水泥混凝土路面施工质量控制初探

2010-08-15侴金贵

赤峰学院学报·自然科学版 2010年3期

关键词：平整度摊铺路面

侴金贵

（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰 024000）

水泥混凝土路面施工质量控制初探

侴金贵

（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰 024000）

水泥混凝土路面作为高级路面的重要形式之一，愈来愈得到广泛的应用.水泥混凝土路面具有强度高、经久耐用、养护费用低等优点.然而，就全国水泥混凝土路面使用状况而言，仍存在许多问题.如原材料问题、施工经验的不足及养护的不重视，使许多水泥混凝土路面或出现了结构性的损坏，或表现为功能性的缺陷，出现了早期病害等问题，严重公路使用质量.

水泥混凝土路面；施工；质量；控制

近几年，随着我国公路建设的不断发展，公道路施工工艺和技术进步也大有发展，对公路工程施工质量也逐步有所重视.影响道路质量的因素很多，有设计方面因素、有建材的品质因素，有施工的因素，而施工质量又与施工人员的责任心、技术素质，以及操作机械、施工工艺等有关.

水泥混凝土路面,是一种高级路面,它不但要求有很高的强度,而且要求有好的平整度、耐磨性和良好的粗糙度.随着水泥混凝土路面在高等级道路中的普遍应用,为了铺筑坚实、平整、稳定、耐久而且抗滑性良好的路面结构在施工中必须严格控制各施工质量指标.

水泥混凝土路面施工的质量控制是一个系统工程,包括原材料、施工机械、施工管理水平、天气变化、辅助作业班组工人熟练程度和各类机车手的操作水平等等,它们都会对施工质量产生直接的影响.保证和控制施工质量的根本措施是过程的控制和检查,《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)对施工过程的质量控制、检查给予了充分的重视,明确了控制、检测的项次,水泥混凝土路面施工质量只有严格按照这些明确的手段和方法进行检测和控制才能实现本文对水泥混凝土路面的常见质量病害、施工质量影响因素进行分析，提出一些水泥混凝土路面施工质量控制措施.

1 水泥混凝土道路的结构及要求

要控制施工首先要了解水泥混凝土道路的结构，水泥混凝土路面在构成上一般分为路基、垫层、基层和混凝上面板.路基是道路的重要组成部分，它是路面的基础.因此，路基的密实、均匀、稳定及排水是路基设计、施工时必须妥善处理和解决的问题.在路基水温状况不良的路段上，路基与基层之间加设垫层，可改善土基的湿度和温度状况，保证混凝上板和基层强度稳定性及抗冻胀能力，扩散由基层传来的荷载应力，减小土基的应力和变形.在混凝上板下修筑基层，提高基础的综合回弹模量，可以保证混凝上路面整体强度、延长路面使用寿命.要求基层应具有足够的强度和稳定性、断面正确、表面平整.混凝上面板的弯拉强度应满足设计要求，表面平整、耐磨、抗滑.表面平整主要是为了行车舒适、耐磨.抗滑主要是为了防止试车打滑，以便行车安全.

2 水泥混凝土路面常见问题

（1）施工期水泥混凝土路面的开裂、断板、错台.

（2）通车后的错台、断板.

（3）水泥混凝土路面的平整度差，噪音高.

（4）水泥混凝土路面表面出现空洞、脱皮露骨.

3 路面质量控制必须依据的质量检验规定

3.1 原材料的质量检验

水泥混凝土路面原材料的路用品质对路面质量有决定性的影响，这些检验项目是控制原材料质量指标要求所必需的.混凝土拌和物的质量直接关系到路面的弯拉强度、平整度等关键技术指标.拌和物应均匀一致,有离析、外加剂成团或其他非均质现象的拌和物严禁用于路面摊铺.拌和物的坍落度最大允许偏差为±10mm,拌和坍落度应为最适宜摊铺的坍落度值和当时气温下运输坍落度损失值之和.

3.2 混凝土路面的质量检验

施工单位应随时对水泥混凝土路面的施工质量进行自检.当施工监督人员发现异常情况,应加大检测频率,找出原因,及时处理.高速公路、一级公路应利用计算机实行动态质量管理,并宜按照规范附录的规定进行.每台搅拌楼所生产的拌和物,除应满足所用施工机械的可摊铺性外,还应着重控制拌和物的匀质性和各质量参数的稳定性.混凝土路面的平整度、弯拉强度和板厚三大关键质量指标的自检要求应符合相应规定.用3m直尺检测平整度作为施工过程中质量控制检测项目,用平整度仪检测动态平整度作为二级及二级以上公路交工验收时工程质量的评定依据，平整度应符合规范相关规定.应在面层摊铺前通过基准线或模板严格控制板厚,检验标准是行车道横坡低侧面板厚度和厚度平均值两项指标均应满足设计厚度允许偏差,同时板厚统计变异系数应符合设计规定.混凝土板厚是保证使用寿命的基本指标，混凝土路面板厚主要靠加强检测和提高基层平整度来控制.混凝土浇筑以后，在振捣过程中如果发生模板沉陷或倾斜，面板平整度差等现象，说明实际板厚度可能不合格，因此，还要钻孔取样，最终确定实际板厚的合格率.

