胡娟　張永衛(wèi)　劉兵　武玉松　劉洪海

摘要：針對(duì)碾壓混凝土稠度控制問題，通過對(duì)拌和時(shí)間、含水率、放置時(shí)間對(duì)碾壓混凝土稠度的影響進(jìn)行試驗(yàn)研究，并與碾壓混凝土攤鋪、碾壓現(xiàn)場(chǎng)適宜的稠度范圍相結(jié)合，得出了碾壓混凝土施工中的稠度控制技術(shù)，為具體工程提高作業(yè)效率和施工質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；稠度測(cè)定；稠度控制；含水率

中圖分類號(hào)：U416.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： Consistency changing rule， which is affected by the mixing time， water content， transportation and waiting time， was found based on indoor test of roller compacted concrete. The consistency control technology for construction was given， combined with appropriate scope of consistency at the scene of roller compacted concrete paving and the characteristics of water supply system and the changes of water content in aggregate.

Key words： roller compacted concrete； consistency detection； consistency control； water content

0 引 言

半剛性基層瀝青路面占中國高速公路瀝青路面85%以上，是中國高速公路瀝青路面的主要結(jié)構(gòu)形式，但是半剛性基層存在水穩(wěn)定性差、易縮裂等缺點(diǎn)[1]。剛性基層以水泥混凝土、碾壓混凝土鋪筑，具有剛度大、強(qiáng)度高且耐久性好的特點(diǎn)，自1970年以來在國內(nèi)得到快速發(fā)展[2]。

水泥混凝土強(qiáng)度和穩(wěn)定性較高，但是存在水泥和水的用量大、施工速度慢的缺點(diǎn)，性價(jià)比低。碾壓混凝土是一種新型干硬性貧水泥混凝土，凝固前類似于水泥穩(wěn)定碎石混合料，凝固后其性能又與普通混凝土相似[3]。碾壓混凝土具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）水泥用量少，可降低工程造價(jià)，相比普通水泥混凝土節(jié)約水泥10%～30%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）由于其單位水泥和水用量少，所以干縮小、裂縫少。

（3）強(qiáng)度、剛度增長(zhǎng)快，可快速實(shí)現(xiàn)道路通行，且行車荷載作用對(duì)其損傷較小。

（4）可采用水穩(wěn)基層施工設(shè)備鋪筑，即采用穩(wěn)定土廠拌設(shè)備拌制混合料，面層攤鋪機(jī)攤鋪，振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振成型。

稠度是表征碾壓混凝土流動(dòng)性與和易性的指標(biāo)，用改進(jìn)VC值表示。稠度是影響其施工質(zhì)量的主要因素：稠度太高，振動(dòng)壓路機(jī)能量不足以使碾壓混凝土液化，會(huì)出現(xiàn)碾壓不實(shí)、路面強(qiáng)度降低等問題；稠度太低，壓實(shí)變形大，易出現(xiàn)波浪，平整度差，嚴(yán)重時(shí)壓路機(jī)會(huì)陷進(jìn)去。故改進(jìn)VC值對(duì)碾壓混凝土路面非常重要，需對(duì)影響稠度的因素進(jìn)行嚴(yán)格控制。本文結(jié)合實(shí)體工程，通過拌和時(shí)間、含水率與放置時(shí)間等試驗(yàn)，對(duì)碾壓混凝土的稠度進(jìn)行研究，并根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)適宜的稠度范圍，提出施工中的稠度控制技術(shù)。

1 碾壓混凝土稠度試驗(yàn)

1.1 稠度測(cè)定方法

由于碾壓混凝土拌和物屬于干硬性貧水泥混凝土，普通混凝土的稠度測(cè)定方法（坍落度儀法、維勃儀法）均不適用，目前用改進(jìn)VC法來評(píng)價(jià)碾壓混凝土的稠度。根據(jù)《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E30—2005）（以下簡(jiǎn)稱規(guī)程）中碾壓混凝土拌和物稠度測(cè)定辦法[4]，設(shè)備選用維勃稠度儀，工作頻率（50±3）Hz，振幅（0.5±0.1）mm，配重砝碼20 kg。稠度判定以圓盤下試樣“半圓面積”出漿為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)每批混合料取樣進(jìn)行2次試驗(yàn)，取2次試驗(yàn)結(jié)果的平均值作為最終結(jié)果。如果2次試驗(yàn)結(jié)果與平均值相差大于20%，那么試驗(yàn)結(jié)果無效，需要重新測(cè)定。

1.2 稠度變化試驗(yàn)

在影響碾壓混凝土稠度的因素中，選取施工設(shè)備和施工組織可以控制的因素研究稠度與拌和時(shí)間之間的關(guān)系、稠度與單位用水量之間的關(guān)系、稠度經(jīng)時(shí)的變化規(guī)律，再根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)需要的稠度范圍，確定拌和設(shè)備新拌碾壓混凝土控制稠度的材料參數(shù)和攪拌設(shè)備運(yùn)行參數(shù)。

