碾压混凝土路面施工技术研究

2022-07-13梁飞

交通世界 2022年14期

关键词：摊铺机压路机平整度

梁飞

（河北光太路桥工程集团有限公司，河北邯郸 056002）

0 引言

碾压混凝土路面是指采用摊铺机（也可采用平地机）摊铺，振动压路机和轮胎压路机碾压成型的路面。与普通混凝土路面相比，其具有施工速度快、强度高、节约水泥、开放交通早等特点。

1 机械选型

1.1 拌和机

与普通混凝土路面相同，在碾压混凝土路面施工中同样要采用可实现自动计量的拌和机，这是保证质量与进度的重要基础。但由于碾压混凝土属于超干硬混凝土，对拌和机拌和性能有更高要求，需采用强制式拌和机。

根据相关研究成果，混凝土稠度与发生的波动都会对成型后路面实际平整度造成影响。导致混凝土稠度变化的原因为单位体积用水量发生变化，而引起用水量变化的原因为拌和时加水量改变或砂石料实际含水量改变。采用一般自动计量拌和机时，虽然能对加水量予以严格控制，但不能根据砂石料实际含水量及其变化对加水量进行调整。对此，建议使用能对砂石实际含水量进行自动检测的拌和机，或在一般拌和机基础上配备可对砂石料实际含水量进行快速检测的系统。确定搅拌机具体形式后，对拌和效果有较大影响的因素为拌和时间。若选择的是间歇式拌和机，则其拌和时间需结合实际拌和效果做适当调整，而选择连续式拌和机时，需确保拌和后的混合料达到均匀。为达到预期效果，对所选连续式拌和机，其叶片应可以调整，如果无法调整，则应考虑通过二次搅拌来解决。

为了使混合料生产能力与现场摊铺进度良好适应，若一台拌和机无法达到要求，则需配备多台拌和机进行联合作业。此时要保证混合料拌和效果达到一致，否则会对出料均匀性造成很大影响，进而影响到施工质量。若采用多台摊铺机进行作业，不仅要使原材料相同或相近，而且还要使用型号完全相同的拌和机，此外还要提前做好标定，以免影响出料的均匀性。

1.2 运输车

运输车性能对混合料的生产及摊铺系统能否稳定、连续运行有直接影响。为便于和拌和机之间的配合，运输车应能顺利进入卸料斗下方，同时高度应合适，防止与拌和机发生碰撞，并避免落距过大导致离析。同时，为便于和摊铺机之间的配合，所用运输车还应确保卸料顺利完成，以免对摊铺机的连续作业造成影响。根据试验路经验，运输车以载重在10～20t范围内的自卸车为宜，且料斗要有良好的升降功能，悬架高度应与摊铺机之间良好配合，并按照实际情况进行覆盖。

1.3 摊铺机

在碾压混凝土路面施工中，摊铺作为一道关键工序，在选择摊铺机类型时应注意以下两点：第一，保证路面平整度，这是保证之后碾压达到密实的关键。基于此，所选摊铺机不仅要有良好的工作性能，而且还需配备稳定的自动找平及供料系统；第二，使摊铺后的混合料有一定预压密实度。混合料采用摊铺机完成摊铺后，需采用大型振动压路机进行碾压才可以达到密实。若摊铺完成后混合料比较松散，则在碾压时会产生明显的推移，使平整度被严重破坏。此外，从碾压混凝土路面的成型过程可以看出（见图1），完成摊铺施工后，受到持续压实作用会使路面产生一定沉降，使基层结构的凹凸在路面上反映出来。在这种情况下，若能提高摊铺后密实度，则可减小压实后路面的沉降量，进而减小对路面平整度造成的破坏，保证压实完成后路面的平整度。结合相关试验结果，摊铺过程中的预压密实度需达到88%以上。

图1 一般混凝土路面和碾压混凝土路面成型过程对比

2 混凝土拌制

混凝土拌制是指将质量满足要求的不同原材料按照一定配合比均匀混合。在进行料场管理与材料计量时，对于碾压混凝土，其要求和普通混凝土并没有太大差别，只是因为碾压混凝土实际用水量相对较少，所以通过拌和达到均匀需要的时间比较长。

