[12-11 16:59:52] 来源：http://www.tmgc8.com 公路工程 阅读：3693次
摘要:文章结合梅河高速公路施工阐述了高等级水泥混凝土路面滑模施工对水泥、拌和水、粗细集料以及外加剂等原材料的技术要求,提出了技术指标的控制措施,介绍了高温水泥对混凝土路面施工的影响及解决方案。通过对原材料的控制,保证了水泥混凝土路面的顺利施工和工程质量。
关键词:公路工程;混凝土;滑模施工;原材料
中图分类号:U414.1+8文献标识码:B
混凝土材料是构成滑模施工的重要环节,是滑模施工的主要支出项目,因此工程所需混凝土的各种材料质量的优劣,将直接影响整个工程质量,为确保工程质量和顺利施工,必须严格控制其组成的各项原材料。
1实验室试配配合比选料
此过程为极为关键过程。原材料是滑模施工中极为重要的组成部分,是混凝土的物质基础,只有充分了解各个原材料分别对混凝土会产生什么样的影响才能更好的选择合格的原材料。大规模的路面摊铺施工开始后,混凝土拌和的方量为2000m3/d左右,需要大量的原材料,此时不可能进行详细的检验,因此必须严格控制现场进料的质量。在初期选料时就应把好各种原材料质量关,了解各种材料对混凝土质量的影响后,再确定原材料的质量要求,然后严格按原材料质量要求选料,选料时要重视原材料产地的考察,对原材料生产厂家的生产设备、工艺、产品合格率、产量、运距、材料物理化学性质、厂家信用等级等进行调查了解,综合考虑各种因素,确保原材料质量优良、品质稳定、数量充足,初步定下各种原材料后进行配合比的试配。水泥混凝土原材料选择除需要符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中的相关规定外,尚应根据实际工程情况满足工程应用。以下是梅河高速公路水泥混凝土路面第一标段在水泥混凝土路面材料选择方面的经验总结。
1.1 水泥
水泥是路面混凝土中最重要的胶凝材料,其质量直接影响混凝土路面弯拉强度、抗冲击振动性能、疲劳循环周次、体积稳定性和耐久性等关键物理力学性能和路用品质,必须高度重视。选料时应选用抗折强度高、耐疲劳、收缩小、耐磨性强、抗冻性好的水泥,其各项技术指标符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中的要求,并在与水泥供销商谈判和签约中,不仅签署供应量,而且应在供销合同中签订所用水泥的各项技术指标,若水泥厂没有遵循签约双方的技术指标约定,由于水泥质量不佳或性能波动,造成的质量事故,应由水泥厂承担法律和经济责任。在梅河路面第1标段施工时主要选用了梅州塔牌PⅡ42.5硅酸盐水泥与湖南韶峰PⅡ42.5硅酸盐两种水泥作对比试验。试验室的物理力学检测结果如表1。
从试验结果可知韶峰PⅡ42.5硅酸盐水泥3d和28d的抗折强度和抗压强度均比塔牌PⅡ42.5水泥小,而且28d抗压强度未达到重交通等级路用要求。故采用梅州生产的塔牌PⅡ42.5硅酸盐水泥进行各类配合比设计。
1.2 水
不应含有影响混凝土质量的油、酸、碱、盐类、有机物等有害杂质。饮用水可直接作为搅拌和养护用水。所用水质应符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中的要求。
1.3粗集料
1.3.1碎石压碎指标
在承受很大破坏力的高速公路水泥混凝土路面上,当集料强度过低,风化程度过大,粗集料本身有微细裂缝时,再多水泥和再低水灰比对保障弯拉强度5.0MPa以上均无效,弯曲断裂破坏将首先从粗集料开始。应尽量选用压碎值小强度高的粗集料,要求岩石压碎指标均不得大于15%。
1.3.2针片状颗粒含量
