碾壓混凝土的特點及其在廣樂高速公路中的應用研究

魏鋒廣東省高速公路有限公司

碾壓混凝土的特點及其在廣樂高速公路中的應用研究

魏鋒
廣東省高速公路有限公司

隨著公路交通量以及汽車荷載的不斷增加，如何建設更耐久、更長壽的路面是路面工作者關注的焦點。本研究以廣樂高速公路LM4標為例開展研究，結果表明碾壓混凝土可以改善傳統半剛性基層的諸多不足，充分發揮其功能層的作用并達到資源節約的目的。

碾壓；混凝土；配合比；質量控制

引言

我國高速公路建設長期呈現出快速發展的態勢，而高速公路也同時迎來了越來越多的問題。工程實踐表明[1,2]，越來越多的新建成公路在通車不久便出現不同程度的路面結構損壞，對這些損壞的路面結構進行養護勢必會給社會帶來較大的經濟負擔。隨著碾壓混凝土基層的瀝青路面結構在在高等級公路上的應用越發廣泛[1,2]，它在解決重載交通作用下的路面耐久性問題上起到了極好的效果。鑒于此，本研究以廣樂高速公路[2]為對象，系統的分析了碾壓混凝土基層的優越性和設計及施工中的關鍵技術要點，旨在為高速公路的修建提供借鑒。

1　碾壓混凝土基層的特點

綜合前人研究成果，碾壓混凝土基層的優越性具體表現在[1,2]：①強度和耐疲勞性能均優于傳統的半剛性基層；②對重載交通的敏感性及抗沖刷性能明顯優于傳統半剛性基層；③溫度和濕度應力可采用預切縫的形式釋放，不規則裂縫現象可通過預切縫來減少，延緩反射裂縫病害；④碾壓混凝土基層的早期強度較高、完整性好，與封層的粘結緊密，使路面各結構層的整體受力。

2　碾壓混凝土的材料控制與檢測

本研究以廣樂高速公路LM4標為例，在設計和施工中進行了反復比對研究，最終篩選出的最優原材料和配合比設計結果詳見下文。

2.1原材料要求

碾壓混凝土的材料要求為：

（1）水泥應采用普通硅酸鹽水泥或復合硅酸鹽水泥，并符合《通用硅酸鹽水泥》（GB 175-2007）的要求；

（2）碎石需要由堅硬、耐久、無風化的巖石加工而成，其顆粒形狀接近立方體，粒徑需要符合相應的規格。壓碎值、針片狀含量、泥塊含量、含泥量、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量則需要滿足碾壓混凝土用碎石質量技術要求與檢測結果；

（3）石屑應堅硬、清潔、無風化、無雜質。石屑的質量應符合碾壓混凝土用石屑規格，砂當量和泥塊含量也應該滿足石屑質量要求；

（4）河砂需要采用清潔、顆粒較好、級配穩定的天然河砂，不含泥團、軟質顆粒及其有害雜質，海砂不宜使用。實際檢測中，砂當量、含泥量、泥塊含量、細度模數、表觀密度、硫化物及硫酸鹽含量是重要的檢查項目。

2.2配合比設計

碾壓混凝土配合比設計的基本思想是滿足設計彎拉強度、工作性、耐久性和經濟性的要求[2]。實驗結果表明，最優設計方案的指標要求為：

（1）強度指標以28天抗彎拉強度作為RCC試驗配合比設計指標，28天抗彎拉強度3.0MPa。施工過程中，7天抗壓強度宜按12MPa控制。

（2）工作性以改進VC值評定，宜為25±5 s，剛出料時改進VC值宜取下限，碾壓時的改進VC值不應超過上限。

（3）耐久性，基層碾壓混凝土的水泥用量不宜少于220kg/m3以保證基層碾壓混凝土的耐久性能。

3　廣樂高速公路的工程實踐

本研究以廣樂高速公路LM4標為例，開展了碾壓混凝土的施工工序和施工過程的質量檢驗與控制研究。通過對比試驗，最最優施工工藝要求詳見下文。

3.1拌和及運輸要求

材料的拌和過程需要采用碾壓混凝土采用改進型雙拌缸的水穩拌和設備。每臺產量宜大于400t/h，拌缸長度不小于6米，以確保碾壓混凝土拌制均勻。拌和機根據實驗室出具施工配合比進行拌和，實際采用的水泥劑量宜增加0.1%～0.5%。拌和的含水率應比最佳含水率大0.5%～1.0%。拌和加水到完成壓實工作的時間應滿足施工氣溫5～10℃時允許的最長作業時間120min，施工氣溫10～20℃時允許的最長作業時間100min，施工氣溫20～35℃時允許的最長作業時間90min。運輸需要采用較大噸位的運輸車，車廂應潔凈且裝料時分前、后、中裝料以減少混凝土粗細離析現象，運輸過程中應加以覆蓋。

3.2攤鋪及壓實

混凝土的攤鋪前對下承層進行檢查，對缺陷進行處理并灑水濕潤。碾壓混凝土攤鋪設備應具有足夠的功率，攤鋪機性能穩定。松鋪系數根據混凝土的材料組成及攤鋪機的性能由試驗段確定，攤鋪速度宜控制在1～2m/min且保持勻速、連續攤鋪作業。攤鋪機應做到微攏料或不攏料避免鋪面離析，碾壓混凝土攤鋪后應及時而連續地進行碾壓直到碾壓密實為止。碾壓段長度以30～40m為宜，碾壓應盡量縮短全部碾壓作業時間。

3.3縫隙處理

攤鋪過程中如因故中斷時間超過2h，應采用垂直接縫的型式設置橫向接縫[2]。需要設置施工接縫的路段，碾壓完成后及時垂直挖除斜口處余料。施工完畢后，在不產生崩邊的情況下應盡早進行切縫，切縫時間一般應控制在養生后24～72小時。切縫時間的確定應由施工期間該地區的平均氣溫及晝夜溫差確定。采用硬切縫的方式，其深度不宜小于1/4板厚，切縫寬度宜為3～5mm。橫向切縫間距設置為10米。切縫后立即清除縫中的碎屑、污物等。在養生完成后灌縫前用2mm直徑的細鐵絲配合森林滅火器進行第二次清縫，再灌縫。在縫干凈、干燥后采用A級道路70號熱瀝青進行灌縫。此外，下封層施工之前，騎縫鋪貼1m寬的土工布，并固定在碾壓混凝土基層表面以防止反射裂縫的措施。

4　結論

經對拌和的碾壓混凝土取樣檢測，其含水率、水泥劑量、改進VC值均較為穩定，滿足設計值4.5%、10.0%、20～30s的要求。實驗室分別從拌合站和施工現場攤鋪機后取樣進行碾壓混凝土級配檢驗，檢驗結果其級配均符合設計級配要求。壓路機按照規定次序及工藝碾壓完成后，及時進行壓實度、含水率及厚度檢驗。碾壓混凝土在鋪筑過程中，從施工前場均勻取料在室內成型了標準抗折強度試件，養護至7d齡期測試其抗彎拉及抗壓強度。

[1]陳景，甘戈金，葉海艷，等.預拌現澆屋面泡沫混凝土施工技術[J].施工技術.2015,(S1):500-503.

[2]許新權，方楊，李海軍，等.連續廠拌式碾壓混凝土基層在廣樂高速公路中的應用[J].廣東公路交通.2015,(05):1-4.

魏鋒(1982-),男,廣東梅州人,路橋工程師,長期從事高速公路施工相關的研究及管理工作。