4 施工质量控制措施

如何进一步提高水泥混凝土路面的施工质量，减少或杜绝常见病害的发生，提高行车的舒适性，是每位工程技术人员十分关注的问题.路面质量控制包括：材料的选配，混合料的拌和、摊铺与碾压方面的要求.

4.1 严格控制路面原材料的质量

水泥混凝上路面结构层是以水泥与水合成的水泥浆为结合料、碎(砾)石为骨料、砂为填充料，经拌和、摊铺、压实和养生而成的.由于路面结构层同受到车轮荷载和自然因素的综合作用，则要求混凝土材料必须具有较高的强度、抗磨性、耐冻性(寒冷地带)以及尽可能低的膨胀系数和弹性模量.为此，应对路面混凝土及其组成材料提出一定的要求，并确定合适的配合比例.

水泥的质量控制.应考虑道路等级、工期、铺筑时间、施工方法及经济性等因素，原则上应采用抗折强度高、耐疲劳、干缩小、耐磨性和抗冻性好的水泥；水泥进场时，应严格检查生产厂家的水泥产品化验资料(报告单)，并对其品种、标号、包装、数量、出厂日期等进行检查，看是否能满足各项路用指标；在现场进行水泥细度、凝结时间、体积安定性、强度抽检试验，特别是安定性指标必须进行抽检；对施工中所用的水泥必须经该地区有资质的试验室复验合格后方可使用；不同标号、厂牌、品种、出厂日期的水泥，不得混合堆放，严禁混合使用；出厂期超过三个月或受潮的水泥，必须经过试验，按其试验结果决定正常使用或降级使用，已经结块变质的水泥不得使用；混凝土路面施工中应尽量选用同一厂家在同一时期生产的同一标号水泥.

骨料的质量控制.施工中，水泥混凝土路面的最大粒径应根据具体施工要求决定，使用碎石时，应采用30mm；使用砾石时，应采用20mm；同时使用优良的级配，严格限制针片状颗粒的含量，粗骨料中薄片状及长针状颗粒应控制在15%以内 (细骨料可不加限制)；骨料的强度要符合质量要求，粗骨料的强度应高于混凝土标号的1.5倍，其压碎值不宜大于20%；严格控制集料中的含泥土(石粉)量；砾石料要采取高压水冲洗等措施，而且不允许露天堆放，砂石料与水泥一样，在施工现场必须罐装，不允许有任何污染.

4.2 优化水泥混凝土配合比设计

水泥混凝土配合比的设计和优化是滑模摊铺路面的关键技术，配合比设计时除满足水泥混凝土路面的物理力学指标外，重要的是考虑混凝土的工作性和经济性.因此对以下几方面的内容要特别注意.

减水剂的选用.要配制出高抗弯拉强度、耐久性好的混凝土配合比，就要求混凝土的水灰比较小，因此必须采用高效减水剂，保证混凝土较好的工作性.

矿料级配的组成原则.砂率的选用由于有比较成功的实践经验，目前的理论和经验数据比较成熟，容易选定.但粗集料一般要采用两级配集料进行掺配，由于粗集料加工的现状不理想，确定一个相对合理的掺配系数是极其重要的.根据笔者的经验以及查阅相关资料，粗集料组成为最优曲线并略偏粗更有利于路面平整度的控制及抗弯拉强度的提高.另外，粗集料的含泥量一般不大于1%，砂的含泥量不大于2%，否则将严重影响路面的抗折强度和增大干缩变形.

水泥、粉煤灰的路用品质要求.在配合比设计前，对水泥的路用品质进行检测，如发现问题，及时与厂家进行协商和探讨，调整水泥的组分，确保水泥品质的完全合格.粉煤灰则必须达到二级以上，对每车材料必须进行检测后才能入罐，否则三级以上的粉煤灰对路面的危害极大.

4.3 水泥混凝土路面的施工质量控制

水泥混凝土拌和质量控制直接影响混凝土的内在质量，要预防混凝土路面断板，就要切实把好施工质量关.混合料的拌和质量控制主要包括配合比控制、材料控制几方面.