1.2.1 拌和時(shí)間對(duì)稠度的影響

根據(jù)實(shí)體工程確定了實(shí)驗(yàn)室的材料配合比，當(dāng)碾壓混凝土含水率為6.0%和6.5%時(shí)，改變拌和時(shí)間，采用SJ-60型攪拌機(jī)拌和，每次取2份試樣測(cè)定改進(jìn)VC值，結(jié)果取平均值。圖1為試驗(yàn)用攪拌機(jī)，圖2為室內(nèi)稠度試驗(yàn)，表1為試驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖3為2種含水率下室內(nèi)拌和時(shí)間對(duì)稠度的影響曲線。

從圖3可以得出：攪拌設(shè)備拌制碾壓混凝土?xí)r，改進(jìn)VC值隨著拌和時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸降低。對(duì)于含水率為6.0%的碾壓混凝土，當(dāng)拌和時(shí)間到達(dá)80 s后改進(jìn)VC值趨于穩(wěn)定；對(duì)于含水率為6.5%的碾壓混凝土，當(dāng)拌和時(shí)間達(dá)到70 s后改進(jìn)VC值已趨于穩(wěn)定；碾壓混凝土含水率越大，其穩(wěn)定后的改進(jìn)VC值越小，改進(jìn)VC值隨拌和時(shí)間的變化幅度也越小。

1.2.2 含水率對(duì)稠度的影響

根據(jù)確定的碾壓混凝土配合比，改變含水率進(jìn)行拌和試驗(yàn)，每次取2份試樣測(cè)定改進(jìn)VC值，結(jié)果取其平均值。表2為含水量與稠度關(guān)系的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。圖4為含水率對(duì)稠度的影響曲線。

試驗(yàn)結(jié)果表明，拌和完成后，隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)，改進(jìn)VC值變大，碾壓混凝土?xí)饾u變稠，放置120 min時(shí)改進(jìn)VC值約增加10 s。造成稠度損失的原因主要有：水分被骨料進(jìn)一步吸收，水分蒸發(fā)和水泥的水化作用。這些原因雖然是不可避免的，但水分蒸發(fā)造成的稠度損失可以通過覆蓋混合料或縮短施工時(shí)間來減小。

2 施工中稠度控制技術(shù)

根據(jù)規(guī)程及實(shí)體工程試驗(yàn)段驗(yàn)證，攤鋪和碾壓現(xiàn)場(chǎng)的碾壓混凝土稠度值在35～45 s較為適宜。據(jù)此，攪拌設(shè)備出料口新拌碾壓混凝土的改進(jìn)VC值應(yīng)該為現(xiàn)場(chǎng)適宜的稠度減去運(yùn)輸過程中的經(jīng)時(shí)損失值。因此需要確定混合料從攪拌設(shè)備到攤鋪現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸時(shí)間以及運(yùn)輸車等待卸料的時(shí)間，然后根據(jù)稠度經(jīng)時(shí)損失曲線，確定稠度經(jīng)時(shí)損失值（改進(jìn)VC值增量），從而得到攪拌設(shè)備新拌碾壓混凝土適宜的改進(jìn)VC值。由于碾壓混凝土的稠度受單位用水量影響顯著，為保證混凝土質(zhì)量并使改進(jìn)VC值符合要求，需要準(zhǔn)確控制新拌混凝土的含水率。當(dāng)采用連續(xù)式穩(wěn)定土廠拌設(shè)備拌制碾壓混凝土?xí)r，對(duì)設(shè)備的供水系統(tǒng)加裝能與控制計(jì)算機(jī)通信的流量計(jì)，并進(jìn)行閉環(huán)控制；對(duì)供水系統(tǒng)進(jìn)行流量標(biāo)定，得到變頻水泵頻率與供水流量之間的對(duì)應(yīng)曲線，操作人員可結(jié)合生產(chǎn)配合比及粗、細(xì)集料的含水率確定設(shè)備供水量，根據(jù)該曲線確定變頻水泵頻率。

3 結(jié) 語

（1） 碾壓混凝土稠度（改進(jìn)VC值）對(duì)含水率特別敏感，含水率越高，稠度越??；新拌碾壓混凝土放置時(shí)間越長(zhǎng)，稠度越大。

（2） 攪拌設(shè)備出料口新拌碾壓混凝土的改進(jìn)VC值，應(yīng)為碾壓現(xiàn)場(chǎng)適宜的稠度（35～45 s）減去運(yùn)輸過程中的經(jīng)時(shí)損失值。

（3） 攪拌設(shè)備出料口新拌碾壓混凝土的含水率應(yīng)根據(jù)碾壓混凝土施工稠度要求，并考慮經(jīng)時(shí)損失值和粗、細(xì)集料的含水率后確定，在攪拌設(shè)備進(jìn)行供水流量標(biāo)定的基礎(chǔ)上，通過閉環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧學(xué)鈞.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2] 方 東.基于穩(wěn)定土攪拌機(jī)施工的路面碾壓混凝土設(shè)計(jì)、研究與應(yīng)用[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2011.

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

[4] 劉洪海，李紅船，黃大喜，等.穩(wěn)定土廠拌設(shè)備的標(biāo)定與分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，29（9）：138-140，155.

[責(zé)任編輯：譚忠華]