寒冷地区水泥混凝土路面的施工技术

2013-04-16吴生才

交通运输研究 2013年20期

吴生才

（中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830054）

我国新疆寒冷地区的地质情况较为复杂，气候条件比较恶劣，低温时间较长，昼夜温差也较大。在这样特殊的条件下进行公路水泥混凝土路面的施工，对施工技术及养护技术要求都非常高。哈巴克至神仙湾边防公路改建工程中，改建公路路线正处在比较典型的高海拔、高寒地带，因此，施工时需要针对该地区的地质条件和气候特征，结合施工的实际情况，采取先进、科学的施工处理技术，从根本上提高水泥混凝土路面的施工质量，避免各种冻胀病害问题的产生。

1 工程概况

哈巴克至神仙湾边防公路改建工程，起点K0＋000.00，终点K119＋895.05，全长118.86km。本项目所在地区位于西昆仑高山区，具极端的荒漠性特征，区域内地形起伏较大，地貌类型较为复杂，沿路线前进方向，分别为越岭线段、高原平台段、延溪线段，除越岭线段外，整体高差不大，海波最高达5 250m，最低为3 820m，属高原亚寒带干旱气候，昼夜温差大。短期观测取得的天文点（5 100m）及神仙湾（5 370m）年降水量依次为54.6mm和67.7mm，推算沿线年降水量60～80mm。狮泉河（4 278.8m）年平均气温仅0.4℃，极端最低气温为－34.6℃，年平均地温为5℃，最低地温为－7.2℃，甜水海附近年平均气温为－4.42℃，年平均地温为－3.5℃。沿线年平均相对湿度＜40%，年蒸发量约2000～2500mm，具备冻土生成的水热条件。

2 水泥混凝土材料要求

由于本工程地处寒冷地区，所以为了适应寒冷地区的气候特征，应该尽量选择符合寒冷地区施工要求的原材料，进而提高混凝土路面的抗冻及耐久性。

2.1 水泥的选择

在高寒地区水泥混凝土路面应该具有一定的保湿、保温性能，所以选择的水泥水化热应该较高，早期的强度也要尽量高，即应该选择高热早强的水泥品种，可优先考虑采用R型的硅酸盐水泥或R型的普通水泥；应该适当加大水泥的用量，根据抗冻要求，水泥的最低用量不能低于310kg／m3。

2.2 砂、石料的选择

砂石料在堆放时需要进行覆盖。其中不能夹带冰、雪等物质。施工时要控制好砂石料的含泥量、软弱颗粒含量及含土量。粗集料不能选择容易被冻裂或冻酥的材料；碎石的最大颗粒含量要小于30mm；卵石的最大粒径应该在20mm之内；砂的细度模数要适中，偏细的砂不利于提高混凝土的弯拉强度，也不利于提高混凝土表面的抗滑性，而偏粗砂平整度、蓄热抗冻能力又较差，因此应该选择2.6左右细度模数的砂。

2.3 外加剂的选择

外加剂的掺入可以有效提高寒冷地区水泥混凝土路面的抗冻性和抗弯拉强度，从而满足冻水地区水泥混凝土路面的隔热性等技术要求。通常情况下可采用皂角素、松香皂等冷水可溶解的引气剂；减水剂可采用质量稳定的萘磺酸盐类、脂肪族类，减水率在15%以上的高效减水剂。此类减水剂不仅可以提高混凝土的使用性能，也可有效提高混凝土的抗冻性和弯拉强度；如果有必要可以加入适当的早强剂和防冻剂，但不能掺入缓凝剂。

2.4 拌和用水的选择

在寒冷地区水泥混凝土路面施工时，如果气温低于10℃，应该采用热水进行拌和，当大气温度在0～5℃时，拌和用水的温度应该大于80℃；当气温在5～10℃时，可采用60℃的热水拌和；而当气温在零下时，则不允许进行混凝土施工。施工时混凝土拌和站应该准备足够拌和用的热水。

3 水泥混凝土路面的施工技术

3.1 基层处理

基层的质量对水泥混凝土路面施工质量影响较大，在水泥混凝土路面施工之前，需要将基层存在挤碎、隆起或空鼓的部位清除，然后采用相同的基层料进行重铺，并采用胀缝板横向隔开；采用热沥青对基层出现的温度裂缝及干缩裂缝进行灌缝密封处理；对于产生的纵向扩展裂缝，经分析如果是路基问题，可采用挖除换填、反压护道、铺土工布等措施来处理。

3.2 混凝土拌和

水泥混凝土的拌和质量对混凝土使用性能影响较大。拌和时要注意观察混凝土的坍落度。通常情况下影响混凝土坍落度的主要原因是混凝土的级配变化，其中水和水泥用量、骨料对坍落度影响较大。所以在混凝土搅拌过程中，向骨料仓上料时，应该尽量控制好各骨料级配的稳定性，进而保证混凝土整体级配的稳定性。

3.3 混凝土摊铺

水泥混凝土路面的摊铺施工是保证工程质量的关键，其技术要求较高。摊铺之前需要对基底进行洒水处理，洒水要适量，洒水时应该综合考虑基层材料、空气温度、大气湿度以及风速等众多影响因素来确定洒水量，在混凝土摊铺前应该保证基层湿润。基层洒水要均匀，不能存在积水现象；摊铺过程中，应该尽量加快施工速度，避免混凝土的热量损失过快，但摊铺的速度也不能太快，应该以0.5～1m／s为宜；如果水泥混凝土中的胶凝材料比较多，混凝土比较粘稠，应该适当提高振捣的频率；在每次摊铺中断时间较长时，应该设置相应的施工缝。

3.4 钢筋的设置

设置传力杆时，其精度要符合要求，要严格控制好拉杆深度以及偏移量。拉杆的深度及偏移量如果设置不好，将有可能引起路面纵向断裂现象，也有可能带给拉杆端较大的横向弯应力，最终导致在行车道轮迹部位发生断裂。

3.5 切缝处理

由于寒冷地区的昼夜温差较大，且高海拔地区的风速也较大，所以刚摊铺完成的水泥混凝土路面很容易出现早期的收缩裂缝。所以要及时进行切缝处理，切缝的时间不能超过20h，应该低于普通的水泥混凝土路面切缝时长。切缝时可考虑适当减小面板的尺寸，切缝时应该保证不啃边角。可采用低温聚胺脂或改性沥青作为填缝材料；控制好缝槽的尺寸，其宽度可控制在6～8mm，其深度比可在1.5左右。

3.6 混凝土养护

由于本工程处于高寒、高海拔地区，气候环境比较特殊，因此在寒冷地区修建水泥混凝土路面时，应该采用蓄热保温、保湿的方法进行养护。养护时需要在混凝土表面适量喷洒能够加速硬化的水玻璃基养生剂，以预防路面发生塑性收缩开裂，提高其硬化速度；当混凝土表面不会出现按压印记时，及时进行保湿、保温覆盖养生；进行保湿、保温养护时，混凝土上下两面都要覆盖一层塑料薄膜，中间铺设一层足够厚的保温材料。塑料薄膜能够有效防止风雪、冰雹等浸透保湿层，并保持混凝土表面的湿度；蓄热保湿、保温养护的时间，应该以混凝土路面弯拉强度达到4.0MPa为宜，通常养护时间不能小于14d；在水泥混凝土路面养护期间，混凝土受冻时的弯拉强度应该高于1.0MPa的抗冻临界值，抗冻临界抗压强度则应该≥5MPa。