水泥混凝土路面质量因素分析与控制

吕占民

（廊沧高速公路廊坊建设管理处,河北 廊坊 065000）

水泥混凝土路面质量因素分析与控制

吕占民

（廊沧高速公路廊坊建设管理处,河北 廊坊 065000）

从水泥混凝土路面的施工实际出发，对影响水泥混凝土路面质量的各因素进行了分析，提出了质量保证措施,以达到有效地配置资源，合理安排进度，良好控制工程质量的目的。

水泥混凝土;路面;质量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.028

1　引言

水泥混凝土路面是两大高级路面类型之一，在我国有着广泛的应用空间。本文对影响水泥混凝土路面工程质量的因素进行了分析并提出施工控制点，希望能够使水泥混凝土路面施工管理工作更加程序化、科学化。

2　集料

一般称集料为惰性填料，通常占混凝土体积的70%～80%，因此，对混凝土的性质有着极大的影响。除了影响成本与和易性外,在一定程度上,集料也影响混凝土的其他性质,如强度、耐久性和体积安定性。

2.1级配

级配是最重要的混凝土集料性质，一般认为，用于拌制混凝土的各种天然砾石级配的改变对和易性和抗压强度的影响很大,相对较细的级配将显著降低坍落度和压实系数并在控制混凝土的和易性和成本方面起着重要的作用。有效地控制混合料的级配是保证水泥混凝土质量的第一步。集料应进行筛分并将结果绘制成级配图，级配曲线平顺的集料将会生产出高质量的混凝土。随着集料最大粒径的增加,水灰比会减小,混凝土的强度则会提高。在水泥用量相同的条件下，应用粒径较大的集料可获得较高的强度。在较低的强度等级范围内,最大粒径的影响不大,在强度较高时,较小粒径的集料的混凝土得到较高的强度[1]。

2.2碱集料反应

碱集料反应为硅酸盐水泥(或是其他来源)中,碱离子、氢氧根离子和集料的硅质成分化学反应导致集料的膨胀和开裂,造成混凝土强度、弹性和耐久性的损失。发生碱硅反应问题与使用了高碱水泥,和含有乳白色石英岩、玻璃质流纹岩和安山岩成分的碱集料有关。通常可以采用几种方法防止、减少碱硅反应的发展:（1）使用低碱水泥(少于0.6%Na2O的浓度);（2）使用无反应的集料;（3）使用矿物混合料(如粉煤灰),作为硅酸盐水泥替代品或作为硅酸盐水泥外加剂;（4）注意观察完成路面的反应变化，如出现碱集料反应迹象应立即采取措施,避免事态扩大,以减小损失。

3　配料与拌和

3.1配料的准确性与一致性

为保持混凝土性能的一致性,对所有材料需准确配料。坍落度、和易性、加气量及强度等性能均会受到集料级配、含水量、配合比、外加剂用量等变化的影响。因而有必要在混凝土拌和站连续取样,验证级配,必要时加以调整。从理论上讲,应在离下料最近的地方进行集料取样,以尽快测出结果,便于控制混合料。因此,建议用一些简捷的方法,例如,采用快速干燥、间断筛分(即在易于出现问题的粒径上,计算该号筛的通过率)、只筛分较粗粒径的集料(比如,湿集料筛分)等方法来验证级配。这种方法得出的结果不亚于标准试验得出的结果,但却大大地减少了时间。未来技术可能有光学点阵图像分析、摄像机计数与测试以及光学投影等。这些技术有望达到几乎连续不断地监控材料的目的[2]。

3.2拌和时间

选择拌和时间应考虑在获得性能优良的混凝土拌和物的同时拌和的时间较短,以力求经济。一般规范均规定了最短的拌和时间,拌和时间太短则不能得到匀质的混凝土拌和物,并且会降低混凝土强度；延长拌和时间会降低混凝土拌和物的和易性。由于拌和时研磨作用,水泥水化、蒸发和集料吸收水分导致坍落度降低。注意：不要因为拌和作用使坍落度降低，坍落度降低会影响混凝土的浇筑与捣实,降低混凝土质量。

