碾压混凝土路面问题浅析

摘要: 碾压混凝土是近二十年来发展起来的一种新型混凝土。碾压混凝土路面施工技术是一种水泥混凝土路面施工新技术,具有施工机械通用性好、施工速度快、早期强度高、节约水泥、接缝少等一系列优点。因施工机械化程度高,可大面积通仓浇筑,施工进度快。本文简要介绍了碾压混凝土路面的发展历程,同时,对还提出了一些对碾压混凝土路面施工方面的观点。

关键词: 碾压混凝土路面;发展;技术

碾压混凝土(Roller Compacted Concrete,简称RCC)是一种含水量低、水泥用量少,通过振动碾压施工工艺达到高密度、高强度的无塌落度超干硬性水泥混凝土。由于RCC路面的显著经济效益和社会效益,当今世界上许多国家都在对RCC路面技术进行研究。解决RCC路面的摊铺平整度和密实度问题,提高RCC路面施工质量是推广RCC路面的关键所在。

一、我国碾压混凝土路面的发展历程

早在第一次世界大战前后,比利时、丹麦、德国、法国及其它一些欧洲国家已有人碾压修筑了水泥混凝土路面。但是,由于当时具有的碾压手段难以保证良好的工程质量,这种筑路技术未能得到发展。

我国是从80年代初开始进行碾压混凝土路面研究的。1981年安徽省公路局开始进行室内试验,1982年铺筑第一段试验路。1983年、1984年,安徽省公路局和交通部公路科学研究所及江苏省交通厅合作,进行了扩大试验,取得了不少研究成果。1988年开始的国家科技工作引导性项路面发展对策及修筑技术研究》中,又组织江苏省公目《我国水泥混凝土路局、山西省公局和河南省交通厅等单位对碾压混凝土路面修筑技术进行了研究。从施工机械来看,当时进口的大型沥青摊铺等机械还比较少,即使拥有这些机械的单位一般也不愿用来铺筑碾压混凝土路面,只能采用人工或小型机械施工,路面质量难以提高。因此,这一时期的研究成果主要为采用人工或中小型配套机械施工的各种复合式碾压混凝土路面或用于较低等级公路的全厚式碾压混凝土路面施工技术。随着高等级公路的迅速发展,进口的高密实度摊铺机、振动压路机等大型设备越来越多,国内的一些筑路机械生产厂家也纷纷研制或引进技术生产施工机械,因此公路工程单位的大型机械保有量迅速增加,再加上京津塘高速公路等一些工程明确规定水泥稳定基层必须采用“厂拌机铺”,改变了一些工程技术人员的认识,从而为我国高等级公路碾压混凝土路面施工中采用高密实度摊铺机等大型机械创造了条件。1991年在国家“八五”重点科技项目(攻关)《高等级公路水泥混凝土路面材料及应用开发研究》中,交通部组织交通部公路科学研究所、山西省交通厅和广西壮族自治区交通厅等单位进行了碾压混凝土路面成套技术的研究,以应用于高等级公路为目标,从材料、施工技术、抗滑技术、接缝技术等方面进行了系统研究,在路面平整度、抗滑及接缝等方面取得了突破性进展,并取得了一系列配套成果,初步形成了高等级公路碾压混凝土路面施工成套技术。

二、碾压混凝土路面施工技术

(1)、提高路面平整度的关键技术

碾压混凝土路面最大的难题是难以达到足够的路面平整度,这也是多年来制约碾压混凝土路面发展的主要障碍。

为了攻克碾压混凝土路面平整度这一世界性难题,我们首先对路面平整度的影响因素进行了深入、全面的分析,并通过大量的室内试验和现场试验进行了研究,提出了如下保证碾压混凝土路面平整度的关键技术。

