如何保證寒冷地區(qū)水泥混凝土路面的耐久性

摘　要:介紹了保證寒冷地區(qū)水泥混凝土路面耐久性的幾項(xiàng)措施。

關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面;抗寒耐久性;引氣緩凝減水劑;施工控制

中圖分類號(hào):U416. 216　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: C　　　文章編號(hào): 1008 - 3383 (2007) 12 - 0031 - 01

1　組成材料要優(yōu)良

　　水泥要用旋窯生產(chǎn)的硅酸鹽水泥普硅42. 5級(jí)以上水泥,重交通公路路面所用水泥,要向生產(chǎn)廠家明確提出游離氧化鈣、氧化鎂、三氧化硫、堿含量、燒失量的最高限量和安定性要求,多家供貨時(shí),要分標(biāo)段供應(yīng)用一種水泥。

　　碎石要符合Ⅱ級(jí)以上集料標(biāo)準(zhǔn)要求,二級(jí)公路以上等級(jí)的路面用碎石,要求用反擊式破碎機(jī)生產(chǎn),由兩種粒級(jí)5～20 mm、20～31. 5 mm 組成的粗集料。最大顆粒粒徑小于31. 5 mm,碎石吸水率小于1%。不準(zhǔn)使用一種混合料,否則,無法調(diào)整集料級(jí)配進(jìn)入規(guī)范級(jí)配曲線范圍。對(duì)含泥量和泥塊含量超標(biāo)的碎石,要進(jìn)行篩洗,大于31. 5 mm的顆粒要篩除。

　　砂子的細(xì)度模數(shù)在2. 3～3. 0之間,含泥量和泥塊含量超標(biāo)的不準(zhǔn)使用,砂的堅(jiān)固性要符合Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn),砂中雜物要篩除。

　　外加劑宜用引氣緩凝減水劑,所用外加劑要與水泥相適應(yīng)。選擇外加劑時(shí),要選用表面張力降低值大,在水泥稀漿中引氣效果好,產(chǎn)氣量大且氣泡細(xì)密,氣泡穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng),表現(xiàn)為消泡慢或長(zhǎng)時(shí)間不消泡,不溶殘?jiān)?減水率大的外加劑。

　　摻入外加劑的混凝土應(yīng)具有坍落度損失小或不損失,保塑性好,混凝土具有不泌水、不離析性,混凝土中的砂漿比較不粘稠,有較好的振動(dòng)粘度系數(shù),在施工中易攤鋪,易振實(shí),易整平、飾面。

　　不能使用含有酸性、油性或含有雜質(zhì)的水,否則將影響產(chǎn)氣效果。

　　應(yīng)用Ⅰ、Ⅱ級(jí)電收塵干灰或磨細(xì)粉煤灰,在路面混凝土中摻少量粉煤灰,會(huì)改善混凝土的和易性,提高成型后混凝土的抗?jié)B性和后期強(qiáng)度。

2　施工工藝要先進(jìn)

　　(1)攪拌機(jī)械: 要使用有電子計(jì)量裝置的強(qiáng)制式攪拌機(jī),按順序準(zhǔn)確投料,每罐生產(chǎn)混凝土的數(shù)量,不應(yīng)超過額定產(chǎn)量的90% ,以便混合料在攪拌過程中引入空氣,攪拌時(shí)間要比非引氣混凝土適當(dāng)延長(zhǎng)30 s以上,以拌熟、拌勻、含氣量最大為宜。

　　(2)運(yùn)輸、攤鋪、振搗:要盡量采用汽車翻斗運(yùn)輸,滑模攤鋪機(jī)攤鋪,當(dāng)采用三軸機(jī)輔以人工攤鋪時(shí),盡量采用安裝插入式振搗棒的排式振搗機(jī),實(shí)行密集排振,以控制混凝土從出料到鋪筑完畢的最長(zhǎng)時(shí)間及其振搗效果。

