一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法
【專利摘要】一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法，結合浮力原理和骨架密實級配理論，在配合比設計中，增加粗集料用量，減少水泥膠砂用量，形成骨料框架，盡可能地減少混凝土在振搗過程中產生粗集料下沉，砂漿上浮現象，減少泌水，提高界面過渡區(qū)結構強度，從而提高混凝土的抗彎拉強度和耐久性。提出了以抗彎拉強度和耐久性為主的路面混凝土配合比設計方法。在確定碎石級配時，通過測得最大混凝土容重相對應的粗集料級配為選定的級配；砂率較規(guī)范可減少3-4％，降低了集料的比表面積和濕潤用水，同時降低了水泥用量，有利于混凝土強度的提高。制備出工作性、強度和耐久性良好的路面混凝土，解決了以前路面混凝土水泥用量高、抗彎拉強度低的技術問題。
【專利說明】一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及混凝土【技術領域】，具體涉及一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐 久性的方法。
【背景技術】
[0002] 隨著我國國民經濟和公路交通運輸事業(yè)的高速發(fā)展，公路運輸出現了 "重載、大流 量和渠化交通"的特點，重型貨車及超載車輛急劇上升，引起實際累計標準軸次的急劇增 力口，導致路面過早破壞，因而對公路路面的結構強度和使用性能提出了更高的要求。水泥混 凝土路面具有剛度大、強度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、使用壽命長及養(yǎng)護費用少等優(yōu)點。且隨 著交通事業(yè)的發(fā)展，國產優(yōu)質重交通路用浙青逐漸變得短缺，價格不斷上漲。相較浙青路面 而言，水泥混凝土路面在承載力和造價方面優(yōu)勢明顯。
[0003] 值得注意的是，許多地區(qū)運輸車輛的軸重遠遠大于國家規(guī)定的單軸100KN、雙軸 180KN的限載標準，大型貨車和汽車超載形成了重載交通。重載交通已不單單是某個地方、 某個省的特有現象，而是全國性的、普遍性的。根據河北、河南、山西等一些重要礦區(qū)的調 查，10噸以上重型貨車的超載比例在40 %以上，某些路段達到80%，最大超載率達300%。 如此嚴重的重載交通，使水泥混凝土路面產生的過早損壞變得越來越明顯，許多地區(qū)的路 面達不到設計使用年限，在使用初期即出現斷裂、唧泥、脫空、錯臺等損壞，有些路段面板甚 至完全碎裂，使路面使用壽命大大縮短，路面使用性能衰減加快，養(yǎng)護費用不斷攀升，給社 會及運輸部門造成較大的經濟損失。如晉煤外運的主要通道之一，鄭（州）常（平）公路 焦作境內路段，1991年建成通車，設計壽命30年，但開放交通不到三年已是滿目瘡痍，特別 是從山西方向來車的半幅路面，斷板、下沉、坑溝尤甚，車輛行進已相當困難。幾年來，有關 部門投入該路段維修費用達4000多萬，超過建設投資的近一半。
[0004] 盡管水泥混凝土路面具有較強的抗重載能力，但由于車輛軸載噸位的絕對增大， 實際累計標準軸載遠遠大于設計軸載，使水泥混凝土路面產生疲勞損壞。有些情況下大噸 位重載很可能造成水泥混凝土路面的一次性極限破壞。重載交通已成為水泥混凝土路面大 范圍早期損壞的最關鍵的外部因素。水泥混凝土路面疲勞損壞的直接后果是路面通行能力 降低，維修量急劇增長，且維修困難、維修費用高。
[0005] 同時，隨著國家進一步加強新農村建設，公路路網建設和農村公路建設進入到了 蓬勃發(fā)展的新時期。水泥混凝土路面具有承載能力高，抗災能力強，造價低，養(yǎng)護簡便，可 充分利用當地砂石材料等優(yōu)點，在我國普通公路特別是縣鄉(xiāng)村公路建設中越來越被廣泛運 用。2005年以來，滁州市新改建和大修工程中共完成水泥混凝土路面超過154公里，農村公 路1380多公里基本都采用水泥混凝土路面。因此，研究開發(fā)高抗抗彎拉強度且高性能的路 面混凝土以滿足水泥混凝土路面發(fā)展的要求就顯得極為迫切并具有重要的現實意義。