4　振捣

振捣是从新摊铺的水硬性水泥混合料中,有目的地清除积留空气的工作。混凝土振捣每下降5%,抗压强度降低约30%,黏结强度将下降50%。而随着混凝土密实度的降低,尤其是低于96%时,氯离子的渗透性提高,必然对腐蚀产生影响。虽然抗冻融性受其影响最小，但振捣时的振捣不当也会对抗冻融性产生有害的影响，比如安装在摊铺机上的振捣器,沿振捣路径上有时出现冻融性破坏。

5　温度影响

混凝土养护温度不同，水泥与水之间的反应速度不同，混凝土的强度增长速度也不同。温度低至-12℃时水泥水化进展极小；而在较高的温度，例如，稍低于水的沸点时水泥水化极快；温度低于10℃时，混凝土早期强度发展较慢，低于5℃时强度增长就很缓慢了，到达冰点温度时，混凝土几乎不增长强度。尽管温度较高时会加快水化反应速度，养护温度高于65℃并不比较低温度下延长养护时间对混凝土有利[3]。

6　养护

6.1养护作用和时间

养护的目的就是保持混凝土湿润、尽可能接近饱和，以便新浇筑混凝土尽可能达到最大的水化程度。充分养护不仅影响混凝土的强度，也影响混凝土的耐久性，养护湿度对混凝土强度的影响见图1。在工地上，常常达到最大水化程度之前就停止了养护从而由于水分蒸发造成养护不足使强度降低。养生龄期取决于水泥的品种，一般为3～7d，养生期有时也取决于所需达到的规定强度或环境温度。如美国混凝土协会就推荐，环境温度在4℃时，最短的养生龄期应为7d或者达到规定强度的70%抗弯强度或抗压强度所需较短的时间。

图1　潮湿养护对混凝土强度的影响

6.2养护对表层的影响

表层混凝土性能对混凝土路面的耐久性非常重要，表层混凝土保护内部混凝土不受外界的机械的和化学的损害，保护钢筋、防止锈蚀，因此，表层混凝土应该具有优异的性质。

表层混凝土一般有数毫米厚，当配合比不好、震捣操作不当，采用吸水模板及脱模剂均会对表层质量产生不利的影响。低质量的混凝土表层，在受到内部湿混凝土的约束后会使表层混凝土产生拉应力甚至导致混凝土开裂。合理的养护对于表层混凝土非常重要，尤其是对于低水灰比的高强混凝土，更需要加强早龄期的湿养护。

7　缺陷的产生和防治

7.1离析

混凝土发生离析会影响混凝土产品或混凝土工程的质量。很多硬化混凝土的缺陷都是离析产生的，如露石、露筋、麻面、纱线以及多孔和软弱的混凝土层等，这些缺陷影响混凝土的质量和耐久性，施工过程中混凝土应尽量浇筑到位，避免在模板内搬移较大的距离，还应注意正确地使用震动器，震动时间亦不能太长。同时，浇筑时落距较大的混凝土和泵送混凝土均需用黏聚性较大的混凝土。

7.2泌水

泌水也是一种离析，混凝土浇筑后在凝结以前，保水能力不足时，新浇筑的混凝土表面会出现一层水，这种现象叫做泌水。当混凝土中细砂含量不足，水泥颗粒太粗，水泥用量太少或混凝土用水量太多时均容易发生泌水，沁水使混凝土表面形成一层含水量很大的浮浆层，造成表层混凝土强度降低。混凝土表面有泌水的时候，不能进行终饰抹面工序。应在捣实、初步整平以后，等待泌水结束蒸发掉以后，重新用抹刀用力加压抹平。过早的抹面会在泌水停止以前封闭表面引起脱皮或薄层脱落。降低粗集料的最大粒径，尽可能用小坍落度的混凝土可以在很大程度上控制泌水。同时可采用下述方法[4]。