1、适宜的碾压混凝土稠度指标和集料级配

适宜于大型机械化施工的集料最大粒径20mm、砂率35%～47%的集料合成级配和“半出浆”改进VC值40±5s的稠度设计指标。

2、保持稠度稳定性

通过对造成稠度波动原因的分析和试验,研究提出了包括料场管理、拌和机选择、材料计量、外加剂选择等保持稠度稳定的措施。

3、提高摊铺均匀性

定性和定量研究了减少摊铺过程中离析的措施及影响摊铺预压密实度均匀性的因素,提出了通过“拌和―运输―摊铺”系统分析选择适宜的摊铺速率等保证摊铺作业的连续性、提高摊铺均匀性的技术措施。

4、增大预压密实度

通过对碾压混凝土路面成型机理和摊铺机性能的试验和分析,提出了保证摊铺后预压密实度85%以上的摊铺机(尤其是熨平板)选型要求和熨平板工作参数的选用原则。

5、保证碾压的均匀性

通过理论分析和现场试验,从选择合适的压路机型号与参数(自重10t～12t,振频30Hz以上、振幅1mm以下)、适宜的碾压工作段长度、碾压次序与工艺参数等方面提出了保证碾压均匀性的关键技术。

(2)、抗滑技术

以前由于路面平整度问题一直没有得到很好解决,碾压混凝土路面一直停留在低速交通阶段,路面防滑问题相应不很突出。但是要使碾压混凝土路面应用于高等级公路,抗滑问题是必须解决的一项关键技术。

为了解决碾压混凝土路面抗滑这一关键技术,“八五”攻关中对自然、洒水加速、缓凝、嵌压、硬性刻槽等抗滑处理方法进行了施工方便性、施工经济性的比较,并对各种抗滑处理方法路面抗滑能力的衰变规律进行了观测。结果表明,采用缓凝法和硬性刻槽法可使竣工时路面构造深度达到规定满足要求。课题组在对表面构造修筑工艺和解决微观构造的技术措施深入研究的基础上提出了碾压混凝土路面的抗滑处理原则:

1、对于高速公路和一级公路,应采用缓凝法或硬性刻槽法进行表面处理,以形成要求的路表宏观构造。当粗集料抗磨光能力达不到现行规范要求时,需做抗滑表层(一次摊铺碾压成型)。

2、对于其它等级的公路,可不作任何处理,依靠通车后行车的作用逐渐形成宏观构造,必要时可采取限速研磨措施,加速进程。

采用上述研究成果,基本可以解决碾压混凝土路面的抗滑问题。

(3)、接缝技术

碾压混凝土路面由于在材料、施工工艺上与普通混凝土有一定差异,因此在接缝设计及施工上亦有其特殊性。“八五”攻关过程中进行了室内试验、理论分析和现场试验等,提出了碾压混凝土路面从接缝设置原则到施工工艺的成套技术,并在以下两方面取得了突破性进展:

1、采用碾压混凝土材料的有关参数和路面板的有关指标,对碾压混凝土路面板的温缩应力、温度翘曲应力、干缩应力及荷载应力进行了计算,并结合试验路的观测结果,研究提出了全厚式碾压混凝土路面缩缝间距的建议值为6m～8m。

2、在不破坏摊铺机结构的情况下,研制出纵缝拉杆设置装置,解决了全厚式碾压混凝土路面无法设置拉杆的世界性难题。

应用上述接缝设计和施工技术,基本上可解决碾压混凝土路面的接缝问题。

(4)、其他配套技术

除上述关键技术外,在碾压混凝土材料试验方法、配合比设计方法、材料物理力学性能、外加剂和粉煤灰应用技术、施工质量检测等方面也已形成了一系列配套技术。

我国已具备发展碾压混凝土路面的设备条件和施工技术条件。可以预料,在我国高等级公路迅速发展、优质路用沥青匮乏、水泥资源丰富(1996年产量达4.5亿t)的形势下,碾压混凝土路面施工成套技术作为修筑水泥混凝土路面的一种新的技术途径,将具有良好的推广应用前景。

参考文献:

[1] 牛开民,等.高等级公路碾压混凝土路面施工技术的研究[R] .国家"八五"重点项目(攻关)专题总报告,1996.

[2]高等级公路碾压混凝土路面施工成套技术的研究(课题总报告).1996,2

[3]高等级公路碾压混凝土路面施工技术指南(课题共用分报告).1996,2