对某公路工程碾压混凝土施工工艺浅析

  摘要:本文对该公路碾压混凝土的施工工艺及控制要点和注意事项,进行了简要的分析,以供同行提供参考作用。

  关键词:公路工程;混凝土施工;施工工艺;控制要点

  1工程施工概况

  本项目为市的一级公路改造,包括旧路改造133.725km,新建33.576km。路面结构类型为:左幅15cm级配碎石+18cm水稳+22cm碾压砼+28cm混凝土路面;右幅15cm级配碎石+18cm水稳+20cm碾压砼+30cm混凝土路面。其中碾压混凝土设计标准抗压强度为15MPa,弯拉强度为3MPa,7d施工质检抗压强度为10MPa。经过专家讨论,现场控制压实度为98%以上,集料公称最大粒径小于31.5mm。集料筛分按每2000m3/次进行,均符合《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)的规定。通过室内试验确定碾压混凝土配合比为:水泥∶砂∶大石∶小石∶水∶石屑∶粉煤灰∶减水剂=184∶531∶573∶860∶115∶133∶46∶3.45。

  2具体施工工艺

  具体的施工工艺见图1。虽然这项工艺已经比较成熟,但也必须注意两点:一是挂线,二是松铺系数的确定。其中挂线要注意以下三点:

  1)基线桩必须埋设牢固,各连接螺栓要紧固有效,桩柱间距一般为5m~10m,间距过大易增大钢丝挠度;

  2)一次放线长度不宜超过200m,最好控制在80m~100m左右,遇弯道时要适当缩短;

  3)需用拉力器张拉,拉力应不少于1000kN  

  图1施工流程图

  松铺系数实质上是摊铺预压密实度的反映,与摊铺机的性能、摊铺速度、摊铺工艺参数及混凝土配合比有关,在施工中可以通过试验数据和试铺确定。根据经验,松铺系数一般为1.05~1.3,本项目现场试验确定松铺系数为1.2,这主要与施工机械的性能有关。

  3施工控制要点

  3.1含水量和温度

  含水量的控制是个关键(包括料厂加水以及砂石含水量控制),要保证压实度,避免弹簧现象和松散现象。夏日施工,尤其是在南部地区,混凝土中含的水蒸发得特别快,往往是压路机还没压好,混凝土表面就泛白了,如果继续压的话,表面很难再压实。施工现场通常采取的办法是用水车补水,在泛白的混凝土表面喷一层雾状的水。冬季施工也应该注意,要想方设法保证碾压混凝土的施工温度,防止因温度太低导致的碾压混凝土开裂也是很关键的。有资料表明,当混凝土的温度处于-10℃~4℃之间时,混凝土的长期强度将会有较大的损失,损失程度甚至可以达到50%。本项目施工时有这样一个例子,还有20d就该开始春运了,但涵洞桥头大约100m的基层还没有施工完,为了赶工期必须在20d内保证该处施工完毕,而此时的平均气温只有10℃左右。当时施工人员采取的措施是,调整混凝土的配比,增加20kg/m3的水泥用量,以增加水泥水化的放热量。拌和时采用加热的水和集料,选择无风的时候进行碾压,碾压时间控制在20min之内,碾压完后用高分子养生膜覆盖,加盖帆布保暖养生,次日及时洒水养生,2d后及时切缝,7d后没有出现收缩裂缝。

  3.2压实度

  相关资料表明,降低1%的压实度,可造成约0.27MPa的抗折强度损失,毫无疑问,压实度的保证是至关重要的。压路机压实一般分为三道工序:首先初压,光轮静压1遍,然后复压,复压的遍数与压路机的性能、混凝土的配合比、路面厚度和重叠量有关,一般在2~6遍之间,如18t左右的压路机一般压3遍就能达到压实效果,复压过程当中先开小振,然后再开大振,最后再小振一遍;终压包括光轮静压光一次面,然后用胶轮压路机压2遍。压路机压实过程当中轮子重叠始终为轮宽的1/2,主要是为消除压痕,提高路面的平整度。压路机的碾压速度宜保持在2km/h~3km/h范围内,过快保证不了压实度,太慢提不高压实效率,会影响前面的摊铺速度。压路机的行走压实原则是从低往高压,从外往内压。在高速路改建过程中,为了保证半幅通车,一般路段基层有效压实宽度只有10m,而为了保证施工的连续性,需要保持两台压路机同时施工。这样的宽度施工本身就有些拥挤,再加上机手不知道压实的顺序,有些施工员也没这个意识,结果两台压路机同时上,一个从高往低压,一个从低往高压,最后导致中间高两边低的鼓包现象。即使在后来的测量抽检过程中发现了这样的问题,但碾压后的路面已经硬化了,处理起来相当麻烦。如果不处理,当施工面层时,挂线高度是以两边为准的,这样就会导致面层中间厚度满足不了设计要求(往往两边的厚度是超过设计要求的,中间位置即行车道附近的厚度会低于设计值)。根据经验,可以把碾压要点总结成三句口诀:“低高低、轻重轻、慢快慢”。

