藍商高速公路露石水泥混凝土施工

王艷花 上亞鋒

【摘要】本文結(jié)合藍商高速公路工程實例，在縱坡較大路段施工露石水泥混凝土基層，與水泥混凝土相比它改善了路面層間結(jié)合，增強了基層與瀝青面層的粘結(jié)力，進一步提高了路面使用性能。施工露石水泥混凝土基層時，表面不用進行拉毛這一工序，同時鋪筑瀝青面層之前也不需要對砼表面進行銑刨或者拋丸工藝。本文從原材料、施工工藝方面闡述了露石水泥混凝土的施工過程和特點。

【關(guān)鍵詞】 藍商高速公路露石水泥混凝土 施工

1工程概況

藍商高速公路LM-3標(biāo)全長23.16公里，屬山嶺重丘區(qū)，在本標(biāo)段有4km采用復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)，20cm級配碎石+20cm水泥穩(wěn)定碎石+24cm水泥砼+6cm AC-20中粒式瀝青砼+5cm AC-16中粒式瀝青砼，因為該段高速公路跨越秦嶺山脈，坡高路陡，地勢險要且此處設(shè)計橋隧較多，曲線半徑較小，路線縱坡較大，因此為了改善路面層間結(jié)合，提高該段路面使用性能，經(jīng)長安大學(xué)中心實驗室專家與管理處研究決定將穿越秦嶺山脈設(shè)計路線縱坡≥2.5%的復(fù)合式水泥砼基層直接做成露石水泥砼基層。

2名詞解釋

露石水泥混凝土路面（EACCP），是在面層水泥砼混合料鋪筑完成后，噴灑露石劑對砼表面進行化學(xué)處理，延緩表面2-3mm厚水泥砂將的凝結(jié)，但不影響主體砼的正常凝結(jié)硬化，當(dāng)主體混凝土達到一定強度后，刷洗其表面進行表面除漿，露出2mm左右高度、均勻分布的粗集料表面，這樣形成的水泥砼路面就是露石水泥混凝土路面。

露石砼與傳統(tǒng)的水泥砼相比，其原材料（水泥、粗集料、細集料）要求、配合比設(shè)計、施工工藝都有所不同。

3原材料

3．1水泥

用于拌制普通水泥砼的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥等都可以用于露石水泥混凝土施工。在這里我們建議宜選用道路硅酸鹽水泥。因為道路硅酸鹽水泥與同標(biāo)號普通硅酸鹽水泥相比，耐磨性好，而且水泥混凝土抗折強度也有所提高，從而延長道路的使用壽命，提高行車安全。水泥標(biāo)號選擇應(yīng)適應(yīng)路面抗折強度要求，不宜采用早強型水泥。

3．2粗集料

粗集料的選擇不僅要符合普通道路混凝土的要求，而且要滿足露石混凝土對粗集料的力學(xué)性能、技術(shù)性能等特殊要求，見下表1、表2。

露石水泥砼粗集料綜合力學(xué)要求表1

力學(xué)指標(biāo) 要求值

集料磨光值（PSV）不小于 45

集料壓碎值（%）不大于 20

洛杉磯磨耗率（%）不大于 20

針片狀含量（%）不大于 5

單粒級碎石級配要求表2

方孔篩尺寸（mm） 2.36 4.75 9.5 16 19 26.5

指標(biāo) 累積篩余(%)

粒級 9.5-19 100 90-100 40-60 0-10 0

4.75-9.5 95-100 80-100 0-15 0

注:兩種規(guī)格碎石具體摻配比列應(yīng)根據(jù)混凝土技術(shù)性能及露石表面沖洗紋理情況確定。

3．3細集料

細集料應(yīng)質(zhì)地堅硬、耐久、潔凈，符合規(guī)定級配，泥土、硫化物和硫酸鹽以及有機物的含量應(yīng)滿足《公路水泥混凝路面設(shè)計規(guī)范》對細集料的集料的技術(shù)要求。

對露石混凝土的施工，砂的級配較普通混凝土路面有更高的要求。一方面因為混凝土振搗時，較小粒徑的顆粒易上浮到表面，對于粒徑大于2.5mm小于5mm的顆粒，既不易在刷洗時隨表面砂槳刷洗走，又與混凝土母體的粘結(jié)力不強，在沖洗和使用時極易出現(xiàn)剝落；另一方面砂中大粒徑顆粒一般風(fēng)化嚴(yán)重，強度較低，極易被磨損，從而影響混凝土表面露石的效果。為此，一般要求砂的級配范圍如表3。

細集料的級配要求 表3

粒度 方孔篩尺寸（mm）

0.15 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75

累積篩余(以質(zhì)量計)(%)