[0006] 我國在水泥混凝土強度方面的研究以抗壓強度為主，《公路水泥混凝土路面施工 技術規(guī)范》（JTGF30-2003)中，仍以國家科委025項目取得的科研成果為基礎，025項目提 出了以抗彎拉強度為指標的普通道路混凝土配合比設計的經驗公式法、正交試驗法，并提 出了抗彎拉與抗壓強度的關系，該方法主要基于宏觀力學性能進行控制，簡單易行，但是設 計指標單一，配合比設計采用逐級填充理論，骨料為連續(xù)級配，參數與路用性能聯系不夠緊 密。加之過去十幾年中路面水泥混凝土類型、施工工藝已經發(fā)生的變化，重載、超載交通對 水泥混凝土路面的路用性能提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，現行的道路水泥混凝土配合比設計 方法距離按使用性能設計仍然存在相當大的差距。
[0007] 水泥混凝土抗壓強度影響相為骨料和砂膠，界面過渡區(qū)（指集料界面外有一層大 約5-10微米早期形成的高孔隙層）對混凝土抗壓強度影響較小。而混凝土抗彎拉強度影 響相為骨料、砂膠和界面過渡區(qū)。由于界面過渡區(qū)的存在，直接影響砂膠對石料的握裹力， 在混凝土受到拉應力作用時，砂膠和石料很容易在界面過渡區(qū)產生剝離，造成石料參與抗 彎拉強度的"貢獻率"不高。由此可見，水泥混凝土抗彎拉強度在界面過渡區(qū)產生"短板效 應"。如何減少界面過渡區(qū)，提高石料和砂膠的握裹力，讓更多的石料參與強度貢獻是提高 混凝土抗彎拉強度和耐久性的關鍵點。
[0008] 根據試驗，使用滁州當地石料按照普通道路混凝土配合比配制出的水泥混凝土骨 料空隙率在36 %左右，而混凝土中砂I父體積約占總體積的53 %，骨料體積占47 %左右，砂 膠富余約17%。過多的"富余砂膠"勢必將骨料懸浮在砂膠中，使混凝土在振搗完成后、初 凝之前，呈半液態(tài)特點。由于重力作用，多余或來不及參與水化反應的水分子受擠壓上浮， 產生"浮力效應"。上浮的最短通道被骨料或砂礫阻隔，水分子在石料或砂礫底部、側面富集 起來，參與到界面過渡區(qū)水化反應中，使界面過渡區(qū)多孔疏松，形成不良界面過渡區(qū)。不良 界面過渡區(qū)造成砂膠對石料的握裹力急劇下降，進而影響混凝土抗彎拉強度和耐久性，（如 圖15所示，圖中黑點表示水分子，G:重力）。
[0009] 采取三種措施可克服混凝土內部"浮力效應"，減少不良界面過渡區(qū)的形成，提高 水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性：在水泥混凝土中采用適度的"富余砂膠"，利用骨料形成 框架，使拌合好的混凝土由偏液態(tài)向偏固態(tài)過渡，骨料重力通過框架傳遞給基層，包裹在砂 膠里面的水將不受骨料擠壓，抑制自由水分子上升的趨勢，以達到克服"浮力效應"的產生， 進而減少不良界面過渡區(qū)；在滿足施工的同時，盡量減少骨料比表面積，從而從總量上減少 不良界面過渡區(qū)發(fā)生概率；調整砂率，使水泥混凝土內部"富余砂膠"含量更趨于合理，同時 降低了水泥和水的絕對用量。
【發(fā)明內容】
[0010] 本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種方法簡單，便于實際應用的提高路用水 泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法。
[0011] 本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下技術方案來實現：
[0012] 一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法，本申請通過提出了克服 "浮力效應"的概念，解決了普通混凝土抗彎拉強度不高的難題，其具體方法如下，
