呂占民

（廊滄高速公路廊坊建設(shè)管理處,河北 廊坊 065000）

水泥混凝土路面質(zhì)量因素分析與控制

呂占民

（廊滄高速公路廊坊建設(shè)管理處,河北 廊坊 065000）

從水泥混凝土路面的施工實(shí)際出發(fā)，對(duì)影響水泥混凝土路面質(zhì)量的各因素進(jìn)行了分析，提出了質(zhì)量保證措施,以達(dá)到有效地配置資源，合理安排進(jìn)度，良好控制工程質(zhì)量的目的。

水泥混凝土;路面;質(zhì)量控制

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.05.028

1　引言

水泥混凝土路面是兩大高級(jí)路面類(lèi)型之一，在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用空間。本文對(duì)影響水泥混凝土路面工程質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析并提出施工控制點(diǎn)，希望能夠使水泥混凝土路面施工管理工作更加程序化、科學(xué)化。

2　集料

一般稱(chēng)集料為惰性填料，通常占混凝土體積的70%～80%，因此，對(duì)混凝土的性質(zhì)有著極大的影響。除了影響成本與和易性外,在一定程度上,集料也影響混凝土的其他性質(zhì),如強(qiáng)度、耐久性和體積安定性。

2.1級(jí)配

級(jí)配是最重要的混凝土集料性質(zhì)，一般認(rèn)為，用于拌制混凝土的各種天然礫石級(jí)配的改變對(duì)和易性和抗壓強(qiáng)度的影響很大,相對(duì)較細(xì)的級(jí)配將顯著降低坍落度和壓實(shí)系數(shù)并在控制混凝土的和易性和成本方面起著重要的作用。有效地控制混合料的級(jí)配是保證水泥混凝土質(zhì)量的第一步。集料應(yīng)進(jìn)行篩分并將結(jié)果繪制成級(jí)配圖，級(jí)配曲線(xiàn)平順的集料將會(huì)生產(chǎn)出高質(zhì)量的混凝土。隨著集料最大粒徑的增加,水灰比會(huì)減小,混凝土的強(qiáng)度則會(huì)提高。在水泥用量相同的條件下，應(yīng)用粒徑較大的集料可獲得較高的強(qiáng)度。在較低的強(qiáng)度等級(jí)范圍內(nèi),最大粒徑的影響不大,在強(qiáng)度較高時(shí),較小粒徑的集料的混凝土得到較高的強(qiáng)度[1]。

2.2堿集料反應(yīng)

堿集料反應(yīng)為硅酸鹽水泥(或是其他來(lái)源)中,堿離子、氫氧根離子和集料的硅質(zhì)成分化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致集料的膨脹和開(kāi)裂,造成混凝土強(qiáng)度、彈性和耐久性的損失。發(fā)生堿硅反應(yīng)問(wèn)題與使用了高堿水泥,和含有乳白色石英巖、玻璃質(zhì)流紋巖和安山巖成分的堿集料有關(guān)。通?？梢圆捎脦追N方法防止、減少堿硅反應(yīng)的發(fā)展:（1）使用低堿水泥(少于0.6%Na2O的濃度);（2）使用無(wú)反應(yīng)的集料;（3）使用礦物混合料(如粉煤灰),作為硅酸鹽水泥替代品或作為硅酸鹽水泥外加劑;（4）注意觀察完成路面的反應(yīng)變化，如出現(xiàn)堿集料反應(yīng)跡象應(yīng)立即采取措施,避免事態(tài)擴(kuò)大,以減小損失。

3　配料與拌和

3.1配料的準(zhǔn)確性與一致性

為保持混凝土性能的一致性,對(duì)所有材料需準(zhǔn)確配料。坍落度、和易性、加氣量及強(qiáng)度等性能均會(huì)受到集料級(jí)配、含水量、配合比、外加劑用量等變化的影響。因而有必要在混凝土拌和站連續(xù)取樣,驗(yàn)證級(jí)配,必要時(shí)加以調(diào)整。從理論上講,應(yīng)在離下料最近的地方進(jìn)行集料取樣,以盡快測(cè)出結(jié)果,便于控制混合料。因此,建議用一些簡(jiǎn)捷的方法,例如,采用快速干燥、間斷篩分(即在易于出現(xiàn)問(wèn)題的粒徑上,計(jì)算該號(hào)篩的通過(guò)率)、只篩分較粗粒徑的集料(比如,濕集料篩分)等方法來(lái)驗(yàn)證級(jí)配。這種方法得出的結(jié)果不亞于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)得出的結(jié)果,但卻大大地減少了時(shí)間。未來(lái)技術(shù)可能有光學(xué)點(diǎn)陣圖像分析、攝像機(jī)計(jì)數(shù)與測(cè)試以及光學(xué)投影等。這些技術(shù)有望達(dá)到幾乎連續(xù)不斷地監(jiān)控材料的目的[2]。

