道路橋梁工程的混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)分析

（北京建工路橋集團(tuán)有限公司，北京 100123）

自路橋工程市場(chǎng)逐步放開(kāi)以來(lái)，國(guó)內(nèi)路橋工程建設(shè)取得了較快的發(fā)展。據(jù)交通運(yùn)輸部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)建成的公路橋梁已超過(guò)85萬(wàn)座，橋梁長(zhǎng)度超過(guò)5 568 萬(wàn)m；全國(guó)公路總里程已超過(guò)484 萬(wàn)km，其中四級(jí)以上等級(jí)公路里程超過(guò)446 萬(wàn)km。2019年9月，中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，《綱要》提出到2035年，我國(guó)要基本建成交通強(qiáng)國(guó)。因此，可以預(yù)計(jì)路橋工程建設(shè)仍將保持快速增長(zhǎng)。

路橋工程項(xiàng)目建設(shè)具有工程量大、工程質(zhì)量要求高、施工難度大、建設(shè)周期短等特點(diǎn)；在路橋工程建設(shè)中，混凝土施工占有相當(dāng)大的比重。因此，我們必須認(rèn)真研究混凝土施工技術(shù)。

1 混凝土是路橋工程的重要工程材料

混凝土是當(dāng)前最大宗的路橋工程材料。混凝土具有價(jià)格低、可塑性好、澆筑性好、耐久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。混凝土硬化后的力學(xué)強(qiáng)度可達(dá)130 MPa，可承受較大的車輛通行載荷[1]。因此，混凝土在路橋工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。

高等級(jí)公路一般由路基工程、路面工程、橋梁工程、隧道工程和交通設(shè)施等部分組成。其中，路面工程又可以分為瀝青路面、水泥混凝土路面、砂石路面。水泥混凝土路面水穩(wěn)定性較高，在暴雨、浸水條件下，路面仍可照常通行；水泥混凝土路面溫度穩(wěn)定性強(qiáng)、平整度高、強(qiáng)度高、硬度大，通行后不會(huì)出現(xiàn)車轍，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)10年，這些優(yōu)點(diǎn)都是瀝青路面所不具備的。

2 路橋工程混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 選擇適宜的水泥

不同的路橋工程，其交通等級(jí)也不相同。因此，必須根據(jù)路橋工程的設(shè)計(jì)交通等級(jí)，選擇適宜的水泥品種。如果路橋工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的交通等級(jí)為特重交通量等級(jí)，那么，用于混凝土施工的水泥3 d齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到25.5 MPa，3 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到4.5 MPa[2]；28 d齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到57.5 MPa，28 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到7.5 MPa。因此，宜選用62.5R硅酸鹽水泥，或62.5R普通水泥。

如果路橋工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的交通等級(jí)為重交通量等級(jí)，那么，用于混凝土施工的水泥3 d齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到22.0 MPa，3 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到4.0 MPa；28 d齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到52.5 MPa，28 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到7.0 MPa。因此，宜選用52.5R硅酸鹽水泥或52.5R普通水泥。

如果路橋工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)的交通等級(jí)為中、輕交通量等級(jí)，那么，用于混凝土施工的水泥3天齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到16 MPa，3 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到3.5 MPa；28 d齡期內(nèi)抗壓強(qiáng)度必須達(dá)到42.5 MPa，28 d齡期內(nèi)抗折強(qiáng)度必須達(dá)到6.5 MPa。因此，宜選用42.5R硅酸鹽水泥，或42.5R普通水泥。

此外，必須嚴(yán)格控制水泥化學(xué)成分指標(biāo)、物理指標(biāo)。水泥中鋁酸三鈣含量必須控制在7%以下，鐵鋁酸四鈣含量必須控制在12%左右，游離氧化鈣含量必須控制在5%以下，氧化鎂含量必須控制在5%以下，三氧化硫含量必須控制在3.5%以下，水泥比表面積應(yīng)在300～450 m2/ kg，水泥初凝時(shí)間不能早于1.5 h，水泥終凝時(shí)間不能晚于10 h，水泥耐磨性必須小于3.6 kg/m2。

2.2 選擇適宜的粗骨料

嚴(yán)格控制粗骨料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，粗骨料中針片狀顆粒含量必須小于5%，粗骨料中的含泥量必須小于0.5%，粗骨料表觀密度必須大于2 500 kg/m3，粗骨料空隙率必須小于47%。

如果粗骨料的主要成分是火成巖，那么，骨料的抗壓強(qiáng)度必須超過(guò)100 MPa；如果粗骨料的主要成分是變質(zhì)巖，那么，骨料的抗壓強(qiáng)度必須超過(guò)80 MPa[3]；如果粗骨料的主要成分是水成巖，那么，骨料的抗壓強(qiáng)度必須超過(guò)60 MPa。