　　(3)飾面、切縫與保濕養(yǎng)生:滑模攤鋪機(jī)鋪筑混凝土路面后,采用拉毛機(jī)拉毛飾面,三輥軸機(jī)攤鋪路面后,采用人工持塑料齒耙拉毛飾面。拉毛后即可噴灑薄膜養(yǎng)生液養(yǎng)生,或先覆蓋濕潤(rùn)麻袋片用草袋養(yǎng)生。為防止產(chǎn)生早期斷板,在進(jìn)入養(yǎng)生后的250～300℃·h要及時(shí)切縫。切縫機(jī)具不應(yīng)少于2臺(tái)套,宜先軟切、切大塊,后硬切、按縮縫間距切縫。切縫后要保持一周時(shí)間的保濕養(yǎng)生,使混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,再開放交通。

3　主要指標(biāo)控制要嚴(yán)格

3. 1　混凝土配合比

　　《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》JTGF30 - 2003明確規(guī)定了高速公路、一級(jí)公路最大水灰比,有抗凍性要求的為0. 42,有抗鹽凍要求的為0. 40,其對(duì)應(yīng)的最小水泥用量為320 kg/m3 ;二級(jí)公路最大水灰比,有抗凍性要求的為0. 44,有抗鹽凍要求的為0. 42, 其對(duì)應(yīng)的最小水泥用量亦為320 kg/m3。

　　實(shí)際上,混凝土的配合比,在滿足抗折強(qiáng)度的條件下,還要滿足耐久性要求,凡滿足耐久性要求的混凝土配合比,其抗折強(qiáng)度一定會(huì)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo)。黑龍江省多條公路混凝土路面引氣混凝土配合比一般為:高速公路、一級(jí)公路,水灰比0. 40～0. 42,水泥用量340～360 kg/m3。二級(jí)公路水灰比0. 42～0. 44,水泥用量340～350 kg/m3。

3. 2　混凝土的含氣量

　　水泥混凝土路面的集料最大粒徑31. 5 mm時(shí),有抗凍性要求的為4% ±0. 5%;有抗鹽凍要求的為5% ±0. 5%。混凝土的含氣量指標(biāo)要采用出料口的混合料樣品進(jìn)行測(cè)定。

3. 3　混凝土的坍落度(和易性、工作性)

　　施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定了不同等級(jí)路面施工方式,混凝土的坍落度及最大單位用水量,這就要求在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí),必須使用引氣緩凝減水劑,否則,是不可能生產(chǎn)出易于鋪筑的混合料。

　　滑模攤鋪和三輥軸攤鋪均要求出機(jī)時(shí)混凝土的坍落度3～5 cm,攤鋪時(shí)坍落度2～4 cm,單位用水量153～156 kg,如沒有引氣緩凝減水劑的引氣、減水、緩凝和保塑作用,為達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)可鋪筑性能,拌和站必然會(huì)在拌和過程中隨意地調(diào)整用水量,加大水灰比,增大坍落度,這樣操作,混凝土的抗折強(qiáng)度也就沒保證了。

　　為減少混凝土泌水、離析,還要強(qiáng)調(diào)混凝土要有一定的振動(dòng)粘度系數(shù),一般為200～500N·s/m2。引氣緩凝減水劑可以改善混凝土的振粘性,適量摻入少量?jī)?yōu)質(zhì)粉煤灰( 10%左右)也可以改善混凝土的振粘性,但摻入粉煤灰后,會(huì)影響混凝土的含氣量,為達(dá)到預(yù)期的含氣量,還要增加引氣劑的摻量。

　　混凝土的配合比,其抗折強(qiáng)度、含氣量、坍落度、振動(dòng)粘度系數(shù)等項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)化設(shè)計(jì),均需經(jīng)過多次試驗(yàn)才能確定。