[0013] 1)由原理分析結合大量試驗確定了通過減少混凝土內部"富余膠砂"（富余膠砂 的含義：除填充骨料所產生空隙外，為滿足水泥混凝土工作性和和易性而添加的膠砂）含 量，優(yōu)化混凝土內部結構的配合比設計思路，并提出了"兩減一抽"的水泥混凝土配合比設 計方法，即砂率從常規(guī)的36%減至32%，單方水泥用量由以往工程的380公斤減至330公 斤，抽掉了"瓜子片"這一級骨料；
[0014] 2)將當地原材料以不同的膠砂含量試配混凝土，確定適合的"富裕膠砂"含量，以 此作為水泥混凝土配合比設計的指導參數；
[0015] 3)配合比設計水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》(JTGF30-2003) 要求，以不低于300kg/m3為基數，視原材料情況逐步增加l〇-15kg/m3,通過配合比試驗確定 水泥用量；砂率選取范圍為29-32%，每立方米混凝土用水量通過試拌混凝土拌合物，達到 要求工作度（一般為30-40S)對應的用水量確定；
[0016] 4)通過平行試驗基本確定上述參數后，按照常規(guī)絕對體積法可確定水泥混凝土 初步配合比，結合試拌試驗和強度試驗，最后得出滿足施工和易性和強度要求的設計配合 比；
[0017] 5)各項參數范圍：使用9. 5mm以上的碎石作為骨料（由最大容重法確定級配）；砂 的細度模數以2. 7-3. 0為宜；推薦砂率為29-32% ;單方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ; 單方混凝土用水量為130-145kg/m3。
[0018] 以滁州市來安縣境內X021半竹路為例，該水泥混凝土路面設計抗彎拉強度 4. 5MPa，使用南京海螺P042. 5級水泥、南京六合區(qū)出產9. 5-19.Omm和19. 0-31. 5mm兩種規(guī) 格的骨料（最大容重法確定級配為30:70)、明光池河砂（細度模數3. 0)。按照新技術的思 路確定配合比為，水泥：水：砂：碎石=330:142:624:1456kg/m3 ;該水泥混凝土路面28d抗 彎拉強度平均值6. 15MPa，比同期同地普通混凝土項目的平均值5. 24MPa提高了 17. 4% ; 28d劈裂抗拉強度由達到4. 31MPa，較普通混凝土的3. 55MPa提高21. 4 % ;28d干縮率由 120X10-6下降至90X10-6,降低17. 5% ;28d養(yǎng)護齡期單位磨損量減少4.6% ;28d滲水高 度由12. 9mm下降至10. 2mm;單方混凝土水泥用量380kg/m3下降至330kg/m3,每立方米節(jié)約 水泥50公斤。
[0019] 采用上述骨架密實型水泥混凝土進行路面施工工藝：
[0020] 一 ·運輸
[0021 ] 1)運輸砼的車輛裝料前，應清凈車廂，灑水潤壁，排干積水，裝料時應挪動車位，防 止離析，砼運輸過程中應防止漏漿、漏料和污染路面，不得顛簸離析，途中不得隨意耽擱，車 輛起步和停車應平穩(wěn)，夏季必要時須有遮蓋措施，卸料高度不得大于I. 5m;
[0022] 2)運輸車輛卸料時，嚴禁碰撞模板或拉桿，一旦碰撞，應及時告知現場施工員重新 測量糾偏；
[0023] 3)混凝土拌和物從出料到運輸、鋪筑完畢允許最長時間，根據施工氣溫一般為 0. 5?1. 5小時，超過規(guī)定攤鋪允許最長時間的混凝土不得用于路面攤鋪，嚴禁用加水或其 他方法來改變混合料的工作性；
[0024] 二·攤鋪
[0025] 1)混凝土拌和物攤鋪前，再對模板的位置和支撐穩(wěn)固情況，傳力桿、拉桿的安設等 進行全面檢查；
[0026] 2)安排專人指揮自卸車，盡量分幾次準確卸料；
[0027] 3)砼拌合料攤鋪時，必須按先模板邊緣、板角、接縫處的順序進行；粗骨料過于集 中的部位，必須將其分散到質量均勻的砼拌合料中去；用鐵鍬鏟運砼拌合料時，必須采用 "扣鍬"的方法，不得揚鍬；
[0028] 4)現場隨機抽檢混合料質量，現場坍落度控制在20mm以內，對不合格的混合料堅 決清出施工現場；
[0029] 5)因故造成1小時以上停工或達到2/3初凝時間，應在已鋪筑好的面板端頭設置 施工縫，廢棄不能被振實的拌和物；對于停工在上述時間以內的接頭，應在接頭處覆蓋濕麻 袋以防止接頭處水分喪失，如停工時間過長，對未經振實已經初凝的混合料必須清除；