  3.3裂缝产生的原因分析及裂缝处理方案

  裂缝的产生有许多方面的原因,如切缝时间和深度,摊铺连续性,压路机停顿、调头、含水量、养护方法等,但主要有三大原因:机械摊铺的连续性;含水量的控制;底基层的反射裂缝。摊铺过程中,应尽量做好各项准备工作,防止因摊铺机停顿而出现的波纹现象。但是压路机停顿在实际工程中是不可避免的,因为前面的摊铺机不可能不间断地匀速摊铺。为了避免压路机压出波纹,一般施工人员在现场采取的方法是,将压路机压出来的坎用人工刨松,使其高度与未压实的高度保持基本一致。需要指出的是:含水量的控制至关重要,碾压混凝土的含水量不稳定,有可能会直接导致裂缝的出现。下面是在施工现场收集到的一组数据(见表1)。很明显,造成含水量变化大的原因主要是料厂集料含水量的变化。因为下雨后,料的外层是湿的,里层往往是干的。还有就是河沙的含水量,施工时往往赶上河沙紧缺,有的时候是刚刚运回工地就使用,没有储备沙。因此从源头上控制好含水量对施工来说是很重要的。底基层开裂导致基层反射裂缝也是一个原因,从施工现场来看,总能看到少许裂缝是从底基层反射上来的,只是底基层水泥含量较低(4%),出现的裂纹较少。

  表1含水量控制表

  注:室内试验最佳含水量为4.9%

  裂缝的产生基本上是不可避免的,关键是如何对裂缝进行处理。本项目的处理方案是对短裂缝(小于50cm)采用乳化沥青砂浆修补,对长裂缝(大于50cm)采用先用乳化沥青砂浆修补,然后加盖土工布,铺混凝土路面时,在该处加钢筋网,或者用灌缝材料进行压浆处理。从表2可以看出,开始的时候,对出现裂缝的地方仅仅是铺油毛毡进行处理,结果效果非常差,凡是基层出现裂缝的地方,大部分裂缝都反射到了路面,导致路面开裂。实践证明,加铺钢筋网处理反射裂缝的效果很好,一般采用的是12×8的钢筋网,具体尺寸为50cm×裂缝长度。在有些地方,由于施工的原因使钢筋网放置的位置发生了偏移,结果裂缝还是反射到路面上来了,所以在放的时候要用钢钉将其固定住。

  4施工注意事项

  4.1摊铺机的摆放顺序

  摊铺机的摆放其实是一个很容易被忽略的问题。本项目全线大部分是改建段,施工组织是半幅通车,半幅施工。半幅基层摊铺宽度为10m,两台摊铺机每台摊铺宽度为5m(加长可达7m),为避免纵向接缝和便于施工操作,摊铺时采用的是一台5m和一台7m的摊铺机,一台前一台后,两台摊铺机同步摊铺,保持距离约为10m左右。在开工摆放摊铺机的时候就要注意,走在前面的摊铺机最好是放在横坡低的位置,即弯道内侧或直线段的外侧。由于压路机的压实原则是从低往高压,这样有一个好处就是能最快地将新铺好的碾压混凝土压到。尤其是在夏天,气温高,水分蒸发很快,对新铺好的混凝土要尽快压实。

  4.2平整度控制

  一个很容易被忽视的细节是,摊铺机一前一后,后面的一台中,一个感应器是沿着挂线行走的,而另一个感应器是放在已经铺好的路面上随着摊铺机移动的。很多人都会忽视随摊铺机移动的感应器,其实两个感应器同时正常工作才能控制好厚度和横坡度。所以经常有人不注意在感应器要接触的地方踩下脚印,这样的话就很容易破坏摊铺的横坡。因此对在地面上移动的感应器应特别注意。良好的底基层平整度对基层的平整度也是一个很好的保证,如果底基层不平整,履带上下波动导致摊铺机的烫平板要不停地调整,自然会影响到平整度,故摊铺机后面应该设专人消除粗细集料离析现象,对局部粗集料的蜂窝应该铲除并用新的混合料补上。

  4.3厚度的控制

  厚度的控制主要是测量放线的任务,但施工时应该注意复核。具体做法是在前场拉线,即用一根绳子在道路两侧对应桩号的钢丝上用力拉紧后,再用钢尺量取底基层距绳子的高度,只要控制了这个高度,就能保证取芯的厚度。