3. 4　混凝土的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的可鋪筑性

　　混凝土摻入引氣緩凝減水劑后的坍落度、含氣量、振動(dòng)粘度系數(shù)、抗折強(qiáng)度等性能指標(biāo),即要在施工前做室內(nèi)試驗(yàn),取得試驗(yàn)數(shù)據(jù),更要在試鋪段做鋪筑過程中的試驗(yàn)檢測(cè),檢測(cè)混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)的穩(wěn)定性,檢測(cè)其坍落度損失、含氣量損失(包括泌水、離析、振粘性變化) ,現(xiàn)場(chǎng)制件的抗折強(qiáng)度和抗凍標(biāo)號(hào)與原來室內(nèi)試驗(yàn)制件做比較。實(shí)踐表明,某些由萘系高效減水劑和引氣劑(松香熱聚物、松香皂類引氣劑)復(fù)合而成的引氣高效減水劑,引氣效果差,不適應(yīng)水泥混凝土路面的施工環(huán)境條件,其性能會(huì)因氣溫、風(fēng)力、砂石材料溫度、含水量變化,攪拌、運(yùn)輸、鋪筑條件或時(shí)間變化等,引起混凝土含氣量損失過大,坍落度損失過大,坍落度損失過快,混凝土產(chǎn)生泌水、離析,難于攤鋪筑成型。

　　混凝土拌和物的試驗(yàn)檢測(cè)最終要達(dá)到兩個(gè)目標(biāo),一是可鋪筑性,包括滑模攤鋪時(shí),不拉裂、不塌邊、不溜肩、不產(chǎn)生蜂窩、麻面現(xiàn)象;二是硬化成型后的抗折強(qiáng)度及其抗凍耐久性。二者缺一不可。因此對(duì)混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo),必須嚴(yán)格控制。

4　混凝土成型后其耐久性指標(biāo)的質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定

4. 1　測(cè)定其抗凍標(biāo)號(hào)

　　從路面上鉆取芯樣,按《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)現(xiàn)程》JTGE30 - 2005 TO565 - 2005 快凍法,測(cè)其重量損失、動(dòng)彈性模量和相對(duì)耐久性指數(shù)。

4. 2　檢測(cè)其氣泡參數(shù)

　　從混凝土路面上鉆取芯樣,制備試件,按照《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》FTGF30 - 2003附錄F2取芯法測(cè)定混凝土氣泡參數(shù)。寒冷地區(qū):高速公路:一級(jí)公路氣泡平均間距275 ～ 325 mm; 其他公路: 氣泡平均間距300 ～350 mm;嚴(yán)寒地區(qū):高速公路:一級(jí)公路氣泡平均間距225～275 mm;其他公路:氣泡平均間距250～300 mm。

4. 3　測(cè)定其動(dòng)彈性模量(共振儀法)

　　測(cè)定方式見《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》JTGE30 - 2005、TO564 - 2005水泥混凝土動(dòng)彈性模量試驗(yàn)方法。

　　只有把路面混凝土耐久性指標(biāo)列入公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn),才能從管理機(jī)制上推動(dòng)路面混凝土耐久性指標(biāo)的全面落實(shí),徹底改變當(dāng)前在執(zhí)行設(shè)計(jì)規(guī)范和施工技術(shù)規(guī)范上的隨意性。

　　當(dāng)前,在黑龍江省進(jìn)一步落實(shí)路面混凝土耐久性指標(biāo),應(yīng)采取以下措施。

　　(1)向交通部有關(guān)部門反映黑龍江省路面混凝土耐久性指標(biāo)落實(shí)情況和存在問題,要求在公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中增補(bǔ)耐久性檢驗(yàn)評(píng)定項(xiàng)目、檢驗(yàn)頻率試驗(yàn)檢測(cè)方法和權(quán)重。

　　(2)在國(guó)家新標(biāo)準(zhǔn)未發(fā)布之前,組織黑龍江省科技人員編制適合黑龍江省的混凝土路面抗凍耐久性檢驗(yàn)評(píng)定地方標(biāo)準(zhǔn),組織宣貫學(xué)習(xí)和督促檢查,勿必使這項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)在各等級(jí)公路水泥混凝土路面施工中得到貫徹落實(shí)。