3.2拌和時(shí)間

選擇拌和時(shí)間應(yīng)考慮在獲得性能優(yōu)良的混凝土拌和物的同時(shí)拌和的時(shí)間較短,以力求經(jīng)濟(jì)。一般規(guī)范均規(guī)定了最短的拌和時(shí)間,拌和時(shí)間太短則不能得到勻質(zhì)的混凝土拌和物,并且會(huì)降低混凝土強(qiáng)度；延長(zhǎng)拌和時(shí)間會(huì)降低混凝土拌和物的和易性。由于拌和時(shí)研磨作用,水泥水化、蒸發(fā)和集料吸收水分導(dǎo)致坍落度降低。注意：不要因?yàn)榘韬妥饔檬固涠冉档停涠冉档蜁?huì)影響混凝土的澆筑與搗實(shí),降低混凝土質(zhì)量。

4　振搗

振搗是從新攤鋪的水硬性水泥混合料中,有目的地清除積留空氣的工作?；炷琳駬v每下降5%,抗壓強(qiáng)度降低約30%,黏結(jié)強(qiáng)度將下降50%。而隨著混凝土密實(shí)度的降低,尤其是低于96%時(shí),氯離子的滲透性提高,必然對(duì)腐蝕產(chǎn)生影響。雖然抗凍融性受其影響最小，但振搗時(shí)的振搗不當(dāng)也會(huì)對(duì)抗凍融性產(chǎn)生有害的影響，比如安裝在攤鋪機(jī)上的振搗器,沿振搗路徑上有時(shí)出現(xiàn)凍融性破壞。

5　溫度影響

混凝土養(yǎng)護(hù)溫度不同，水泥與水之間的反應(yīng)速度不同，混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)速度也不同。溫度低至-12℃時(shí)水泥水化進(jìn)展極?。欢谳^高的溫度，例如，稍低于水的沸點(diǎn)時(shí)水泥水化極快；溫度低于10℃時(shí)，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展較慢，低于5℃時(shí)強(qiáng)度增長(zhǎng)就很緩慢了，到達(dá)冰點(diǎn)溫度時(shí)，混凝土幾乎不增長(zhǎng)強(qiáng)度。盡管溫度較高時(shí)會(huì)加快水化反應(yīng)速度，養(yǎng)護(hù)溫度高于65℃并不比較低溫度下延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間對(duì)混凝土有利[3]。

6　養(yǎng)護(hù)

6.1養(yǎng)護(hù)作用和時(shí)間

養(yǎng)護(hù)的目的就是保持混凝土濕潤(rùn)、盡可能接近飽和，以便新澆筑混凝土盡可能達(dá)到最大的水化程度。充分養(yǎng)護(hù)不僅影響混凝土的強(qiáng)度，也影響混凝土的耐久性，養(yǎng)護(hù)濕度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響見(jiàn)圖1。在工地上，常常達(dá)到最大水化程度之前就停止了養(yǎng)護(hù)從而由于水分蒸發(fā)造成養(yǎng)護(hù)不足使強(qiáng)度降低。養(yǎng)生齡期取決于水泥的品種，一般為3～7d，養(yǎng)生期有時(shí)也取決于所需達(dá)到的規(guī)定強(qiáng)度或環(huán)境溫度。如美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)就推薦，環(huán)境溫度在4℃時(shí)，最短的養(yǎng)生齡期應(yīng)為7d或者達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度的70%抗彎強(qiáng)度或抗壓強(qiáng)度所需較短的時(shí)間。

圖1　潮濕養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

6.2養(yǎng)護(hù)對(duì)表層的影響

表層混凝土性能對(duì)混凝土路面的耐久性非常重要，表層混凝土保護(hù)內(nèi)部混凝土不受外界的機(jī)械的和化學(xué)的損害，保護(hù)鋼筋、防止銹蝕，因此，表層混凝土應(yīng)該具有優(yōu)異的性質(zhì)。