[0030] 6)混凝土拌合物應呈半流動狀態(tài)，相鄰兩車的斜面是卸料和振搗后的自然斜面， 不得采用"趕漿"的方法作業(yè)；
[0031] 7)鋪筑填檔混凝土時，應按照兩側水泥混凝土面層的最晚鋪筑時間算起，且最早 時間不應小于規(guī)定要求；鋪筑填檔混凝土時，對兩側已鋪好的面層的邊部應采取保護措施， 防止損壞及粘漿，做面時宜在新老混凝土接合處用抹刀劃一整齊的直線，并應將板邊的砂 漿清除干凈；
[0032] 三·振搗
[0033] 1)現場振搗按每米寬度內不少于1根插入式振搗棒布設，組成橫向振搗棒組，沿 橫斷面連續(xù)振搗密實，并應注意路面板底、內部和邊角處不得欠振或漏振；
[0034] 2)振搗棒作業(yè)時，要使振動棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，應垂直插入， 要做到"快插慢拔"，快插是為了防止將表面混凝土先振實，與下層混凝土發(fā)生分層、離析現 象，慢拔是為了使混凝土能來得及填滿振動棒抽出時所形成的空間；
[0035] 3)振搗棒插入深度宜離基層3?5cm，同時應避免碰撞模板、鋼筋、傳力桿和拉桿， 更不得采取通過振動棒振動鋼筋的方法來促使混凝土振密，否則就會因振動而使鋼筋位置 變動，還會降低鋼筋與混凝土之間的粘結力，甚至會相互脫離；作業(yè)時，振動棒插入混凝土 的深度不應超過棒長的2/3?3/4,否則振動棒將不易拔出而導致軟管損壞；更不得將軟管 插入混凝土中，以防砂漿浸蝕及滲入軟管而損壞機件；振動器在使用中如遇溫度過高，應立 即停機冷卻檢查，如機件故障，要及時進行修理，冬季低溫時，振動器作業(yè)前，要采用緩慢加 溫，使棒體內的潤滑油解凍后，方能作業(yè)；
[0036] 4)在振搗棒已完成振實的部位，用平板振動器縱橫交錯兩遍全面提漿振實，第一 遍橫向振動使混凝土密實，第二遍縱向振搗，使表面平整；
[0037] 5)振動板應逐板逐行循序進行，不能拖振、斜振，振動板在一個位置的持續(xù)，振動 時間不應小于15秒，振動板必須由兩人提拉和移位，不得自由放置或長時間持續(xù)振動，移 位控制以振動板底部和邊緣泛漿厚度3±Imm為限；當混凝土在模內泛漿流動成水平狀時， 即可停振，不得在混凝土初凝狀態(tài)再振，也不得使周圍的振動影響到已初凝的混凝土，以免 影響混凝土質量；
[0038]6)振動梁底部（前梁）應焊接或安裝深度4mm左右的粗集料壓實齒（斜向45°， 間距2-4cm)，保證（4 ±I)mm的表面砂漿厚度；
[0039] 7)振動梁應垂直路面中線沿縱向勻速拖行，使表面泛漿均勻平整，在振動梁拖振 整平過程中，缺料處應使用混凝土拌和物填補，不得用純砂漿填補；料多的部位應鏟除；
[0040] 8)振搗時，應輔以人工補料，應隨時檢查振實效果、模板、拉桿、傳力桿的移位、變 形、松動、漏漿等情況，并及時糾正；
[0041] 四.整平飾面
[0042] 1)振動梁振實后，應拖動滾杠往返2?3遍提漿整平，第一遍應短距離緩慢推滾或 拖滾，以后應較長距離勻速拖滾，并將水泥漿始終趕在滾杠前方，多余水泥漿應鏟除；
[0043] 2)拖滾后的表面宜采用3m刮尺，縱橫各幾遍整平飾面，并用靠尺板檢查路面平整 度直至平整度符合要求；
[0044]3)水泥混凝土的抹面收漿不得少于3次（坍落度越大抹面的次數應相應增加）， 第一次收漿在整平結束后立即進行，其主要作用是繼續(xù)整平混凝土表面，同時下壓表面粗 集料；第二次宜在泌水前進行，其作用為整平混凝土表面；當泌水結束，表面不再有自由水 時，方可進行第三次收漿，第三次必須用鐵抹進行，同時完成飾面，其作用是防止泌水結束 后表面出現水泥浮漿而脫皮；
[0045] 4)每次收漿后都應該用4m直尺檢查控制混凝土頂面和平整度；
[0046] 5)拉毛：做面工序結束后，應按照設計對路面表面平均紋理深度的要求，適時地 將混凝土表面拉毛處理；
[0047] 五.接縫切縫施工
