郝朝旭

（山西路橋集團(tuán)國(guó)際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

作為一種高等級(jí)路面結(jié)構(gòu)形式，水泥混凝土路面在國(guó)內(nèi)外道路交通領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在我國(guó)目前已建成通車(chē)的等級(jí)道路中，水泥混凝土路面（以下簡(jiǎn)稱水泥路面）約占15%左右，而大量建設(shè)等級(jí)較低的縣鄉(xiāng)和村鎮(zhèn)道路絕大多數(shù)為水泥路面。為了保證施工質(zhì)量，水泥路面的鋪筑基本采用機(jī)械化和半機(jī)械化作業(yè)兩種方式完成，前者的鋪設(shè)機(jī)械以具有自動(dòng)找平裝置的滑模式攤鋪機(jī)或軌道式攤鋪機(jī)為代表，主要完成高等級(jí)路面，尤其是高速公路水泥路面的攤鋪工序；后者以單滾或雙滾攤鋪裝置輔以人工完成路面的鋪設(shè)，主要用于其他等級(jí)較低路面的施工。隨著我國(guó)道路交通事業(yè)的快速發(fā)展，特別是大交通流、車(chē)輛重載和高速交通時(shí)代的到來(lái)，對(duì)道路的建設(shè)等級(jí)和施工質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，重視和不斷推進(jìn)水泥路面的建設(shè)質(zhì)量是十分必要的。

1 水泥混凝土路面的基本特征和優(yōu)劣分析

與瀝青混凝土路面相較，水泥混凝土路面具有受力均勻且具有更大的承壓能力，但也有某些較為明顯的弱勢(shì)，特別是：

a）剛性板塊結(jié)構(gòu)對(duì)面層上部車(chē)輛的振動(dòng)荷載基本沒(méi)有吸收作用，使得在水泥路面行車(chē)振動(dòng)較大。

b）水泥路面自身難以形成抗滑構(gòu)造，所以必須在攤鋪工藝的最后加設(shè)抗滑構(gòu)造制作工序（橫向拉毛）。但這種路面人工抗滑構(gòu)造在長(zhǎng)期的車(chē)輛磨耗下難以持久[1]，而重新制作抗滑構(gòu)造施工工程成本很高，且目前抗滑構(gòu)造的重新制作工藝和相關(guān)設(shè)備在國(guó)際范圍內(nèi)尚未成熟。

c）剛性路面的面層級(jí)配材料中礦料的粒徑差別較大，在混合料的轉(zhuǎn)運(yùn)和攤鋪時(shí)容易造成材料的離析，不僅影響路面的整體強(qiáng)度，而且路面表層的平整度難以保證。

有鑒于這些問(wèn)題，水泥路面在高等級(jí)道路，特別是高速公路的應(yīng)用規(guī)模受到一定的影響，為了解決這些問(wèn)題，在水泥混合料的制作、轉(zhuǎn)運(yùn)、攤鋪、壓實(shí)和后期養(yǎng)生諸工序必須特別注意施工質(zhì)量，并有的放矢地對(duì)現(xiàn)行作業(yè)工藝和方法進(jìn)行必要的改進(jìn)和優(yōu)化。

2 混凝土材料制備

混凝土的制備包括配料（包括試拌）和拌合兩個(gè)主要工序。每個(gè)工序都必須按照規(guī)定程序進(jìn)行，并特別注意下述要點(diǎn)：

a）混凝土的制備通常采用連續(xù)作業(yè)式拌合機(jī)完成。作業(yè)前，應(yīng)對(duì)拌合機(jī)上料部分各點(diǎn)的配料稱量裝置進(jìn)行標(biāo)定并進(jìn)行試拌，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（即達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)要求的材料級(jí)配誤差范圍）后才能開(kāi)始正式作業(yè)。筆者所在的山西省及我國(guó)北方大部處于四季分明的溫帶地區(qū)，道路工程施工往往帶有明顯的季節(jié)性作業(yè)特點(diǎn)。冬初至來(lái)年春末的非施工時(shí)間較長(zhǎng)，道路施工設(shè)備在閑置期期間基本處于封存狀態(tài)，因此在施工開(kāi)始前應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)是十分必要的。對(duì)設(shè)備稱量裝置進(jìn)行標(biāo)定并進(jìn)行試拌不僅能夠規(guī)范拌合質(zhì)量，也是對(duì)拌合機(jī)能否正常作業(yè)進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)。

b）混凝土拌合過(guò)程中按規(guī)定的頻率檢驗(yàn)相關(guān)參數(shù)（如坍落度、坍落度損失以及含氣量等），并制作混凝土試件以便對(duì)其各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

c）為保證混凝土拌合物足夠均勻，應(yīng)對(duì)拌合物的拌合時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。顯然，拌合時(shí)間過(guò)短會(huì)降低混凝土的均勻性，而拌合時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低拌合機(jī)的作業(yè)效率。圖1是在標(biāo)準(zhǔn)工況下拌合時(shí)間與拌合均勻度的關(guān)系。顯然，拌合均勻度的高低與拌合時(shí)間成正比，但在持續(xù)拌合45 s之后，均勻度的增加程度明顯減慢。

圖1 材料拌合的均勻性與拌合時(shí)間的關(guān)系

顯然，拌合時(shí)間的優(yōu)化原則是在保證拌合材料的充分混合和具備必要的材料穩(wěn)定性（保證必要的拌合時(shí)間是主要計(jì)算參數(shù)之一）前提下，盡可能縮短拌合時(shí)間，以保證必要的作業(yè)效率。