表層混凝土一般有數(shù)毫米厚，當(dāng)配合比不好、震搗操作不當(dāng)，采用吸水模板及脫模劑均會(huì)對(duì)表層質(zhì)量產(chǎn)生不利的影響。低質(zhì)量的混凝土表層，在受到內(nèi)部濕混凝土的約束后會(huì)使表層混凝土產(chǎn)生拉應(yīng)力甚至導(dǎo)致混凝土開(kāi)裂。合理的養(yǎng)護(hù)對(duì)于表層混凝土非常重要，尤其是對(duì)于低水灰比的高強(qiáng)混凝土，更需要加強(qiáng)早齡期的濕養(yǎng)護(hù)。

7　缺陷的產(chǎn)生和防治

7.1離析

混凝土發(fā)生離析會(huì)影響混凝土產(chǎn)品或混凝土工程的質(zhì)量。很多硬化混凝土的缺陷都是離析產(chǎn)生的，如露石、露筋、麻面、紗線(xiàn)以及多孔和軟弱的混凝土層等，這些缺陷影響混凝土的質(zhì)量和耐久性，施工過(guò)程中混凝土應(yīng)盡量澆筑到位，避免在模板內(nèi)搬移較大的距離，還應(yīng)注意正確地使用震動(dòng)器，震動(dòng)時(shí)間亦不能太長(zhǎng)。同時(shí)，澆筑時(shí)落距較大的混凝土和泵送混凝土均需用黏聚性較大的混凝土。

7.2泌水

泌水也是一種離析，混凝土澆筑后在凝結(jié)以前，保水能力不足時(shí)，新澆筑的混凝土表面會(huì)出現(xiàn)一層水，這種現(xiàn)象叫做泌水。當(dāng)混凝土中細(xì)砂含量不足，水泥顆粒太粗，水泥用量太少或混凝土用水量太多時(shí)均容易發(fā)生泌水，沁水使混凝土表面形成一層含水量很大的浮漿層，造成表層混凝土強(qiáng)度降低?；炷帘砻嬗忻谒臅r(shí)候，不能進(jìn)行終飾抹面工序。應(yīng)在搗實(shí)、初步整平以后，等待泌水結(jié)束蒸發(fā)掉以后，重新用抹刀用力加壓抹平。過(guò)早的抹面會(huì)在泌水停止以前封閉表面引起脫皮或薄層脫落。降低粗集料的最大粒徑，盡可能用小坍落度的混凝土可以在很大程度上控制泌水。同時(shí)可采用下述方法[4]。

1）應(yīng)用磨得較細(xì)的水泥。

2）增加水泥用量，在用水量相同的情況下，富配合比混凝土的泌水小于貧混凝土。

3）應(yīng)用粉煤灰或其他火山灰物質(zhì)。

4）砂中應(yīng)有足夠的細(xì)顆粒成分或增加用砂量。

5）泌水嚴(yán)重時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)用引氣劑，減少用水量，增加和易性。

7.3裂縫

根據(jù)混凝土產(chǎn)生裂縫的原因，可以采取相應(yīng)的措施防止混凝土開(kāi)裂。

1）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理布置脹縫、施工縫間距，在分幅施工注意相鄰板塊是否收縮完成。

2）加強(qiáng)質(zhì)量管理。

3）應(yīng)用實(shí)際過(guò)程中不開(kāi)裂的材料，包括水泥、集料和外加劑?？梢詰?yīng)用鋼纖維混凝土。

4）應(yīng)用設(shè)計(jì)允許的最小水泥用量，富配合比更容易開(kāi)裂。

5）應(yīng)用能滿(mǎn)足和易性要求的最小用水量，不要用過(guò)大的坍落度。

6）均勻地澆筑混凝土，施工時(shí)要考慮模板內(nèi)、圍繞鋼筋和斜坡上的混凝土早期的沉淀收縮，等到混凝土沉淀收縮完畢才開(kāi)始混凝土板等的最終抹面。

7）盡早開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，例如，在混凝土表面水膜消失以前開(kāi)始養(yǎng)護(hù)。防止風(fēng)吹日曬。養(yǎng)護(hù)中斷時(shí)應(yīng)防止迅速干燥或過(guò)度干燥。