严格控制混合料组成配合比，在施工中要经常检查骨料的级配是否与原试验级配相符，并及时调整施工配合比.同时还要检查含泥量，使其不能超标.而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，在其交界结合处由于收缩率或受热膨胀率不同，容易形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比.

严格把住材料关.材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害.混凝土的运输.为保证混凝土的工作性，在运输中应考虑蒸发失水和水化失水.混凝土拌和物从搅拌机出料后，送至铺筑地点进行摊铺、振捣、做面，直至浇筑完毕的允许最长时间，由试验室根据水泥初凝时间及施工气温确定，若时问超过限值，或者在夏天铺筑路面时，应使用缓凝剂.混凝土运输时，车厢底板及四周应密封，以免漏浆，装载混凝土不要过满.天热时为防止砼中水分蒸发，车厢上可以覆盖帐布.

认真细致地做好试验路段.摊铺水泥混凝土路面试验路段分为试拌和试铺两阶段，通过试验路段的试验应达到下述目的.试验段在与施工条件等同的条件下实施，通过在指定工作段先试验性地组织施工、测算、总结，得出所有必需的工作参数和施工经验，用以指导正式生产.

在路面摊铺前，做好各项准备工作.一是对基层进行清扫、修补.对破损的基层采用高标号的水泥砂浆修补平整密实，对基层裂缝则进行清缝后灌入沥青并在表面粘贴不窄于1米宽的单层油毡，防止路面反射裂缝的出现；二是准备好摊铺机行走的基线，确保基线平滑顺适，逐桩检查板厚，并对板厚不合适的位置进行基线微调；三是对胀缝、钢筋补强位置进行预先标识并提前到位，不因钢筋的安装影响摊铺机的连续作业.摊铺时的松散混凝土，应略高过模板顶面.施工时浇筑摊铺间歇时间不得过长，一般不应超过1h，因故停工在1h以内，可将已捣实的混凝土表面用麻袋盖上，等恢复工作时将此混凝土耙松，再继续铺筑，如停止1h以上时，应作施工缝处理.根据天气情况，如温度、风速等，对混凝土的出厂坍落度进行微调，确保机前混合料的均匀，根据运距的变化，微调减水剂及水灰比，使混凝土的工作性得到保障.摊铺机在开工前，应调整好振动捧，抹平板等的位置，校核摊铺机的仰角及平面位置等.振捣混凝土混合料时，先用插入式振捣器在模板边缘角隅等平板振捣器振捣不到之处振一次，同一位置不宜少于20s.插入式振捣器移动间距不宜大于其作用半径的1.5倍，其至模板的距离不应大于其作用半径的0.5倍，并应避免碰撞模板和钢筋..施工时，控制振捣仓的料位及机前的料位，并控制行进速度，不宜过快.太快则工人的修边速度跟不上，拉杆插入的位置不太准确，且机手对前、后的照顾易出现瑕疵，一般以1.0～1.5米/分钟为宜.另外，根据施工后的路面情况，及时调整摊铺机的振动频率.对不平之处，及时铺以人工补填找平.补填时应用较细的混合料原浆，牵引绳不可过短，以减少振动梁底部的倾斜，振动梁底面要保持平直.最后再用平直的滚杠进一步滚柔表面，使表面进一步提浆并调匀.路面施工后，及时喷洒养护剂，根据天气情况（温度、风速、湿度等）确定养护剂的喷洒遍数、浓度.路面切缝后，采用保湿养护膜或薄膜覆盖养生.养生28天后，开放交通.

施工缝：纵向施工缝需设置拉杆，模板上预留了圆孔以便穿过拉杆，先把拉杆长度对半大致稳住，混凝土浇筑振捣完后，校正拉杆位置.需要注意的是拉杆位置一定要安放准确.横向缩缝采用切缝法，合适的切缝时间应控制在混凝土获得足够的强度而收缩应力未超出其强度的范围内时进行，它随混凝土的组成和性质、施工时的气候条件等因素而变化，施工人员须根据经验进行试切后决定.先浇筑胀缝一侧混凝土，取走胀缝模板后，再浇另一侧混凝土，钢筋支架浇在混凝土内.压缝板条使用前应涂废机油或其它润滑油，在混凝土振捣后，先抽动一下，而后最迟在终凝前将压缝板条抽出，抽出时，用木板条压住两侧混凝土，然后轻轻抽出压缝板条，再用铁模板将两侧混凝土抹平整.一般在养护期满后要及时填封接缝，以防止泥砂等杂物进入缝内，填缝前须将缝内杂物清扫干净，并在干燥状态下进行，最好在浇灌填料前先用多孔柔性材料填塞缝底，然后再加填料，其高度夏天与板平齐，冬天稍低于板面.