[0048] 1)縱縫應根據設計文件的規(guī)定施工，縱縫為縱向施工縫，拉桿在立模后澆筑，混凝 土之前安設，縱向施工縫的拉桿則穿過模板的拉桿孔安設，合攏時縱縫上部要刷浙青，且不 得涂在拉桿上（拆模時清理側邊后涂一遍，合攏前半天再涂一遍），拆模后縱縫須清理干凈 (特別是堵縫的油氈和砂漿），然后在其上半部刷縱縫浙青；模板接縫處用寬、厚透明膠堵 縫，并在拆模后清除；
[0049] 2)橫縮縫在混凝土硬結后鋸成（參照可取經驗數250個溫度小時或現場試鋸）， 不宜過早，以避免出現縫沿不齊、毛茬、豁口、啃邊等現象；也不能太遲，以防止混凝土強度 高導致切縫困難，更不許出現斷板，切縫時一定要注意觀察，原則為"能切則切，寧早勿晚"， 對于板邊，由于模板致使切縫不及邊處須用小型切縫機補充切縫或拆模后用專用切縫機補 切，保證縫在板表面上貫通，避免板邊掉角；
[0050] 3)橫脹縫應與路中心線成90°，縫壁用鐵撅釘牢，縫壁必須堅直，縫隙寬度一致， 縫中不得連漿，縫隙下部設脹縫板，上部灌封縫料，脹縫板應事先預制，預制脹縫板嵌入前， 應使縫壁潔凈干燥，脹縫板與縫壁緊密結合；
[0051] 4)采用路面砼切縫專用機進行切縫，并選用厚3-5mm切縫刀片，切縫深度設計要 求為6cm，橫向縮縫切割：橫向施工縫采用鋸縫，縫深6cm，寬5mm，切割時必須保持有充足的 注水，在進行中要觀察刀片注水情況；
[0052] 六·拆模
[0053] 1)拆模時間應根據施工氣溫和混凝土強度增長情況確定，晝夜平均氣溫20°C時， 允許拆模時間為30小時，平均氣溫25°C時，允許拆模時間為24小時，在此時間段內不得受 到碰撞；
[0054] 2)拆模時應仔細，不得損壞混凝土面板的棱角、企口，拆模后側面清理后涂刷浙 青；
[0055] 七·養(yǎng)生
[0056] 1)水泥砼面層成活后的養(yǎng)護作業(yè)分為初期養(yǎng)護和后期養(yǎng)護，初期養(yǎng)護（整平飾面 結束至切縫時間段）采用土工布覆蓋的保濕灑水養(yǎng)護法，后期養(yǎng)護（切縫結束至養(yǎng)生終了） 采用土工布上覆蓋塑料薄膜的雙層保濕灑水養(yǎng)護法，并須設專人經常巡視，確保養(yǎng)生情況， 養(yǎng)生完畢在鋸縫處澆灌縫材料，灌縫前應清除縫內的臨時密堵材料，縫頂面高度與路面平 齊；
[0057] 2)養(yǎng)生應特別注重前7天的保濕養(yǎng)生，應加強灑水，保持足夠的濕度，養(yǎng)生天數宜 為14?21天，高溫天氣不少于14天，低溫天氣不低于21天；
[0058] 3)在混凝土面板養(yǎng)生期間應有專人檢查養(yǎng)生情況，隨時糾偏。
[0059] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明鋪設的水泥混凝土路面具有強度高，穩(wěn)定性好、耐久 性好、使用壽命較長、日常養(yǎng)護費用少，且有利于夜間行車等優(yōu)點；減少了后期的維修和維 護費用，有利于資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0060] 圖1為三種碎石料級配混凝土容重試驗曲線；
[0061] 圖2為水泥用量320kg/m3時，砂率、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0062] 圖3為水泥用量340kg/m3時，砂率、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0063] 圖4為水泥用量360kg/m3時，砂率、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0064] 圖5為水泥用量380kg/m3時，砂率、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0065] 圖6為砂率為31%時，水泥用量、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0066] 圖7為砂率為33%時，水泥用量、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0067] 圖8為砂率為35%時，水泥用量、水灰比變化對應的彎拉強度值（28d);