嚴(yán)格控制粗骨料級(jí)配。如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為30 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在95%～100%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為25 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在67%～77%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為20 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在44%～59%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為15 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在25%～40%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為10 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在11%～24%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為5 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在3%～11%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～30，篩孔尺寸為2.5 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在0%～5%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～20，篩孔尺寸為20 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在95%～100%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～20，篩孔尺寸為15 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在55%～69%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～20，篩孔尺寸為10 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在25%～40%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～20，篩孔尺寸為5 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在5%～15%之間。

如果粗骨料級(jí)配為5～20，篩孔尺寸為2.5 mm，則粗骨料的通過(guò)率必須控制在0%～5%之間。

2.3 選擇適宜的外加劑

不同的外加劑，價(jià)格不同，其技術(shù)指標(biāo)也存在著較大的差異。因此，必須詳細(xì)掌握各種外加劑的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，并根據(jù)路橋工程混凝土施工的具體設(shè)計(jì)要求，選擇適宜的外加劑。

普通減水劑減水率大于8%，泌水率低于95%，含氣量低于3%。使用普通減水劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以超過(guò)115%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到115%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比超過(guò)110%。

高效減水劑減水率大于12%，泌水率低于90%，含氣量低于4.0%。使用高效減水劑后，混凝土1 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到140%，3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到130%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到125%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到120%。

早強(qiáng)減水劑減水率大于8%，泌水率低于95%，含氣量低于3.0%。使用早強(qiáng)減水劑后，混凝土1 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到140%，3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到130%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比超過(guò)115%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到105%。

緩凝高效減水劑減水率大于8%，泌水率低于100%，含氣量低于5.5%。使用緩凝高效減水劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以超過(guò)125%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到125%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到120%。

緩凝減水劑減水率大于8%，泌水率低于100%，含氣量低于5.5%。使用緩凝減水劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到100%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比超過(guò)110%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到110%。

引氣減水劑減水率大于10%，泌水率低于70%，含氣量低于3.0%。使用引氣減水劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到115%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到110%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到100%。

早強(qiáng)劑泌水率低于100%，使用早強(qiáng)劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到130%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到110%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到100%。

緩凝劑泌水率低于100%，使用緩凝劑后，混凝土3、7、28 d齡期抗壓強(qiáng)度比可達(dá)100%。

引氣劑減水率大于6%，泌水率低于70%，含氣量低于3.0%。使用引氣劑后，混凝土3 d齡期抗壓強(qiáng)度比可以達(dá)到95%，7 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到95%，28 d齡期抗壓強(qiáng)度比達(dá)到90%。

2.4 設(shè)計(jì)混凝土配合比

如果公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)等級(jí)為高速公路或一級(jí)公路，那么，混凝土水灰比應(yīng)控制在0.44左右，最小單位水泥用量應(yīng)控制在300～310 kg/m3之間，摻粉煤灰時(shí)最小單位水泥用量應(yīng)控制在260～280 kg/m3之間。

如果公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)公路，那么，混凝土水灰比應(yīng)控制在0.46左右，最小單位水泥用量應(yīng)控制在300～310 kg/m3之間，摻粉煤灰時(shí)最小單位水泥用量應(yīng)控制在260～270 kg/m3之間。

如果公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)等級(jí)為二級(jí)公路或四級(jí)公路，那么，混凝土水灰比應(yīng)控制在0.48左右，最小單位水泥用量應(yīng)控制在290～305 kg/m3之間，摻粉煤灰時(shí)最小單位水泥用量應(yīng)控制在255～265 kg/m3之間[4]。

2.5 精確控制混凝土運(yùn)輸時(shí)間

混凝土拌和完畢后，必須以最快的速度運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行攤鋪。如果當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)氣溫為5～10℃，那么，混凝土運(yùn)輸時(shí)間不能超過(guò)2 h；如果當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)氣溫為10～20℃，那么，混凝土運(yùn)輸時(shí)間不能超過(guò)1.5 h；如果當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)氣溫為20～30℃，那么，混凝土運(yùn)輸時(shí)間不能超過(guò)1 h；如果當(dāng)天現(xiàn)場(chǎng)氣溫為30～35℃，那么，混凝土運(yùn)輸時(shí)間不能超過(guò)45 min。

2.6 進(jìn)行混凝土攤鋪施工

目前，主要采用自帶滑動(dòng)模板的滑模攤鋪機(jī)進(jìn)行混凝土攤鋪施工。施工企業(yè)必須根據(jù)公路項(xiàng)目的具體情況選擇適宜的滑模攤鋪機(jī)。如果公路項(xiàng)目為高速公路或一級(jí)公路，應(yīng)選用雙車道滑模攤鋪機(jī)或三車道滑模攤鋪機(jī)。如果公路項(xiàng)目為二級(jí)公路、三級(jí)公路，應(yīng)選用單車道滑模攤鋪機(jī)。

選用三車道滑模攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率必須達(dá)到200～300 kW，混凝土攤鋪寬度必須達(dá)到12.5～16 m，混凝土攤鋪厚度必須達(dá)到500 mm。攤鋪機(jī)攤鋪速度必須控制在3 m/min以下。