4.4 提高路面平整度

水泥混凝土路面板的平整度，是使用质量的最重要指标.平整度高的路面，不但可以提高通过能力，提高经济效益，而且可以减少对面板的冲击力，从而可以延缓甚至避免错台，卿泥、断裂现象的发生.因而延长路面使用寿命.在水泥混凝土平整度指标的控制上，应做好收水抹面和表面拉毛；应严格控制水灰配合比，并要摊铺均匀；掌握最佳混凝土拌制时间，确保混合料中浆体分布均匀；振动棒的走向及布料厚度要明确控制，不允许把振动棒作为布料工程使用，振捣必须到位，防止漏振、过振；掌握真空脱水时间，避免造成中部和表层已达到塑性强度，边部和下层却仍是弹软状态，造成剩余水灰比分布不匀情况.

4.5 绘制施工质量管理图

为便于及时掌握并分析混凝上质量的变化情况，可将质量检查得到的各种指标，如水泥的标号、混凝上的水灰比、强度等，绘成质量管理图.这样可以及时发现问题，对加强混凝上的质量管理工作有很大帮助.质量管理图一般由样本平均值管理图和样本极差 (即样本中极大值与极小值之差)管理图组成.例如，绘制混凝上的强度管理图时，就是用横坐标表示按时间顺序测得的样本编号，用纵坐标分别表示样本强度平均值及样本极差，绘于图中.同时按要求绘出管理中心线、上控制界限和下控制界限，作为质量管理的标准.

5 影响路面质量控制的几个有关质量检验方面的实际问题

5.1 试验段施工

混凝土路面施工依然是一种具有很强“经验性”的作业，需要实践的结果来验证理论和参数的真实现状.规范提出：“高速公路、一级公路宜在主线路面以外进行试铺.”通常在准备工作充分的情况下,进行试验段作业的成功概率极大；另一方面，只有在主线上进行试验段摊铺，才体现出实际工程环境一致的真实质量结果，而主线外的作业永远是“模拟”施工，难有真正的说服力.

5.2 强度

随着水泥质量的提高,水泥的细度越来越细，这实际上带来了2个结果.一是可能增大的干缩裂缝；二是混凝土强度被进一步加强.发展路用水泥的原意是为了更好地使水泥适宜于水泥混凝土路面施工，但我们对其的认知程度尚局限于对铁铝酸四钙的取舍上，因为这一活性成份直接影响弯拉强度.在施工过程中，业主、监理和施工单位应从经验的角度,认真检测早期强度的发展状况，对于出现早期强度过高的现象，必须引起警惕，并采取必要措施控制早期强度发展过快的趋势.

高抗压强度并不等于高弯拉强度和高耐久性,在面板与基层强度不和谐(模量过大)时，在基层与面板之间的摩阻力过大(约束过大)时，在抗压强度过高导致混凝土脆性增大时，在摊铺宽度达到8.0m以上造成内部约束过大时，高抗压强度均可能导致降低耐久性能的后果.

路面混凝土弯拉强度的检验,无论采取哪种方式,均与路面有差异,无差异的是在路面板上切取的完全等同振捣及养护条件下的小梁.规范提出的标准试件、标准制作方式和标准养生条件是所有混凝土材料的基准弯拉强度,这是大家公认的基准强度值.首先保证基准强度不出问题,实际摊铺混凝土路面板上的真实强度是通过每公里每车道1个岩芯来检验的.弯拉强度不足时的返工命令,只能根据路面上每公里每车道加密到取3个岩芯的平均弯拉强度最终决定.

5.3 接缝的检验

水泥混凝土路面接缝质量控制接缝是水泥混凝土路面特有的薄弱环节，它是产生错台、卿泥和断裂病害的主要发源地，是影响路面平整度和传荷能力的主要因素.接缝施工质量对水泥混凝土路面的使用寿命影响很大，因此，必须引起重视.

缩缝缩缝分压缝、割缝2种形式.由于画线割缝是确保接缝处强度、平整度及接缝顺直的有效工艺，不但保持混凝土面板边角完好无损，线条平直美观，施工简易质量好，而且可以连续浇筑，加快施工进度，便于流水作业，又有利于应用真空脱水工艺.所以除一些交通量小的三、四级公路及其他道路上仍采用压缝形式外，其他绝大部分水泥混凝土路面均广泛采用割缝形式.提高割缝质量的关键是掌握最佳开割时间.过早开割，由于混凝土强度不足，容易引起上层砂浆蹦落，拉起碎石，缝槽不顺直；过迟开割将加快刀片磨损，增加造价、延误工期.特别是昼夜温差在15℃以上时，如不及时割缝，很容易引起断板.