水穩(wěn)連續(xù)廠拌式碾壓混凝土基層施工技術(shù)的應(yīng)用

杜小陽

（廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司，廣東 廣州 510699）

碾壓混凝土基層是一種通過振動(dòng)碾壓施工達(dá)到高密實(shí)度、高強(qiáng)度的干硬性水泥混凝土結(jié)構(gòu)層，具有節(jié)約水泥、收縮小、施工速度快、強(qiáng)度高、開放交通早等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。廣東長(zhǎng)大公司經(jīng)試驗(yàn)總結(jié)明確提出了水穩(wěn)廠拌式碾壓混凝土的原材料技術(shù)指標(biāo)、找到了比較合適的配合比設(shè)計(jì)方法和控制指標(biāo)，鋪筑了單幅約10km長(zhǎng)的試驗(yàn)路段并做了詳細(xì)的技術(shù)總結(jié)。廣東云浮至羅定高速公路路面工程全線采用復(fù)合式基層瀝青混凝土路面，碾壓混凝土基層在路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度指標(biāo)，如表1所示。

一、原材料

原材料包括水泥、粗集料、細(xì)集料和水。云羅路面使用廣東云浮金鷹牌P.C32.5復(fù)合硅酸鹽緩凝水泥。粗集料與普通水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石的材料通用；細(xì)集料采用級(jí)配良好的中、粗天然砂和機(jī)制砂，該項(xiàng)目采用河砂和石屑摻和使用。

二、配合比設(shè)計(jì)方法和控制指標(biāo)

項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了相應(yīng)的試驗(yàn)，研究了混合料的配合比設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)混凝土工作性和強(qiáng)度的影響，從而便于在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)選定合適的參數(shù)變化范圍，配合比設(shè)計(jì)參數(shù)包括：?jiǎn)挝凰嘤昧俊⑺冶取⒌V料最大粒徑、級(jí)配粗細(xì)、拌和時(shí)間和密實(shí)度。

表1 碾壓混凝土基層設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)

施工中液化難度加大不利于強(qiáng)度的增長(zhǎng)，降低路用性能。在配合比設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮，水灰比應(yīng)不小于0.44。

混凝土拌和物隨著粗集料最大粒徑和水泥用量的增大，摻伴物的VC值會(huì)出現(xiàn)減弱現(xiàn)象，混凝土的工作性能就伴隨最大粒徑的增大而相應(yīng)改善；粒徑大一些的混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均強(qiáng)于粒徑略小的混凝土；在一樣的擊壓錘打下粒徑較大一些的混凝土則易于流動(dòng)，混合料在較短的時(shí)間內(nèi)易于成型。

施工中伴著混凝土摻拌物級(jí)配的變粗與水泥用量的加大，拌和物VC值出現(xiàn)遞減的情況，級(jí)配過粗，摻拌物中的細(xì)料隨之減少，導(dǎo)致砂漿減少，摻拌物相應(yīng)剪切應(yīng)力隨之變大，流動(dòng)性隨之變小，這樣造成不易拌和，而且離析現(xiàn)象逐漸強(qiáng)化。

三、配合比設(shè)計(jì)

碾壓混凝土基層的配合比設(shè)計(jì)采用絕對(duì)體積法，通過正交試驗(yàn)，選用單位用水量、水泥用量、級(jí)配3個(gè)因素，每個(gè)因素選定3個(gè)水平。

根據(jù)廣梧路面碾壓混凝土試驗(yàn)段的施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)，單位用水量選定114kg/m3、118kg/m3、122kg/m3，單位水泥用量選定200kg/m3、220kg/m3、240kg/m3，分別取3檔水平正交適配。

為減少施工時(shí)粗集料離析，提高碾壓混凝土基層施工均勻性及結(jié)構(gòu)整體的抗彎拉強(qiáng)度。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的合成級(jí)配要比廣梧路面碾壓混凝土基層試驗(yàn)路級(jí)配偏小一個(gè)粒級(jí)，即19mm篩孔的通過率為90%～100%。在配合比設(shè)計(jì)時(shí)，選用材料規(guī)格為10mm～20mm碎石、5mm～10mm碎石、0mm～5mm石屑和中砂。云羅路面最終確定的碾壓混凝土基層合成級(jí)配，如表2所示。