通常情况下，当拌和的形式与机具不同时，拌和时间也不相同。即便采用同一种类型的拌和机，其叶片线速度、形式与位置不同也会对最终拌和效果造成影响，所以拌和时间作为混凝土生产重要参数往往难以统一规定[1]。结合相关试验结果，充分参考国内外现有经验，在施工过程中应先做好试拌，按照拌和达到均匀这一基本要求确定拌和时间，然后在正式拌和过程中按照这一指标严格控制。对于混凝土的拌和效果，一般采用实际抗折强度和设计值之间的偏差率作为指标，通过专门的试验加以验证。

3 混凝土摊铺

混凝土摊铺是重要施工工序之一，是指将检查合格的混凝土以要求的尺寸与预压密实度沿横纵向均匀铺筑至基层表面，其主要工艺参数包括自动找平装置的工作参数、混凝土摊铺速度及熨平板工作参数等。

（1）自动找平装置，是保证混凝土摊铺质量的重要部分，现在基本所有摊铺机都配备自动找平装置。在施工过程中应选择适宜的找平基准，确保装置始终处在最佳工作状态。

（2）松铺系数，实际上是混凝土摊铺厚度和压实厚度之比，采用合理的松铺系数是使摊铺厚度达到压实厚度要求的关键。另外，松铺系数在很大程度上反映了混凝土摊铺过程中的预压密实度，与摊铺机自身性能、混凝土摊铺速度及摊铺施工的各项工艺参数有关。在正式施工开始前，需通过专门的试验来确定合适的松铺系数。根据以往经验，松铺系数一般为1.05～1.15[2]。

（3）摊铺速度，是对整个施工过程有重要影响的因素，采用合适的摊铺速度，除了能保证施工质量，还能起到加快进度和提高设备实际利用率的作用。为确保所选摊铺速度合理性，应明确以下几方面内容：第一，摊铺速度和路面平整度之间的关系，根据相关试验结果可知，当机械配套一定时，如果摊铺速度加快，则平整度变差；第二，摊铺速度和路面压实度之间的关系，当摊铺机夯实能量一定时，如果摊铺速度加快，则夯实能量变小，使预压密实度降低，影响路面平整度；第三，摊铺速度和施工连续性之间的关系，在确定了拌和机类型后，同样也确定了摊铺机理论摊铺速度。若摊铺速度太快，则会使供料不及时导致经常性停机。根据相关试验结果，停机部位的混凝土可能出现凸起，对路面整体平整度造成影响。而如果摊铺速度不恒定，则会导致供料或预压无法达到均匀，也会对路面整体平整度带来一定影响；第四，摊铺速度和摊铺机自身行驶性能之间的关系，现场常用的摊铺机都引入了全液压驱动及机电液一体化控制技术，可实现无级变速[3]。然而，相关专家提出，不建议摊铺机以不足0.5m/min的慢速持续工作，因为这样不利于匀速行驶，导致发动机或变速箱过热，缩短机械使用寿命。

综合考虑以上因素，如果摊铺宽度为9m，摊铺厚度为24cm，则摊铺速度建议按照0.6～0.9m/min严格控制。在实际施工中，可结合具体的机械设备配置情况，通过下式计算确定适宜的摊铺速度：

式（1）中：V为摊铺速度（m/min）；Q为混凝土产量（m3/h）；B为摊铺宽度（m）；H为路面厚度（cm）；K为效率系数，与机械设备配套情况有关，通常在0.85～0.95范围内取值，当只有一台拌和机时，取0.85，当采用多台进行联合作业时，取0.95[4]。