3 混凝土材料的運(yùn)輸

水泥混凝土路面的攤鋪?zhàn)鳂I(yè)與瀝青混凝土路面作業(yè)有所不同，其中有關(guān)混凝土材料的運(yùn)輸要求是其中之一。為了達(dá)到和保證瀝青混凝土攤鋪機(jī)的上料高度和作業(yè)的連續(xù)性，要求運(yùn)輸車(chē)輛具有15 t以上的單車(chē)運(yùn)載量和較高的卸載高度（與攤鋪機(jī)的受料高度相匹配），而水泥混凝土路面的攤鋪并無(wú)此類(lèi)嚴(yán)格要求，但為保證施工質(zhì)量，下述技術(shù)條件應(yīng)予考慮。

a）采用較大運(yùn)載量的材料運(yùn)輸車(chē)輛（通常應(yīng)大于等于15 t）對(duì)于提高攤鋪機(jī)的作業(yè)效率是必要的。同時(shí)，較大載量的運(yùn)輸車(chē)輛使得路面攤鋪?zhàn)鳂I(yè)更為連續(xù)和均勻，這對(duì)于提高道路攤鋪的平整度具有重要意義。

b）運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)槽平面不應(yīng)過(guò)低（從拌合機(jī)向運(yùn)輸車(chē)輛上料時(shí)，自卸料斗的底部與車(chē)槽平面之間的落差應(yīng)小于等于2 000 mm）且應(yīng)在行駛時(shí)盡量減少顛簸，二者對(duì)于減少材料的離析是十分重要的。

c）混凝土材料的制備基地與攤鋪機(jī)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不應(yīng)過(guò)遠(yuǎn)，因?yàn)檩^大的運(yùn)距不僅會(huì)加速材料的離析，而且會(huì)使材料的額定含水量降低。有鑒于此，在運(yùn)輸車(chē)輛的車(chē)槽頂部加設(shè)篷布是必要的。

4 混凝土材料的攤鋪

目前高等級(jí)水泥路面的攤鋪均采用滑模攤鋪機(jī)完成。為保證攤鋪質(zhì)量，必須遵守下列技術(shù)要點(diǎn)。

4.1 攤鋪速度

合理的作業(yè)速度關(guān)系到材料的均勻性和表面平整度，因此滑模攤鋪機(jī)作業(yè)時(shí)必須保持連續(xù)且勻速行進(jìn)，其作業(yè)速度主要與作業(yè)厚度有關(guān)且呈反比，其關(guān)系可見(jiàn)式（1）：

式中：Vt為攤鋪速度的優(yōu)化值，m/min；k為優(yōu)化系數(shù)，見(jiàn)表1；V0為平均速度，可取1.5 m/min。

表1 優(yōu)化系數(shù)k的取值

4.2 振搗頻率

滑模攤鋪機(jī)正常作業(yè)時(shí)的振搗頻率應(yīng)保持在9 000 r/min左右，但遇到混凝土的稠度明顯變化時(shí)應(yīng)對(duì)振搗頻率和攤鋪速度相應(yīng)調(diào)整。其調(diào)整值見(jiàn)表2。

表2 振搗頻率的取值

4.3 縱坡較大路面時(shí)的作業(yè)

路面攤鋪如果遇到縱坡較大的路面時(shí)，在上坡前應(yīng)對(duì)擠壓底板前仰角進(jìn)行小化調(diào)整，下坡時(shí)對(duì)前仰角進(jìn)行大化調(diào)整，其調(diào)整幅度均不得大于原仰角角度值的±10%。

5 攤鋪機(jī)作業(yè)結(jié)束后的路面抗滑槽刻制、養(yǎng)生和切縫

如本文前述，水泥混凝土路面的抗滑構(gòu)造的制作和保持一直是這種路面的弱點(diǎn)之一。有鑒于此，建議對(duì)攤鋪機(jī)作業(yè)結(jié)束而路面強(qiáng)度尚未形成時(shí)的抗滑槽刻制（俗稱路面拉毛）的幾何參數(shù)進(jìn)行必要的優(yōu)化，即刻槽深度取2.5～3.5 mm、槽間距為15～20 mm、槽寬為5～5.5 mm為宜，如此可有效提高抗滑構(gòu)造的使用壽命。

只有經(jīng)過(guò)一定時(shí)間（與當(dāng)?shù)販囟群蜐穸扔嘘P(guān)）的養(yǎng)生，水泥路面才能形成設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度和承載能力，并有效防止路面干縮裂縫的產(chǎn)生。常用養(yǎng)生方法是灑水并輔以控制水分蒸發(fā)的塑料薄膜或者草袋覆蓋等完成[2]。在正常情況下，每天應(yīng)在上部以噴淋方式灑水不低于4次。

為有效避免路面初期斷板的發(fā)生，當(dāng)混凝土面層的抗壓強(qiáng)度達(dá)到8～9 MPa時(shí) 應(yīng)及時(shí)進(jìn)行切縫作業(yè)，切縫厚度以5～6 mm為好，且切縫深度應(yīng)大于等于1/5板厚。

6 總結(jié)

對(duì)水泥混凝土路面機(jī)械施工各工序的工作參數(shù)進(jìn)行探討和優(yōu)化，對(duì)于保證和提高道路施工質(zhì)量具有重要意義。水泥路面的施工質(zhì)量涉及范圍較廣，只有重視和做好從材料準(zhǔn)備到攤鋪養(yǎng)生各工序的質(zhì)量保證工作，才能充分發(fā)揮水泥混凝土路面的優(yōu)勢(shì)，規(guī)避其弱勢(shì)，保證其在道路交通事業(yè)中的服務(wù)效果和使用壽命。