董海鵬

(石家莊市西柏坡高速公路管理處)

1 級(jí)配碎石作為底基層對(duì)混凝土路面結(jié)構(gòu)性能的提高

1.1 國(guó)內(nèi)規(guī)范規(guī)定以及國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況

《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》4.3.7 條規(guī)定基層下設(shè)置底基層時(shí)，底基層優(yōu)先采用級(jí)配粒料，并且規(guī)定級(jí)配粒料的厚度為150 ～200 mm。在我國(guó)南方特別是廣西公路建設(shè)中，廣泛使用級(jí)配碎石作為混凝土路面的底基層。特別是在地基情況不好，高填方路段級(jí)配碎石基層做到了40 cm厚。張石高速公路復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)中，底基層也采用了20 cm的級(jí)配碎石。

1.2 級(jí)配碎石在石家莊市西出市口工程中的應(yīng)用

級(jí)配碎石用于冬季施工的石家莊市西出市口工程中有以下幾個(gè)理由:一是該層能有效的緩解路基的差異沉降，改善整個(gè)路面結(jié)構(gòu)層的受力狀態(tài)。二是石家莊市西出市口工程原路面結(jié)構(gòu)為15 cm 石灰土+18 cm 二灰碎石+18 cm 水穩(wěn)碎石+24 cm 水泥面，正處于冬季施工，石灰土層施工完成能馬上做上層，以上基層覆蓋來(lái)進(jìn)行保溫，不影響石灰土強(qiáng)度的形成，可是18 cm 二灰碎石規(guī)范規(guī)定，必須在14 ～28 d內(nèi)取芯樣以驗(yàn)收其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，取樣完成后才能做上基層。保溫的時(shí)間太長(zhǎng)，費(fèi)用花費(fèi)太大，并且三層連續(xù)的半剛性基層作為混凝土路面的基層也不是優(yōu)化的結(jié)構(gòu)。為此將二灰碎改為級(jí)配碎石，對(duì)其路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。級(jí)配碎石是柔性基層，不用測(cè)定其強(qiáng)度，只要控制其級(jí)配和彎沉值即可，所以級(jí)配碎石基層非常適合冬季施工。

2 混凝土路面所有縮縫設(shè)置傳力桿對(duì)結(jié)構(gòu)性能的提高

2.1 混凝土路面縮縫設(shè)置傳力桿的原因

我國(guó)絕大部分混凝土路面的橫向縮縫均未設(shè)傳力桿。不設(shè)的原因是施工不便，但接縫是混凝土里面的最薄弱處。(1)唧泥和錯(cuò)臺(tái)病害，除了基層不耐沖刷外，接縫傳接能力差也是一個(gè)重要原因;(2)在出現(xiàn)唧泥后無(wú)傳力桿的接縫由于板邊撓度大而容易迅速產(chǎn)生板塊斷裂;(3)接縫無(wú)傳力桿的舊混凝土面層在考慮設(shè)置瀝青加鋪層時(shí)，往往會(huì)因接縫傳接能力差，易產(chǎn)生反射裂縫而不得不加大加鋪層的厚度。

2.2 所有縮縫設(shè)置傳力桿在石家莊市出市口工程中的應(yīng)用

在本工程第二合同段內(nèi)所有縮縫加了傳力桿，縮縫設(shè)置傳力桿的混凝土路面板間的傳荷能力高于縮縫不設(shè)傳力桿的混凝土板。隨著通車時(shí)間的增加，車輛荷載的反復(fù)作用下，這種差別會(huì)越來(lái)越明顯的，混凝土路面的耐久性會(huì)出現(xiàn)很大的區(qū)別。

混凝土路面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化不僅僅是針對(duì)冬季施工來(lái)說(shuō)，對(duì)于普遍的混凝土路面的施工，我們也應(yīng)該進(jìn)行考慮。

3 水泥混凝土路面的冬季施工措施

3.1 措施一:覆蓋保溫

混凝土受凍臨界抗折強(qiáng)度為1.0 MPa，抗折強(qiáng)度7.0 MPa。在混凝土達(dá)到受凍臨界強(qiáng)度之前，要防止混凝土受凍。我們?cè)谑┕ぶ胁捎昧松w泡沫板+黑塑料布+草杉的方法進(jìn)行保溫，用這種方法進(jìn)行保溫的效果非常好。用此方法不僅能起到保溫效果，還能很好的阻止水泥混凝土的水化產(chǎn)生的熱量散失。

