如何保证寒冷地区水泥混凝土路面的耐久性

摘　要:介绍了保证寒冷地区水泥混凝土路面耐久性的几项措施。

关键词:水泥混凝土路面;抗寒耐久性;引气缓凝减水剂;施工控制

中图分类号:U416. 216　　　文献标识码: C　　　文章编号: 1008 - 3383 (2007) 12 - 0031 - 01

1　组成材料要优良

水泥要用旋窑生产的硅酸盐水泥普硅42. 5级以上水泥,重交通公路路面所用水泥,要向生产厂家明确提出游离氧化钙、氧化镁、三氧化硫、碱含量、烧失量的最高限量和安定性要求,多家供货时,要分标段供应用一种水泥。

碎石要符合Ⅱ级以上集料标准要求,二级公路以上等级的路面用碎石,要求用反击式破碎机生产,由两种粒级5～20 mm、20～31. 5 mm 组成的粗集料。最大颗粒粒径小于31. 5 mm,碎石吸水率小于1%。不准使用一种混合料,否则,无法调整集料级配进入规范级配曲线范围。对含泥量和泥块含量超标的碎石,要进行筛洗,大于31. 5 mm的颗粒要筛除。

砂子的细度模数在2. 3～3. 0之间,含泥量和泥块含量超标的不准使用,砂的坚固性要符合Ⅱ级标准,砂中杂物要筛除。

外加剂宜用引气缓凝减水剂,所用外加剂要与水泥相适应。选择外加剂时,要选用表面张力降低值大,在水泥稀浆中引气效果好,产气量大且气泡细密,气泡稳定时间长,表现为消泡慢或长时间不消泡,不溶残渣少,减水率大的外加剂。

掺入外加剂的混凝土应具有坍落度损失小或不损失,保塑性好,混凝土具有不泌水、不离析性,混凝土中的砂浆比较不粘稠,有较好的振动粘度系数,在施工中易摊铺,易振实,易整平、饰面。

不能使用含有酸性、油性或含有杂质的水,否则将影响产气效果。

应用Ⅰ、Ⅱ级电收尘干灰或磨细粉煤灰,在路面混凝土中掺少量粉煤灰,会改善混凝土的和易性,提高成型后混凝土的抗渗性和后期强度。

2　施工工艺要先进

(1)搅拌机械: 要使用有电子计量装置的强制式搅拌机,按顺序准确投料,每罐生产混凝土的数量,不应超过额定产量的90% ,以便混合料在搅拌过程中引入空气,搅拌时间要比非引气混凝土适当延长30 s以上,以拌熟、拌匀、含气量最大为宜。

(2)运输、摊铺、振捣:要尽量采用汽车翻斗运输,滑模摊铺机摊铺,当采用三轴机辅以人工摊铺时,尽量采用安装插入式振捣棒的排式振捣机,实行密集排振,以控制混凝土从出料到铺筑完毕的最长时间及其振捣效果。

(3)饰面、切缝与保湿养生:滑模摊铺机铺筑混凝土路面后,采用拉毛机拉毛饰面,三辊轴机摊铺路面后,采用人工持塑料齿耙拉毛饰面。拉毛后即可喷洒薄膜养生液养生,或先覆盖湿润麻袋片用草袋养生。为防止产生早期断板,在进入养生后的250～300℃·h要及时切缝。切缝机具不应少于2台套,宜先软切、切大块,后硬切、按缩缝间距切缝。切缝后要保持一周时间的保湿养生,使混凝土强度达到设计强度后,再开放交通。

3　主要指标控制要严格

3. 1　混凝土配合比

《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30 - 2003明确规定了高速公路、一级公路最大水灰比,有抗冻性要求的为0. 42,有抗盐冻要求的为0. 40,其对应的最小水泥用量为320 kg/m3 ;二级公路最大水灰比,有抗冻性要求的为0. 44,有抗盐冻要求的为0. 42, 其对应的最小水泥用量亦为320 kg/m3。

实际上,混凝土的配合比,在满足抗折强度的条件下,还要满足耐久性要求,凡满足耐久性要求的混凝土配合比,其抗折强度一定会达到或超过设计强度指标。黑龙江省多条公路混凝土路面引气混凝土配合比一般为:高速公路、一级公路,水灰比0. 40～0. 42,水泥用量340～360 kg/m3。二级公路水灰比0. 42～0. 44,水泥用量340～350 kg/m3。