8）避免過(guò)高或過(guò)低的極端溫度，在熱天，需要時(shí)可應(yīng)用冷卻的水或集料，避免混凝土溫度過(guò)高，或在晚間進(jìn)行混凝土施工。冷天當(dāng)拆除模板或保濕設(shè)施時(shí)，應(yīng)防止混凝土表面溫度迅速降低產(chǎn)生冷擊[5]。

8　斷板的原因與處置

8.1斷板的原因

由縱向橫向斜向裂縫發(fā)展而產(chǎn)生的已完全折斷成兩塊以上的水泥混凝土路面板稱(chēng)為斷板。原因主要包括：水泥安全性差，強(qiáng)度不足、集料(砂、碎石等)含泥量及有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)、基層標(biāo)高失控和不平整、混凝土配合比不當(dāng)、施工工藝不當(dāng)?shù)取?/p>

8.2斷板控制

針對(duì)造成水泥混凝土路面斷板原因的分析，采取行之有效的、全面的預(yù)防措施，可減少斷板數(shù)量，延長(zhǎng)混凝土路面的使用年限，提高行車(chē)的舒適性。

1）不同標(biāo)號(hào)、不同廠家、不同種類(lèi)、不同批產(chǎn)的水泥嚴(yán)禁混合使用；盡量采用旋轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的發(fā)熱量少、收縮量小的硅酸鹽道路水泥或普通硅酸鹽水泥。選擇合格的、含泥量較少的集料。

2）嚴(yán)格控制基層頂面標(biāo)高，確保混凝土路面板厚度的均勻一致。采取加鋪塑料薄膜等方法減少水泥混凝土路面板與基層的摩阻力。禁止采用拋撒松散基層材料填補(bǔ)標(biāo)高的方法。加強(qiáng)基層養(yǎng)護(hù)工作，保持基層濕潤(rùn)狀態(tài)，直至澆筑水泥混凝土路面板。

3）嚴(yán)格控制混凝土配合比,誤差值控制在1%以?xún)?nèi)?？刂七m宜的用水量，保持水灰比準(zhǔn)確;為減少用水量，改善和易性可使用合適的外摻劑。

4）混凝土的拌和時(shí)間要根據(jù)機(jī)械性能準(zhǔn)確掌握，最長(zhǎng)拌和時(shí)間不應(yīng)超過(guò)最短拌和時(shí)間的3倍；振搗應(yīng)均勻密實(shí)，避免漏振或超振現(xiàn)象產(chǎn)生。重視混凝土面板養(yǎng)生，采用優(yōu)質(zhì)養(yǎng)護(hù)劑，或濕法養(yǎng)護(hù)，不要采用沒(méi)有覆蓋物僅灑水的養(yǎng)生方法。及時(shí)切縫，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)氣溫及水泥品種試驗(yàn)確定最早切縫時(shí)間。

9　結(jié)語(yǔ)

路面工程施工質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是施工現(xiàn)場(chǎng)的工序質(zhì)量管理。本文對(duì)影響水泥混凝土路面工程質(zhì)量的各主要因素進(jìn)行了重點(diǎn)分析，力圖使施工管理者能夠掌握控制重點(diǎn)，能夠有的放矢，使混凝土路面施工得到科學(xué)的控制。希望通過(guò)本文能夠給工程管理者在水泥混凝土路面施工上提供科學(xué)的管理思路和決策依據(jù)。

【1】王嬿，等.水泥混凝土公路技術(shù)實(shí)踐與展望[M].北京：人民交通出版社，2001.

【2】劉秉京.混凝土技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2001.

【3】關(guān)慶年.公路工程管理[M].北京：人民交通出版社，1989.

【4】胡長(zhǎng)順，黃輝華.高等級(jí)公路路基路面施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，1995.

【5】方福森.路面工程[M].北京：人民交通出版社,1979.

Quality Factor Analysis and Control of Cement Concrete Pavement

LV Zhan-min
(Lang Cang Highway Management Department,Langfang 065000,China)

This article from the cement concrete pavement construction practice，for factors affecting the quality of cement concrete pavement are analyzed.the quality assurance measures are put forward to achieve a reasonable arrangement of progress,a good control of the purpose of Engineering quality.

cement concrete；road；quality control

U416.216

B

1007-9467（2016）05-0106-03

呂占民（1971～），男，河北廊坊人，高級(jí)工程師，從事公路工程管理研究，（電子信箱）lcgsjdk2013@163.com。

2015-12-03