中砂 90-100 70-92 41-70 10-50 0-5 0-2

3．4露石劑

是專用于露石混凝土施工的主要材料，可有效地使新鋪筑水泥混凝土路面表面水泥砂漿緩凝，但不影響內(nèi)部早期強度形成。

露石劑：Hs—lI型露石劑是由多種成分和水形成的一種無腐蝕性的乳液，在溫度為1℃～30℃時，露石劑保存期為半年。Hs—II型露石劑相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)如下：

HS-II液態(tài)露石劑技術(shù)性能指標(biāo)

固體含量（%） 細度（μm） 粘度

（s） 密度

(g/cm3) PH值 顏色 容器中存

放狀態(tài)

12 <70 35-50 >1 8 淡藍 經(jīng)攪拌

無結(jié)塊

沉淀

露石劑的粘度對溫度有一定的敏感性，隨著溫度的變化其粘度也會發(fā)生變化，溫度越低，其粘度就越大。在噴灑露石劑的時候要求將其粘度調(diào)到33秒～40秒之間，這樣的噴灑霧化效果最好。

露石劑的噴灑工作既可采用噴灑車來完成，也可采用人工噴灑。無論何種方式噴灑，原則上要使露石劑霧化后，均勻噴灑在新鋪混凝土表面上，且在混凝土表面上不產(chǎn)生流淌，要求路表面露石劑的噴灑量控制在300±15g／m2。

露石劑在使用前首先要檢查露石劑的儲量是否充分滿足工程所需；其次要檢查露石劑的性能指標(biāo)，保證露石劑的固體含量、細度、粘度等指標(biāo)符合規(guī)定的要求，經(jīng)攪拌后顏色均勻、無結(jié)塊、沉淀。

4配合比設(shè)計

按照圖紙及設(shè)計文件要求的強度等級進行試配設(shè)計，作為露石混凝土應(yīng)著重考慮表面的構(gòu)造、紋理、露石深度以及碎石顆粒含量，因此在合理滿足工作性要求下盡可能使用較小的水泥用量，砂率和水灰比較多的碎石。

5露石混凝土施工工藝

露石劑混凝土在原材料選擇、露石劑選擇、配合比設(shè)計、施工工藝控制、薄膜養(yǎng)生、刷洗、濕養(yǎng)生等方面，均有其特殊的要求。但其施工工藝大部分與普通水泥混凝土路面相同，但與普通混泥土路面施工相比，增加了露石劑噴灑、覆蓋塑料膜、表面刷洗露石工藝等幾項步驟。

6露石水泥混凝土振搗

（1）采用一層連續(xù)澆注時直接采用平板振搗器初步整平振動密實，再用三輥軸整平機進行振實整平。

（2）整平是重要的施工工藝，嚴(yán)格控制表面的平整度，這直接影響露石工藝的效果，是確保整個工程質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此原則上在表面層鋪筑時禁止使用振動梁拖拉振動以及手拉式整平碾提漿找平方式施工。詳細過程如圖1。

施工工藝流程

施工準(zhǔn)備 測量 放樣 復(fù)測高程下承層檢驗安裝模板檢測模板攤鋪底層混凝土振 搗 攤鋪上層混凝土振搗 提漿 整平收面 抹光 噴灑露石劑

刷洗路面 切 縫養(yǎng) 生質(zhì)量檢測，當(dāng)然以上這些工序中和普通混凝土一樣，也要進行原材料準(zhǔn)備、檢測、認可、混凝土配合比的設(shè)計及運輸，還要進行混凝土試驗件制作和檢測。

7露石劑的噴灑

7．1噴灑時間的確定

露石混凝土路面經(jīng)過正常的攤鋪、振搗、抹面等施工工序后，下一道工序便是噴灑露石劑，但這道工序并不是立刻進行，而是要間歇一段時間，從抹面后到開始噴灑露石劑所等待的時間就是噴灑時間。原則上，噴灑時間是從水泥混凝土抹面后開始，到混凝土表面水膜消失時所經(jīng)歷的時間。

水泥混凝土在振搗抹面收平后，表面出現(xiàn)一層水膜，由于這層水膜的存在，在噴灑露石劑時會影響露石劑在混凝土表面的附著，有時還會產(chǎn)生露石劑流淌的現(xiàn)象，從而影響露石劑滲透的深度和均勻性，也會影響露石效果。一方面，為達到良好露石效果，應(yīng)力求均勻噴灑，就要使露石劑在一定壓力作用下以霧化狀態(tài)噴出，而在有表面水的情況下，出于路面不可能絕對的平，所以表面的水膜也不均勻，因此，這層水膜的存在會影響露石的均勻性；另一方面，在水膜未消失時噴灑露石劑，混凝土表面水對露石劑的稀釋作用使液體總量增加，從而增加溶液的滲透深度，這樣也會影響露石效果。

