碾压混凝土的特点及其在广乐高速公路中的应用研究

魏锋广东省高速公路有限公司

碾压混凝土的特点及其在广乐高速公路中的应用研究

魏锋
广东省高速公路有限公司

随着公路交通量以及汽车荷载的不断增加，如何建设更耐久、更长寿的路面是路面工作者关注的焦点。本研究以广乐高速公路LM4标为例开展研究，结果表明碾压混凝土可以改善传统半刚性基层的诸多不足，充分发挥其功能层的作用并达到资源节约的目的。

碾压；混凝土；配合比；质量控制

引言

我国高速公路建设长期呈现出快速发展的态势，而高速公路也同时迎来了越来越多的问题。工程实践表明[1,2]，越来越多的新建成公路在通车不久便出现不同程度的路面结构损坏，对这些损坏的路面结构进行养护势必会给社会带来较大的经济负担。随着碾压混凝土基层的沥青路面结构在在高等级公路上的应用越发广泛[1,2]，它在解决重载交通作用下的路面耐久性问题上起到了极好的效果。鉴于此，本研究以广乐高速公路[2]为对象，系统的分析了碾压混凝土基层的优越性和设计及施工中的关键技术要点，旨在为高速公路的修建提供借鉴。

1　碾压混凝土基层的特点

综合前人研究成果，碾压混凝土基层的优越性具体表现在[1,2]：①强度和耐疲劳性能均优于传统的半刚性基层；②对重载交通的敏感性及抗冲刷性能明显优于传统半刚性基层；③温度和湿度应力可采用预切缝的形式释放，不规则裂缝现象可通过预切缝来减少，延缓反射裂缝病害；④碾压混凝土基层的早期强度较高、完整性好，与封层的粘结紧密，使路面各结构层的整体受力。

2　碾压混凝土的材料控制与检测

本研究以广乐高速公路LM4标为例，在设计和施工中进行了反复比对研究，最终筛选出的最优原材料和配合比设计结果详见下文。

2.1原材料要求

碾压混凝土的材料要求为：

（1）水泥应采用普通硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥，并符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175-2007）的要求；

（2）碎石需要由坚硬、耐久、无风化的岩石加工而成，其颗粒形状接近立方体，粒径需要符合相应的规格。压碎值、针片状含量、泥块含量、含泥量、表观密度、硫化物及硫酸盐含量则需要满足碾压混凝土用碎石质量技术要求与检测结果；

（3）石屑应坚硬、清洁、无风化、无杂质。石屑的质量应符合碾压混凝土用石屑规格，砂当量和泥块含量也应该满足石屑质量要求；

（4）河砂需要采用清洁、颗粒较好、级配稳定的天然河砂，不含泥团、软质颗粒及其有害杂质，海砂不宜使用。实际检测中，砂当量、含泥量、泥块含量、细度模数、表观密度、硫化物及硫酸盐含量是重要的检查项目。

2.2配合比设计

碾压混凝土配合比设计的基本思想是满足设计弯拉强度、工作性、耐久性和经济性的要求[2]。实验结果表明，最优设计方案的指标要求为：

（1）强度指标以28天抗弯拉强度作为RCC试验配合比设计指标，28天抗弯拉强度3.0MPa。施工过程中，7天抗压强度宜按12MPa控制。

（2）工作性以改进VC值评定，宜为25±5 s，刚出料时改进VC值宜取下限，碾压时的改进VC值不应超过上限。

（3）耐久性，基层碾压混凝土的水泥用量不宜少于220kg/m3以保证基层碾压混凝土的耐久性能。

3　广乐高速公路的工程实践

本研究以广乐高速公路LM4标为例，开展了碾压混凝土的施工工序和施工过程的质量检验与控制研究。通过对比试验，最最优施工工艺要求详见下文。

3.1拌和及运输要求

材料的拌和过程需要采用碾压混凝土采用改进型双拌缸的水稳拌和设备。每台产量宜大于400t/h，拌缸长度不小于6米，以确保碾压混凝土拌制均匀。拌和机根据实验室出具施工配合比进行拌和，实际采用的水泥剂量宜增加0.1%～0.5%。拌和的含水率应比最佳含水率大0.5%～1.0%。拌和加水到完成压实工作的时间应满足施工气温5～10℃时允许的最长作业时间120min，施工气温10～20℃时允许的最长作业时间100min，施工气温20～35℃时允许的最长作业时间90min。运输需要采用较大吨位的运输车，车厢应洁净且装料时分前、后、中装料以减少混凝土粗细离析现象，运输过程中应加以覆盖。

3.2摊铺及压实

混凝土的摊铺前对下承层进行检查，对缺陷进行处理并洒水湿润。碾压混凝土摊铺设备应具有足够的功率，摊铺机性能稳定。松铺系数根据混凝土的材料组成及摊铺机的性能由试验段确定，摊铺速度宜控制在1～2m/min且保持匀速、连续摊铺作业。摊铺机应做到微拢料或不拢料避免铺面离析，碾压混凝土摊铺后应及时而连续地进行碾压直到碾压密实为止。碾压段长度以30～40m为宜，碾压应尽量缩短全部碾压作业时间。

3.3缝隙处理

摊铺过程中如因故中断时间超过2h，应采用垂直接缝的型式设置横向接缝[2]。需要设置施工接缝的路段，碾压完成后及时垂直挖除斜口处余料。施工完毕后，在不产生崩边的情况下应尽早进行切缝，切缝时间一般应控制在养生后24～72小时。切缝时间的确定应由施工期间该地区的平均气温及昼夜温差确定。采用硬切缝的方式，其深度不宜小于1/4板厚，切缝宽度宜为3～5mm。横向切缝间距设置为10米。切缝后立即清除缝中的碎屑、污物等。在养生完成后灌缝前用2mm直径的细铁丝配合森林灭火器进行第二次清缝，再灌缝。在缝干净、干燥后采用A级道路70号热沥青进行灌缝。此外，下封层施工之前，骑缝铺贴1m宽的土工布，并固定在碾压混凝土基层表面以防止反射裂缝的措施。

4　结论

经对拌和的碾压混凝土取样检测，其含水率、水泥剂量、改进VC值均较为稳定，满足设计值4.5%、10.0%、20～30s的要求。实验室分别从拌合站和施工现场摊铺机后取样进行碾压混凝土级配检验，检验结果其级配均符合设计级配要求。压路机按照规定次序及工艺碾压完成后，及时进行压实度、含水率及厚度检验。碾压混凝土在铺筑过程中，从施工前场均匀取料在室内成型了标准抗折强度试件，养护至7d龄期测试其抗弯拉及抗压强度。

[1]陈景，甘戈金，叶海艳，等.预拌现浇屋面泡沫混凝土施工技术[J].施工技术.2015,(S1):500-503.

[2]许新权，方杨，李海军，等.连续厂拌式碾压混凝土基层在广乐高速公路中的应用[J].广东公路交通.2015,(05):1-4.

魏锋(1982-),男,广东梅州人,路桥工程师,长期从事高速公路施工相关的研究及管理工作。