粗集料针片状含量最主要与粗集料的破碎生产方式有关,优质碎石必须采用2级破碎方式生产,第1级粗破碎可采用鄂式,第2级应采用反击式、冲击式、锤击式或对流撞击式进行生产。去石场选料时应查看其生产方式是否满足要求。现行规范规定,针片状含量1级要求在5%,2级要求15%以内,其实2级限制对高速公路水泥混凝土路面过于宽松,对于改善混凝土工作性、增加密实度、提高弯拉强度、提高平整度均很不利,1级限制则生产工艺很难达到要求。本项目施工时将针片状含量控制在8%以内获得了很好的效果。
1.3.3软弱颗粒和含泥量
软弱颗粒主要有泥块、土、石粉、严重风化石、夹杂的砂岩和泥岩等,它们使用在路面混凝土中不仅严重影响弯拉强度,而且会在短期内使路面形成小坑洞,造成路面冲击和压坏的临空点,平整度和抗磨性急剧劣化,必须严格控制。严格要求石场在碎石开采时就要剔除和不使用表层风化程度较大的山皮岩石和泥块,不使其进入碎石机,保证其压碎值合格及有效的控制软弱颗粒的含量。含泥量包括石粉含量,对弯拉强度、塑性收缩开裂和干缩有重大影响,必须严格限制1%以内。为了控制碎石的含泥量包括石粉含量必须明确规定雨天不得破碎生产碎石,凡是雨天生产的碎石含泥量几乎没有不超标准的,还要严防砂石料在搅拌站产生二次污染,料场底部必须硬化(可用有胶结材料的基层料或10～15cm的混凝土来铺筑)。www.tmgc8.com
1.3.4粗集料级配
按最大公称粒径的不同,采用2～4个粒径的集料进行掺配符合相应合成连续级配的要求,粗集料级配的优劣首先影响新拌混凝土的工作性、粘聚性、匀质性和可振动密实度,良好级配所提供的较大嵌锁力直接关系到弯拉强度大小和单位水泥用量多寡,粗集料级配好坏还影响水灰比和单位用水量的大小,同时决定着塑性收缩和硬化混凝土的干缩变形性能和抗冻耐久性,优良的颗粒级配是优质水泥混凝土路面的先决条件之一。实际使用当中,粗集料生产中分级为4.75～9.5mm,9.5～16mm,16～26.5mm或4.75～26.5mm,当使用两级配配制的级配曲线不佳时,应采用3级配来控制,公称最大粒径26.5mm的大、中、小3级配的比例应为50∶30∶20,具体比值应根据振实最大容重和最小空隙率来试验确定,当需要高弯拉强度时,应选用4.75～9.5mm颗粒的高限,小粒径颗粒越多,弯拉强度越高。
在梅河高速公路路面第1标段对4.75～26.5mm及4.75～31.5mm等2种连续级配进行了对比试验。
4.75～26.5mm连续级配与4.75～31.5mm连续级配的抗折强度各种水灰比中高出1.2MPa左右。故表明当需要高弯拉强度时,应选用较小粒径的连续级配,小粒径颗粒越多,弯拉强度越高。
1.4 细集料
水泥混凝土路面在车轮作用下有表面抗滑耐磨的要求,而路面要求表面基本是不能裸露粗集料的,所以其抗滑耐磨即安全性耐久性等功能要求主要依赖细集料,细集料由于其比表面积大,对混凝土工作性影响很大,所以要重视对其硬度、细粉含量、细度模数及其稳定性的选择。应对砂场的来源进行控制,使其根据实际情况调整生产方式,生产质量稳定合格的砂。河砂经长期水流冲洗,粒形较圆、干净,质量较好,应优先采用河砂。该工程选用级配曲线在2区,细度模数在2.3～3.0的中砂。细集料的含泥与泥块的危害与粗集料是一样的必须严格控制。
1.5外加剂
在现代水泥混凝土路面材料科学中,外加剂已成为制作优质混凝土路面必需的第5组分了。所选用的外加剂产品质量应达到一等品的要求。在滑模施工中应该使用减水率高、坍落度损失小、收缩率小、凝结时间可调控的引气缓凝高效减水剂。滑模摊铺的混凝土是低坍落度的,对于其振动易密性、流动性、粘聚性、可滑性的要求很高,这就要求混凝土要有很好的工作性,使用高品质的外加剂能有效的改善混凝土工作性,是保证施工质量的前提条件;引气缓凝高效减水剂能降低水灰比,减小单位用水量,保障和提高弯拉强度,要制造高弯拉强度、高耐疲劳极限、小变形性能和高耐久性的高性能混凝土离不开引气缓凝高效减水剂;在等强度及工作性不变的条件下,可节约一定的水泥用量。