選用雙車道滑模攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率必須達(dá)到150～200 kW，混凝土攤鋪寬度必須達(dá)到3.6～9.7 m，混凝土攤鋪厚度必須達(dá)到500 mm。攤鋪機(jī)攤鋪速度必須控制在3 m/min以下。

選用單車道滑模攤鋪機(jī)，攤鋪機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率必須達(dá)到70～150 kW，混凝土攤鋪寬度必須達(dá)到2.5～6.0 m，混凝土攤鋪厚度必須達(dá)到400 mm。攤鋪機(jī)攤鋪速度必須控制在3 m/min以下[5]。

攤鋪?zhàn)鳂I(yè)結(jié)束后，向混凝土路面均勻噴灑養(yǎng)生劑進(jìn)行保養(yǎng)。噴灑高度應(yīng)控制在0.5～1 m之間，噴灑劑量應(yīng)控制在0.30～0.35 kg/m2之間。

2.7 工程實(shí)例

下面，我們將運(yùn)用案例分析法，通過(guò)分析鹿西漁港港區(qū)道路項(xiàng)目，來(lái)闡述混凝土施工的各項(xiàng)技術(shù)要點(diǎn)。

鹿西漁港港區(qū)道路為混凝土公路，設(shè)計(jì)等級(jí)為三級(jí)，路線全長(zhǎng)2.108 km，路寬11 m，其中路面厚度23 cm，據(jù)計(jì)算，需要攤鋪的水泥混凝土路面面積有23 188 m2混凝土攤鋪量為0.533 萬(wàn)m3。

技術(shù)人員首先計(jì)算出混凝土配合比。在混凝土中，水泥占比為12.84%，砂占比為25.31%，石占比為53.80%，水占比為5.99%，減水劑占比為0.14%，粉煤灰占比為1.92%。

然后，技術(shù)人員與施工組長(zhǎng)共同研究，準(zhǔn)備了各種施工機(jī)械，包括1臺(tái)挖掘機(jī)、2臺(tái)平地機(jī)、3臺(tái)混凝土三軸機(jī)、2臺(tái)壓路機(jī)、3臺(tái)灑水車、3臺(tái)混凝土拌和機(jī)（其中2臺(tái)為JH20型，1臺(tái)為利勃海爾3.0型）、4臺(tái)裝機(jī)車、45臺(tái)自卸汽車（其中15臺(tái)為15T紅巖型，30臺(tái)為東風(fēng)141型）、1臺(tái)滑模攤鋪機(jī)、8臺(tái)發(fā)電機(jī)（其中3臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率為200 kW，2臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率為30 kW，3臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率為75 kW）、3臺(tái)布料機(jī)、15臺(tái)剛性刻紋機(jī)、2臺(tái)灌縫機(jī)、6臺(tái)切縫機(jī)。

施工組長(zhǎng)挑選30名富有經(jīng)驗(yàn)的施工人員，組成了施工班組。包括2名施工員、2名水準(zhǔn)測(cè)量員、2名中樁放線測(cè)量員、2名跟蹤測(cè)量員、2名前場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)員、20名輔助人員。

中樁放線測(cè)量員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣，設(shè)置基準(zhǔn)線。跟蹤測(cè)量員對(duì)基準(zhǔn)線精度進(jìn)行了檢查，確定中線平面偏位小于10 mm，路面寬度偏差小于15 mm。

一切準(zhǔn)備就緒后，施工作業(yè)正式開(kāi)始。技術(shù)人員組織施工人員將砂、石、水泥倒入拌和機(jī)進(jìn)行干拌，然后加入水，進(jìn)行濕拌，拌和時(shí)間為90 s。混凝土坍落度控制在30～50 mm之間。

自卸汽車將混凝土運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后，攤鋪機(jī)開(kāi)始作業(yè)。攤鋪機(jī)行進(jìn)速度控制在1～1.4 m/min，攤鋪機(jī)振搗頻率控制在8 000～9 000 r/min之間，每天攤鋪混凝土長(zhǎng)度為700 m。

攤鋪?zhàn)鳂I(yè)結(jié)束后，等待混凝土凝固，當(dāng)混凝土凝固達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%，使用切縫機(jī)進(jìn)行切縫。切縫深度控制在60 mm左右。

切縫作業(yè)結(jié)束后，對(duì)混凝土路面覆蓋養(yǎng)生膜，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)作業(yè)；養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須超過(guò)14 d。

3 結(jié)語(yǔ)

以上是路橋工程建設(shè)中混凝土施工技術(shù)的要點(diǎn)。必須強(qiáng)調(diào)的是，隨著時(shí)代的發(fā)展，混凝土施工技術(shù)也在不斷革新，傳統(tǒng)的人工現(xiàn)澆混凝土施工正在被淘汰。我們應(yīng)當(dāng)在路橋工程建設(shè)中主動(dòng)應(yīng)用新的混凝土施工工藝、主動(dòng)使用新的混凝土施工機(jī)械，不斷提高混凝土施工質(zhì)量。