表2 云羅高速公路碾壓混凝土基層混合料合成級(jí)配表

表3 云羅高速公路路面碾壓混凝土基層推薦配合比

在級(jí)配調(diào)整中，需重點(diǎn)關(guān)注4.75mm篩孔的通過率，以接近40%通過率為中值，接近±2%偏差調(diào)整另外兩個(gè)級(jí)配4.75mm篩孔的通過率，同時(shí)要調(diào)整級(jí)配中砂的摻量，中砂的摻量宜分別相差3%，設(shè)定3個(gè)檔次。該級(jí)配設(shè)計(jì)方法同時(shí)考慮了合成級(jí)配與中砂摻量對(duì)碾壓混凝土相關(guān)指標(biāo)的影響。

根據(jù)3個(gè)選定因素及其對(duì)應(yīng)3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，根據(jù)考核指標(biāo)：改進(jìn)VC值（s）、28d抗彎拉強(qiáng)度（MPa），進(jìn)行考核分析，經(jīng)試配確定配合比結(jié)果，如表3所示。

四、連續(xù)拌和樓的級(jí)配控制、拌和均勻性控制技術(shù)

連續(xù)廠拌式碾壓混凝土基層施工的關(guān)鍵技術(shù)之一，是采用水穩(wěn)拌和樓對(duì)碾壓混凝土混合料進(jìn)行拌和。由于拌和時(shí)間短，混合料拌和可能不均勻；集料的稱量系統(tǒng)屬于連續(xù)式稱量，計(jì)量可能不準(zhǔn)確；單位水泥用量大，水穩(wěn)廠拌設(shè)備水泥供應(yīng)不及時(shí)、不準(zhǔn)確。鑒于此，特對(duì)拌和設(shè)備進(jìn)行了改造，經(jīng)改造后的拌和機(jī)，生產(chǎn)出來的混合料相當(dāng)均勻。

對(duì)穩(wěn)定土拌和樓拌缸進(jìn)行加長(zhǎng)改造，即增加一個(gè)拌缸，對(duì)混合料進(jìn)行“二次拌和”，將兩臺(tái)雙臥軸拌和缸串聯(lián)在一起，原材料進(jìn)入第一個(gè)攪拌缸時(shí)，加水泥和水開始拌和，第一個(gè)攪拌缸拌和的混合料在出料口由輸送帶直接送入第二個(gè)攪拌缸進(jìn)行“二次拌和”，再由輸送帶送入臨時(shí)儲(chǔ)料倉。拌和后的混合料顯得相當(dāng)均勻，少見花白料。

在每個(gè)冷料倉下面安裝一臺(tái)皮帶式電子秤，電子稱量設(shè)備在控制室內(nèi)安裝計(jì)算機(jī)和顯示屏，控制室內(nèi)的人員能夠看到每個(gè)冷料倉的實(shí)際供料數(shù)量。

五、大厚度碾壓混凝土基層攤鋪、碾壓與養(yǎng)生

由于碾壓混凝土厚度24cm比普通半剛性基層厚，為保證壓實(shí)效果，需增加初始夯實(shí)功。為此，需嚴(yán)格攤鋪速度，該項(xiàng)目以2m/min為宜，熨平板的振搗頻率調(diào)整到1000r/min，振動(dòng)頻率調(diào)整到40Hz、主振搗行程調(diào)整到9mm、副振搗行程調(diào)整到12mm，實(shí)際施工需根據(jù)攤鋪機(jī)的型號(hào)和攤鋪效果適當(dāng)調(diào)整。

該項(xiàng)目碾壓混凝土設(shè)計(jì)厚度為24cm，為保證壓實(shí)效果，減少不均勻性，選用大噸位的單鋼輪壓路機(jī)，其余碾壓注意事項(xiàng)與普通的水穩(wěn)半剛性基層施工碾壓一致。

碾壓混凝土屬于干硬性混凝土，水泥用量高，后期水化需水量大，為保證最佳養(yǎng)生效果采用“覆蓋土工布+薄膜雙層養(yǎng)生”7d的方式養(yǎng)生。

六、切縫、灌縫、貼土工布

待碾壓混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%～30%后進(jìn)行切縫處理，一般切縫試件控制在碾壓完成36h～48h后，并于96h內(nèi)切縫完畢。

養(yǎng)生結(jié)束后進(jìn)行灌縫施工。材料可采用AH-70熱瀝青及類似材料，灌縫前采用森林滅火器進(jìn)行清縫，保證縫內(nèi)干燥、清潔、無污染。

為了防止碾壓混凝土基層切縫反射至瀝青面層，可在切縫位置騎縫貼1m寬燒毛土工布及類似材料。