3. 2　混凝土的含气量

水泥混凝土路面的集料最大粒径31. 5 mm时,有抗冻性要求的为4% ±0. 5%;有抗盐冻要求的为5% ±0. 5%。混凝土的含气量指标要采用出料口的混合料样品进行测定。

3. 3　混凝土的坍落度(和易性、工作性)

施工技术规范规定了不同等级路面施工方式,混凝土的坍落度及最大单位用水量,这就要求在混凝土配合比设计时,必须使用引气缓凝减水剂,否则,是不可能生产出易于铺筑的混合料。

滑模摊铺和三辊轴摊铺均要求出机时混凝土的坍落度3～5 cm,摊铺时坍落度2～4 cm,单位用水量153～156 kg,如没有引气缓凝减水剂的引气、减水、缓凝和保塑作用,为达到现场可铺筑性能,拌和站必然会在拌和过程中随意地调整用水量,加大水灰比,增大坍落度,这样操作,混凝土的抗折强度也就没保证了。

为减少混凝土泌水、离析,还要强调混凝土要有一定的振动粘度系数,一般为200～500N·s/m2。引气缓凝减水剂可以改善混凝土的振粘性,适量掺入少量优质粉煤灰( 10%左右)也可以改善混凝土的振粘性,但掺入粉煤灰后,会影响混凝土的含气量,为达到预期的含气量,还要增加引气剂的掺量。

混凝土的配合比,其抗折强度、含气量、坍落度、振动粘度系数等项指标的优化设计,均需经过多次试验才能确定。

3. 4　混凝土的室内试验和现场的可铺筑性

混凝土掺入引气缓凝减水剂后的坍落度、含气量、振动粘度系数、抗折强度等性能指标,即要在施工前做室内试验,取得试验数据,更要在试铺段做铺筑过程中的试验检测,检测混凝土各项性能指标的稳定性,检测其坍落度损失、含气量损失(包括泌水、离析、振粘性变化) ,现场制件的抗折强度和抗冻标号与原来室内试验制件做比较。实践表明,某些由萘系高效减水剂和引气剂(松香热聚物、松香皂类引气剂)复合而成的引气高效减水剂,引气效果差,不适应水泥混凝土路面的施工环境条件,其性能会因气温、风力、砂石材料温度、含水量变化,搅拌、运输、铺筑条件或时间变化等,引起混凝土含气量损失过大,坍落度损失过大,坍落度损失过快,混凝土产生泌水、离析,难于摊铺筑成型。

混凝土拌和物的试验检测最终要达到两个目标,一是可铺筑性,包括滑模摊铺时,不拉裂、不塌边、不溜肩、不产生蜂窝、麻面现象;二是硬化成型后的抗折强度及其抗冻耐久性。二者缺一不可。因此对混凝土的各项性能指标,必须严格控制。

4　混凝土成型后其耐久性指标的质量检验评定

4. 1　测定其抗冻标号

从路面上钻取芯样,按《公路工程水泥及水泥混凝土试验现程》JTGE30 - 2005 TO565 - 2005 快冻法,测其重量损失、动弹性模量和相对耐久性指数。

4. 2　检测其气泡参数

从混凝土路面上钻取芯样,制备试件,按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》FTGF30 - 2003附录F2取芯法测定混凝土气泡参数。寒冷地区:高速公路:一级公路气泡平均间距275 ～ 325 mm; 其他公路: 气泡平均间距300 ～350 mm;严寒地区:高速公路:一级公路气泡平均间距225～275 mm;其他公路:气泡平均间距250～300 mm。

4. 3　测定其动弹性模量(共振仪法)

测定方式见《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTGE30 - 2005、TO564 - 2005水泥混凝土动弹性模量试验方法。

只有把路面混凝土耐久性指标列入公路工程质量检验评定标准,才能从管理机制上推动路面混凝土耐久性指标的全面落实,彻底改变当前在执行设计规范和施工技术规范上的随意性。

当前,在黑龙江省进一步落实路面混凝土耐久性指标,应采取以下措施。

(1)向交通部有关部门反映黑龙江省路面混凝土耐久性指标落实情况和存在问题,要求在公路工程质量检验评定标准中增补耐久性检验评定项目、检验频率试验检测方法和权重。

(2)在国家新标准未发布之前,组织黑龙江省科技人员编制适合黑龙江省的混凝土路面抗冻耐久性检验评定地方标准,组织宣贯学习和督促检查,勿必使这项重要的技术指标在各等级公路水泥混凝土路面施工中得到贯彻落实。