3.2 措施二:摻加防凍劑

選用的防凍劑有兩個(gè)方面的作用:一方面作用是降低混凝土的冰點(diǎn)，防止混凝土初期養(yǎng)護(hù)階段遭受凍害;另一方面，防凍劑有很低的共溶溫度，可直接與水泥水化反應(yīng)，加速混凝土凝結(jié)硬化，有利于混凝土強(qiáng)度的發(fā)展。混凝土受凍臨界抗折強(qiáng)度為1.0 MPa，抗折強(qiáng)度7.0 MPa。那么，多長(zhǎng)時(shí)間混凝土能達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度呢?傅智在《水泥混凝路面滑模施工技術(shù)》書中作了試驗(yàn)，表明覆蓋達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間為在不摻防凍劑時(shí)，達(dá)到抗凍臨界抗折強(qiáng)度需要約8 ～9 d;防凍劑摻量在2%時(shí)，大致需要5 ～6 d;當(dāng)防凍劑摻量為5%時(shí)，大致在3 ～4 d。因此，為了使混凝土盡快達(dá)到臨界抗折強(qiáng)度，我們?cè)诨炷恋呐浜媳戎袚郊?%的防凍劑。

3.3 措施三:增加水泥用量

冬季施工增加水泥用量，其理由有以下四點(diǎn):一是同種同標(biāo)號(hào)的水泥，單位水泥用量較大時(shí)，混凝土溫升較高，有利于在負(fù)溫條件下，混凝土抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng);同種不同標(biāo)號(hào)的水泥，高標(biāo)號(hào)水泥發(fā)熱量大，相同強(qiáng)度時(shí)，單位水泥用量較小，發(fā)熱量小，所以應(yīng)優(yōu)選用量大，發(fā)熱量高的低標(biāo)號(hào)水泥。二是在水泥用量較高保持相同混凝土工作性時(shí)，水灰比較小，有利于強(qiáng)度提高和抗凍。三是所有防凍劑、減水劑及引氣劑用量均以水泥用量為基數(shù)，當(dāng)水泥用量較大時(shí)，這些外加劑的總用量也增大，有利于混凝土防凍、蓄熱保溫。四是采用較高用量的水泥對(duì)抗折強(qiáng)度的保證率較高。施工過(guò)程中要根據(jù)氣溫的高低通過(guò)試驗(yàn)來(lái)最終確定混凝土配合比。本試驗(yàn)路采用的混凝土配合比是水泥用量385 kg/m3，水灰比0.44，加入防凍劑3%，引氣劑0.8/m3。

3.4 措施四:將水加熱

(1)在一般配合比條件下，水泥混凝土路面攤鋪后，表面結(jié)冰的溫度為－3 ℃，低于此溫度應(yīng)采用加防凍劑等抗冰措施。

(2)防凍劑有明顯降低新拌混凝土結(jié)冰點(diǎn)的作用，并隨著劑量增大，降低冰點(diǎn)的作用越顯著，防冰劑摻量在5%時(shí)，新拌混凝土的結(jié)冰溫度在－10 ～ －9 ℃，不會(huì)造成混凝土路面結(jié)冰受害。

(3)防凍劑摻量不同，混凝土達(dá)到抗凍臨界抗折強(qiáng)度1 MPa的時(shí)間也不同，為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，重規(guī)定撤除保溫覆蓋的抗折強(qiáng)度不小于2 MPa。

(4)通過(guò)混凝土配合比優(yōu)選，推薦水泥用量385 kg/m3，水灰比0.44，砂率33%，摻有引氣劑0.8/萬(wàn)，防凍劑3%。采用雙層或三層覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)措施。

冬季施工水泥混凝土路面的技術(shù)方法肯定不局限于上述研究的一種方法，如加熱砂石料方法，路面加熱保濕法，紅外線蓄熱法等等。但由于這些方法往往需要特殊的技術(shù)、設(shè)備和資金投入，較難在野外施工的水泥混凝土路面工程中采用。

4 實(shí)施效果

(1)研究了級(jí)配碎石作為底基層的水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)性能的提高;(2)研究了混凝土路面所用縮縫設(shè)置傳力桿對(duì)路面結(jié)構(gòu)性能的提高，可經(jīng)受更長(zhǎng)時(shí)間的車輛荷載作用;(3)對(duì)混凝土冬季施工提供了一整套系統(tǒng)的從選材到保溫養(yǎng)生的施工措施和工藝過(guò)程。

以上實(shí)施效果對(duì)今后在石家莊境內(nèi)的水泥混凝土路面的冬季施工提供了可靠的實(shí)踐依據(jù)，可將公路建設(shè)的施工期大大增長(zhǎng)?？蔀槲覈?guó)北方其他地區(qū)低溫施工中提供有價(jià)值的實(shí)踐參考，通過(guò)推廣將會(huì)極大促進(jìn)我國(guó)公路交通建設(shè)，特別是北方地區(qū)的公路交通建設(shè)，有利于提高我國(guó)的水泥混凝土路面在低溫條件下的研究發(fā)展。

［1］公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D40 －2002)［S］.

［2］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D540 －2006)［S］.

［3］公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程(JTG E30 －2005)［S］.

［4］公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范(JTG F30 －2003)［S］.

［5］公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 034 －2000)［S］.