,混凝土的強(qiáng)度就會(huì)不均勻,路面就會(huì)在強(qiáng)度較弱的地方產(chǎn)生斷板。當(dāng)水灰比控制不準(zhǔn)時(shí),混合料干濕也不均勻,路面的不均勻收縮導(dǎo)致斷板。(2)切縫的時(shí)間不合理,過(guò)早切縫會(huì)使骨料脫落,過(guò)晚在板自身薄弱的位置出現(xiàn)不規(guī)則的斷裂。(3)北方晝夜溫差超過(guò)10℃時(shí),溫度的變化路面形成斷板。(4)養(yǎng)生不好,混凝土水分蒸發(fā)過(guò)快,造成斷板。

六、斷板的防治措施

1.預(yù)防措施。(1)實(shí)驗(yàn)證明,路面的彎曲值約70%的因素是路基不實(shí),路基的強(qiáng)度的好壞直接影響到路面的正常使用,必須按規(guī)范壓實(shí)路基。壓實(shí)過(guò)程中,土層中水的含量應(yīng)嚴(yán)格控制,應(yīng)比最大含水量略大1%~2%。(2)在石灰土基層中的石灰含量應(yīng)確定達(dá)到最大強(qiáng)度,石灰與土要拌和均勻,含水量和配合比得到很好的控制,才會(huì)避免基層自身的干縮裂縫。(3)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),特別是早期應(yīng)采用覆蓋草袋,灑水養(yǎng)生。(4)嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和數(shù)量。

2.防治措施。(1)細(xì)裂縫(小于0.5mm)一般只采用環(huán)氧漿液或甲凝灌漿液灌壓。(2)中裂縫(0.5mm~1.5mm)用環(huán)氧漿液灌壓后,在裂縫兩側(cè)最小間距25cm處垂直縱縫切出整齊的矩形槽,槽深為板厚的1/3,槽內(nèi)跨裂縫布置20鋼筋扒釘,間距45cm。為使扒釘嵌入原混凝土板中,在裂縫兩側(cè)20cm處各鉆5cm深孔,孔內(nèi)灌環(huán)氧砂漿。結(jié)硬前將扒釘插入,硬化后在涂刷YJ-302型混凝土界面劑,然后用膨脹細(xì)粒混凝土將矩陣槽填平、抹面、拉毛、養(yǎng)護(hù)。(3)寬裂縫(大于1.5mm)采用環(huán)氧砂漿灌壓后,在裂縫兩側(cè)最小間距25cm處,垂直縱縫切出整齊的矩形槽,槽深為板厚的2/5。在槽底沿裂縫兩側(cè)在切出寬5cm、深4cm的凹槽,填充環(huán)氧砂漿,填平后大槽坑內(nèi)布設(shè)鋼筋網(wǎng),底層平行縱縫為14、間距10cm,上層垂直縱縫為8、間距20cm。涂刷YJ-302型混凝土界面劑澆筑膨脹細(xì)粒混凝土,按要求抹面、拉毛、養(yǎng)護(hù)。

以上論述了我國(guó)已具備發(fā)展碾壓混凝土路面的設(shè)備和施工技術(shù)條件。同時(shí),也對(duì)路面斷板的原因及采取的防治措施做了分析。在我國(guó)高等級(jí)公路迅速發(fā)展的今天,水泥資源豐富的形勢(shì)下,碾壓混凝土路面施工成套技術(shù)作為修筑水泥混凝土路面的一種新的技術(shù)途徑,將具有良好的推廣應(yīng)用前景。□(編輯/李舶)