（4）熨平板是摊铺机的重要部件，现场所有摊铺机均配备浮动熨平板。摊铺时，熨平板浮于混凝土之上，摊铺机以恒定速度连续行驶时，若混凝土自身性能指标保持不变，则熨平板的受力将始终保持平衡。对于熨平板工作角，如果是一个常数，则单位时间进入到其底部的混凝土数量将保持不变，使摊铺厚度达到均匀；而如果工作角变大，则会使单位时间进入到其底部的混凝土数量变大，当熨平板受到的浮力超过熨平板自重时，会使熨平板保持的平衡状态被打破，导致摊铺厚度变大，直到形成新的平衡状态。相反，如果工作角变小，则会使单位时间进入到其底部的混凝土数量变少。当熨平板受到的浮力低于熨平板自重时，会使熨平板保持的平衡状态被打破，导致摊铺厚度减小，直到形成新的平衡状态。由此可见，对熨平板工作角进行适当的调整能起到调整和控制混凝土摊铺厚度的作用。

熨平板在压力梁与夯锤的作用下还能对路面进行预压与整形，所以熨平板夯锤工艺参数会对路面预压密实度及整体平整性造成很大影响。按照相关专家的建议，如果实际的摊铺厚度与摊铺机自身极限摊铺厚度相接近，则需将熨平板夯锤的行程调至最大，同时将其他参数控制在最大值的80%以内，这样对摊铺机连续稳定运行十分有利。结合以往实践经验，对于不同类型的摊铺机，需设定专门的熨平板技术参数。摊铺预压完成后，路面压实度应达到85%以上。

4 混凝土碾压

碾压的作用在于使摊铺到位的混凝土达到充分密实，最终形成坚固的路面。当混凝土的配合比与碾压所用机械设备均确定后，压实效果会受到以下因素的影响。

（1）碾压段长度。将混凝土拌和好后，由于水分蒸发和水泥水化反应，会使混凝土稠度不断增加，碾压性能降低，如未能尽快碾压，将导致压实度较低。此外，与水稳基层及普通混凝土相同，如果加水拌和与碾压成型之间相隔很长时间，会使强度损失明显增大。对此，为保证路面强度，碾压段长度不能太长，且完成摊铺的部分应尽快进行碾压。然而，碾压段长度太短会使压路机多次转向，产生很多接头，也会对压实均匀性及路面整体平整度造成影响。基于此，对碾压段长度而言，应是强度损失可以容许的最大长度。若按照施工时间来计算，将摊铺45min形成的长度作为标准碾压段长度较为适宜。

（2）碾压次序。碾压工序主要包含3个子工序，即初压、复压与终压。混凝土摊铺完成后，尽管路面已经有一定的密实度，但并不可以直接开始振动碾压，否则将导致混凝土推移。因此，摊铺完成后应先予以稳压，即初压。通过初压，能提高混凝土表面密实度，为之后的振动碾压奠定良好基础。基于此，初压对碾压机械没有太高的要求，一般利用静力压路机进行，碾压2遍。复压作为碾压关键工序，是使路面全厚度达到预期密实状态的过程。复压应使用振动压路机，同时选择合适的振动参数，碾压遍数应足够。在复压过程中，压路机轮应有其宽度1/3左右的重叠，这样能有效消除轮迹，保证路面整体平整度。如果压路机的振动能量相对较小，则要适当增加重叠宽度。对于复压的遍数，主要和所用压路机的技术性能、碾压厚度及重叠宽度等因素有关，通常不少于2遍，现场施工中需通过专门的测定得出。在摊铺与采用钢轮压路机进行碾压时，可能会使路面层产生深度不大的裂缝。根据实践经验，采用轮胎压路机进行碾压能消除这些深度不大且细小的裂缝，而且碾压完成后在路面产生的宏观构造还能增强路面实际抗滑力。基于此，在条件允许的情况下，终压建议使用轮胎压路机进行，终压的遍数一般为2～8遍。

（3）振动频率与幅度。采用振动压路机进行碾压时，其振动频率与幅度在很大程度上决定了最终的压实效果。通过试验可知，高频低幅对保证压实度有利。

（4）碾压速度。初压时，速度宜按照1.5～2.0km/h控制；复压时，速度宜按照2.0～3.0km/h控制；终压时，速度宜按照4.0～6.0km/h控制。