滑模施工宜要求引气缓凝高效减水剂使混凝土的含气量为4%～5%,适宜含气量的引气混凝土增大了混凝土中水泥浆的体积,提高混凝土的粘聚性,防止泌水离析,提高了混凝土的匀质性,减小了干缩和温缩变形,提高了抗冻性和抗渗性,改善了路面混凝土的耐侯性,增强了耐久性,使滑模摊铺出的路面光滑密实、平整度高。目前市场上的外加剂种类繁多,有些普通减水剂也冒充高效减水剂出售,所以减水剂的选用一定要慎重外加剂供应商应提供有相应资质外加剂检测机构的产品质量检测报告。选定减水剂品种前,还必须与所用的水泥进行适应性检验,化学成分上不适应,不得使用。
在梅河高速公路路面第1标段配合比试配期间首对徐州超力CNF-3、重庆乐德LW-5L及广东X和HPM-3A引气缓凝高效减水剂,进行了对比试验。
从试验结果可知,超力CNF-3减水剂.乐德LW-5L各项性能良好,明显优于X和HPM-3A。故推荐采用公司参股的乐德LW-5L引气缓凝高效减水剂。从梅河路面第1标段使用情况看来混凝土强度及工作性均满足规范要求,获得了良好的效益。
2 现场进料
由于滑模摊铺日耗材料较多,要有足够大的场地来存放原材料,保证施工的顺利进行。运到现场的砂石料要分层堆放,每层堆放高度不宜超过2m,谨防大料滚落产生离析。各种原材料进场时按规定的批量和频率进行抽样试验,不合格的材料不准用于施工,并书面通知承包人运出场外。
水泥温度对混凝土的影响往往被施工人员忽视,这种因素往往在生产能力较大的搅拌站中发生,因为一般水泥仓只有100～150t左右,像滑模摊铺要使用大方量混凝土,使搅拌站用水泥量也较多,有些时候一边往水泥罐里打水泥一边生产,有时候水泥还没有冷却下来就开搅拌,这不仅使生产出的混凝土温度较高,而且坍落度因水泥温度升高、需水量比增大而变小,严重影响混凝土施工工作性和混凝土质量的稳定性。www.tmgc8.com
2.1 水泥温度现状及危害
在梅河路面第1标段施工前期对进场的水泥温度检测表明,已经进场的面层用塔牌PⅡ42.5硅酸盐水泥,进场时水泥温度检测最高值达到93℃,大部分超过70℃、80℃。如此的水泥温度给施工单位水泥混凝土面层正常摊铺带来了困难。水泥温度高的危害主要表现为以下方面:
(1)水泥温度高,则搅拌出的混凝土温度高,水泥水化速度加快,时间变短,若按正常施工配合比进行配料,那么,从搅拌楼出料运至现场,混凝土坍落度损失增大,而且现场工作性差,摊铺机布料困难,混凝土硬化快,不便于振捣,混凝土板底部振捣不密实。
(2)表面提浆困难,传力杆和拉杆打入困难,打入传力杆和拉杆形成的混凝土内部的缺陷不容易恢复,打入传力杆过程中DBI装置对表面造成的缺损很难通过搓平梁恢复,需要人工修整,不能保证路面平整度。
(3)施工是为达到摊铺机可以工作的和易性,调大水灰比,造成混凝土板塌边,混凝土强度不足。(4)水泥混凝土摊铺时温度高,容易产生温缩开裂、塑性收缩开裂、接缝位移量过大、短板等。可见水泥温度过高对路面施工、路面质量的危害之严重。
2.2 降低水泥及水泥混凝土温度的措施
为保障混凝土施工和易性和混凝土质量,必须按《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中3.1.4要求:散装水泥的夏季出厂温度:南方不宜高于65℃。进搅拌机的水泥温度不宜高于60℃。首先需要在水泥厂进行有效的水泥降温,保障出厂温度符合要求。严格要求水泥供应商采取切实有效的降温措施,保证水泥出厂温度。在水泥厂进行降温的措施主要有:(1)在球磨机研磨水泥熟料过程中,在球磨机外喷淋冷水降温;(2)在水泥入仓过程中采用逆向吹冷风降温等措施;(3)水泥供应商也可以采取其他有效的降温措施。