但露石劑的噴灑也不能太晚，在有水膜的情況下，宜等待表面游離水揮發(fā)后再噴灑露石劑。露石劑噴灑絕不能太晚，如果噴灑露石劑與抹面之間間隔時間太長，混凝土已接近初凝狀態(tài)，混凝土表面凝結(jié)硬化會阻止露石劑的滲透，達不到預(yù)定的滲透深度，輕則導(dǎo)致混凝土表面露石達不到要求深度，重則造成混凝土表面根本露不出石料。

環(huán)境氣溫、溫度、風(fēng)速是影響噴灑時間的重要因素。氣溫為25℃時，推薦值為40～60min。具體情況需要結(jié)合當(dāng)天的施工條件和外界環(huán)境綜合考慮。

7．2露石劑的噴灑方法

液態(tài)露石劑是由多種成份和水形成的一種乳液，為了確保能噴灑均勻，必須將露石劑霧化。

露石劑的噴灑可由噴灑車或人工完成，無論采用哪種方式噴灑，原則上，要使露石劑物化后，均勻噴灑在新鋪筑的混凝土表面上，且在混凝土表面上不產(chǎn)生流淌。人工噴灑露石劑推薦使用高壓水槍進行霧化，這種設(shè)備霧化效果好，速度快，可操作性強，實踐證明這是目前最理想的人工霧化設(shè)備。另也可以使用機械噴灑露石劑，需要專門的露石劑灑布機（供大面積、大規(guī)模使用）

7．3露石劑劑量標(biāo)定

露石劑的噴灑量可控制在300±15g/m2。為了確保露石劑能均勻覆蓋在混凝土表面，在大面積噴灑前，我們應(yīng)進行試驗段對噴灑劑量進行標(biāo)定。標(biāo)定方法如下；計算20 m2露石劑用量，確寶露石劑在此面積范圍內(nèi)均勻噴灑完。

8覆蓋塑料膜工藝

噴灑露石劑后，由于環(huán)境溫度及刮風(fēng)，易使混凝土表面水分和露石劑成份揮發(fā)，影響露石劑的正常化學(xué)作用，從而導(dǎo)致隨后的刷洗工藝難以實施。為此，需在噴灑露石劑后，采用塑料薄膜覆蓋。

覆蓋薄膜養(yǎng)生應(yīng)注意的事項:

（1）噴灑露石劑后5～10分鐘，即應(yīng)覆蓋塑料膜。如氣溫高、風(fēng)大，則噴灑后即刻覆蓋塑料薄膜。

（2）一定要使所有的混凝土表面均被塑料膜覆蓋，不得有裸露的表面。

（3）不得使塑料膜在灑布了露石劑的混凝土表面上拖、拉，以免破壞露石劑在混凝土表面上分布的均勻性。

（4）覆蓋塑料膜后，要在塑料膜的邊、角處用木塊或其他物體壓嚴(yán)實，以免塑料膜張開進風(fēng)。

推薦采用橫向滾動覆膜，這種覆膜方式所采用的薄膜厚度較薄，在滾動過程中膜與混凝土表面粘在一起，達到封閉養(yǎng)生的目的；同時減輕自重，以防滾動過程中在混凝土表面產(chǎn)生壓痕。

9露石水泥混凝土路面的刷洗

9．1刷洗時間的確定

噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養(yǎng)生一定時間后，達到適宜的刷洗時間，除去混凝土表面的砂漿、露出集料。露石水泥混凝土路面刷洗時間是指噴灑露石劑后，混凝土表面達到可刷洗狀態(tài)所經(jīng)歷的時間。對混凝土刷洗時間控制的是否適宜，是露石水泥混凝土路面施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。刷洗的太早，會造成表面集料的剝落，形成坑槽，造成路表面平整度人為損失，導(dǎo)致路面施工質(zhì)量和使用品質(zhì)大幅下降；刷洗的太晚，混凝土水泥漿的凝結(jié)硬化會增加刷洗難度，或根本露不出露石集料，均不能形成良好的表面紋理。確定刷洗時間的方法可采用劃痕試驗法和試沖法進行檢測。

9．1．1劃痕試驗法

在一般情況下，混凝土表在未完全硬結(jié)時，尖狀物劃上去會產(chǎn)生一定深度的刻痕。用小刀在混凝土表面劃一痕跡，當(dāng)劃痕很淺，但淺析可見，量劃痕邊緣基本上無破損時，即為合適的刷洗標(biāo)志，如劃痕較深、周邊破損較大，則還需等待一定時間再刷洗。