1）应用磨得较细的水泥。

2）增加水泥用量，在用水量相同的情况下，富配合比混凝土的泌水小于贫混凝土。

3）应用粉煤灰或其他火山灰物质。

4）砂中应有足够的细颗粒成分或增加用砂量。

5）泌水严重时应考虑应用引气剂，减少用水量，增加和易性。

7.3裂缝

根据混凝土产生裂缝的原因，可以采取相应的措施防止混凝土开裂。

1）设计时应合理布置胀缝、施工缝间距，在分幅施工注意相邻板块是否收缩完成。

2）加强质量管理。

3）应用实际过程中不开裂的材料，包括水泥、集料和外加剂。可以应用钢纤维混凝土。

4）应用设计允许的最小水泥用量，富配合比更容易开裂。

5）应用能满足和易性要求的最小用水量，不要用过大的坍落度。

6）均匀地浇筑混凝土，施工时要考虑模板内、围绕钢筋和斜坡上的混凝土早期的沉淀收缩，等到混凝土沉淀收缩完毕才开始混凝土板等的最终抹面。

7）尽早开始养护，例如，在混凝土表面水膜消失以前开始养护。防止风吹日晒。养护中断时应防止迅速干燥或过度干燥。

8）避免过高或过低的极端温度，在热天，需要时可应用冷却的水或集料，避免混凝土温度过高，或在晚间进行混凝土施工。冷天当拆除模板或保湿设施时，应防止混凝土表面温度迅速降低产生冷击[5]。

8　断板的原因与处置

8.1断板的原因

由纵向横向斜向裂缝发展而产生的已完全折断成两块以上的水泥混凝土路面板称为断板。原因主要包括：水泥安全性差，强度不足、集料(砂、碎石等)含泥量及有机质含量超标、基层标高失控和不平整、混凝土配合比不当、施工工艺不当等。

8.2断板控制

针对造成水泥混凝土路面断板原因的分析，采取行之有效的、全面的预防措施，可减少断板数量，延长混凝土路面的使用年限，提高行车的舒适性。

1）不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用；尽量采用旋转窑生产的发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。选择合格的、含泥量较少的集料。

2）严格控制基层顶面标高，确保混凝土路面板厚度的均匀一致。采取加铺塑料薄膜等方法减少水泥混凝土路面板与基层的摩阻力。禁止采用抛撒松散基层材料填补标高的方法。加强基层养护工作，保持基层湿润状态，直至浇筑水泥混凝土路面板。

3）严格控制混凝土配合比,误差值控制在1%以内。控制适宜的用水量，保持水灰比准确;为减少用水量，改善和易性可使用合适的外掺剂。

4）混凝土的拌和时间要根据机械性能准确掌握，最长拌和时间不应超过最短拌和时间的3倍；振捣应均匀密实，避免漏振或超振现象产生。重视混凝土面板养生，采用优质养护剂，或湿法养护，不要采用没有覆盖物仅洒水的养生方法。及时切缝，根据施工现场气温及水泥品种试验确定最早切缝时间。

9　结语

路面工程施工质量管理的关键环节是施工现场的工序质量管理。本文对影响水泥混凝土路面工程质量的各主要因素进行了重点分析，力图使施工管理者能够掌握控制重点，能够有的放矢，使混凝土路面施工得到科学的控制。希望通过本文能够给工程管理者在水泥混凝土路面施工上提供科学的管理思路和决策依据。

【1】王嬿，等.水泥混凝土公路技术实践与展望[M].北京：人民交通出版社，2001.

【2】刘秉京.混凝土技术[M].北京：人民交通出版社，2001.

【3】关庆年.公路工程管理[M].北京：人民交通出版社，1989.

【4】胡长顺，黄辉华.高等级公路路基路面施工技术[M].北京：人民交通出版社，1995.

【5】方福森.路面工程[M].北京：人民交通出版社,1979.

Quality Factor Analysis and Control of Cement Concrete Pavement

LV Zhan-min
(Lang Cang Highway Management Department,Langfang 065000,China)

This article from the cement concrete pavement construction practice，for factors affecting the quality of cement concrete pavement are analyzed.the quality assurance measures are put forward to achieve a reasonable arrangement of progress,a good control of the purpose of Engineering quality.

cement concrete；road；quality control

U416.216

B

1007-9467（2016）05-0106-03

吕占民（1971～），男，河北廊坊人，高级工程师，从事公路工程管理研究，（电子信箱）lcgsjdk2013@163.com。

2015-12-03