9．1．2試沖法

在室內(nèi)試驗和室外施工中，可以用水直接小面積沖洗水泥混凝土表面，以直觀地確定否達到合適的刷洗時間，這種方法稱為沖洗。

刷洗時，當(dāng)很容易把水泥砂漿沖掉，并伴有集料脫落，用手指感覺刷洗后的水泥混凝土較軟，這表明水泥混凝土尚達不到適宜的刷洗時間；當(dāng)沖掉水泥砂漿的難度適中，且沒有集料脫落，刷洗后的水泥混凝土較硬，這就標(biāo)志此時可進行露石工藝的刷洗了。

9．2路面刷洗

在露石水泥混凝土的施工過程中，噴灑露石劑并進行養(yǎng)生后，達到露石混凝土適宜的刷洗時間，即要除去混凝土表面的砂漿，把集料露出來，這就是露石水泥混凝土的刷洗施工工藝。

混凝土鋪筑前期采用試沖法確定刷洗時間，露石工藝熟練掌握后，兩種方法即可。刷洗分為人工刷洗和機械刷洗。

人工刷洗一般是采用普通供水管流水刷洗并輔以刷子來進行。刷子的種類有掃帚、棕櫚刷、金屬刷等。其作用是：將未凝結(jié)的表面砂漿搓揉、松散、成為泥漿，在水流作用下帶走。人工刷洗最簡單、最經(jīng)濟的刷洗工藝，盡管在刷洗均勻性方面容易存在問題，實踐證明，通過嚴(yán)格控制施工質(zhì)量及加強管理，人工刷洗也可獲得良好露石效果。

機械刷洗采用EACCP自行式刷洗機，可以大提高路面的施工效率，相對人工刷洗，刷洗機刷洗的路面表面紋理更豐富、均勻、減小了人為對露石效果的影響。

兩種刷洗各有特色，施工過程中可以根據(jù)實體工程的具體情況選擇合適的刷洗方法。刷洗過程中，發(fā)現(xiàn)有局部沒有刷洗或者刷洗深度不夠，則用掃帚、鋼絲刷進行局部重點處理。

9．3露石深度測量

露石深度是指集料外露高度，用來評價刷洗質(zhì)量。本項目露石水泥混凝土路面深度宜控制在4～6mm。且表面砂漿被刷洗后，所露出的砂漿表面是硬化的，用手指甲不易劃起。

露石深度的測量借助于透明機圓及游標(biāo)卡尺。本項目具體測試分為如下三個步驟：

（1）先用游標(biāo)卡尺測試圓盤的厚度，多測幾點取平均值；

（2）將透明圓盤放在路面板或EACCP上，按動圓盤不能晃動，確保圓盤水平。分別在測孔中插入游標(biāo)卡尺，注意游標(biāo)卡尺的探針應(yīng)接觸砂漿表面，將所得讀數(shù)減去圓盤厚度即為測試點的露石深度。

（3）每個橫斷面測試四處，每處測試6個點以上，取平均值即得每個斷面的露石深度。

10養(yǎng)生

露石水泥混凝土養(yǎng)生工藝同普通混凝土混凝土。常用的養(yǎng)生方法包括濕法養(yǎng)生、塑料薄膜養(yǎng)生和噴灑養(yǎng)生劑養(yǎng)生。

在雨季或養(yǎng)生用水充足的情況下，要采用濕養(yǎng)生，在混凝土表面全面覆蓋保濕養(yǎng)生膜、土工氈、土工布、麻袋或草簾等，并每天均勻灑水?dāng)?shù)次，使覆蓋物底部始終保持潮濕狀態(tài)。

采用覆蓋保濕養(yǎng)生膜、塑料薄膜養(yǎng)生時，應(yīng)在混凝土表面不見浮水，手指壓無痕跡時進行。養(yǎng)生期間應(yīng)保持膜的完整，如有破裂，應(yīng)立即補蓋；薄膜厚度應(yīng)適度，寬度大于覆蓋面約60cm。兩條薄膜對接時，重疊厚度小于40cm。養(yǎng)生時間參照相關(guān)規(guī)范。前7天混凝土強度增長最快，應(yīng)特別注意加強養(yǎng)生，嚴(yán)禁出現(xiàn)混凝土表面發(fā)白的情況。

結(jié)束語：露石水泥混凝土是一項新技術(shù)，它的優(yōu)點還有待于更多的實踐證實，同時也有待于在實踐中不斷的探索改進，為公路行業(yè)更好的服務(wù)。本次露石水泥砼施工長安大學(xué)中心實驗室駐扎我標(biāo)段給予了認真、全面的技術(shù)指導(dǎo)。

參考文獻

[1]《普通水泥砼施工技術(shù)規(guī)范》

[2] 長安大學(xué)高偉教授寫的《露石砼施工技術(shù)要點》

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。