[0068] 圖9為砂率為31 %、水泥用量340kg時，水灰比變化對應的彎拉強度值（28d)
[0069] 圖10為"普通型"與"改進型"水泥混凝土抗壓強度對比；
[0070] 圖11為"普通型"與"改進型"水泥混凝土抗折強度對比；
[0071] 圖12為"普通型"與"改進型"水泥混凝土劈裂抗拉強度對比；
[0072] 圖13為"普通型"與"改進型"水泥混凝土耐磨性對比；
[0073] 圖14為"普通型"與"改進型"水泥混凝土抗?jié)B性對比；
[0074] 圖15為初凝之前常規(guī)路面混凝土內部動態(tài)示意圖；
[0075] 圖16為本實用新型混凝土骨料形成框架結構示意圖。
【具體實施方式】
[0076] 為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0077] -種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法，提出了"浮力效應"的概 念，解決了普通混凝土抗彎拉強度不高的難題，其具體方法如下，
[0078] 1)由原理分析結合大量試驗確定了通過減少混凝土內部"富余膠砂"（砂率過大， 水泥砂漿過多富余，單位用水量偏大，導致水泥混凝土的彎拉強度不高）含量，優(yōu)化混凝土 內部結構的配合比設計思路，并提出了"兩減一抽"的水泥混凝土配合比設計方法，即砂率 從常規(guī)的36%減至32%，單方水泥用量由以往工程的380公斤減至330公斤，抽掉了 "瓜子 片"這一級骨料；
[0079] 試驗表明，新型路面水泥混凝土骨料空隙率約在42%左右，而水泥混凝土中砂膠 含量約在48%，砂膠富余約6%，適度的"富余砂膠"保證了在主骨料形成框架的前提下，有 足夠的砂膠填滿空隙，施工和易性不受影響；即便骨料少量變異亦能滿足（如圖16所示）。
[0080] 2)將當地原材料以不同的膠砂含量試配混凝土，確定適合的"富裕膠砂"含量，以 此作為水泥混凝土配合比設計的指導參數；
[0081] 3)配合比設計水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》(JTGF30-2003) 要求，以不低于300kg/m3為基數，視原材料情況逐步增加l〇-15kg/m3,通過配合比試驗確定 水泥用量；砂率選取范圍為29-32%，每立方米混凝土用水量通過試拌混凝土拌合物，達到 要求工作度（一般為30-40S)對應的用水量確定；
[0082] 4)通過平行試驗基本確定上述參數后，按照常規(guī)絕對體積法可確定水泥混凝土 初步配合比，結合試拌試驗和強度試驗，最后得出滿足施工和易性和強度要求的設計配合 比；
[0083] 5)各項參數范圍：使用9. 5mm以上的碎石作為骨料（由最大容重法確定級配）；砂 的細度模數以2. 7-3. 0為宜；推薦砂率為29-32% ;單方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ; 單方混凝土用水量為130-145kg/m3。
[0084] 以滁州市來安縣境內X021半竹路為例，該水泥混凝土路面設計抗彎拉強度 4. 5MPa，使用南京海螺P042. 5級水泥、南京六合區(qū)出產9. 5-19.Omm和19. 0-31. 5mm兩種規(guī) 格的骨料（最大容重法確定級配為30:70)、明光池河砂（細度模數3. 0)。按照新技術的思 路確定配合比為，水泥：水：砂：碎石=330:142:624:1456kg/m3 ;該水泥混凝土路面28d抗 彎拉強度平均值6. 15MPa，比同期同地普通混凝土項目的平均值5. 24MPa提高了 17. 4% ; 28d劈裂抗拉強度由達到4. 31MPa，較普通混凝土的3. 55MPa提高21. 4 % ;28d干縮率由 120X10-6下降至90X10-6,降低17. 5% ;28d養(yǎng)護齡期單位磨損量減少4.6% ;28d滲水高 度由12. 9mm下降至10. 2mm;單方混凝土水泥用量380kg/m3下降至330kg/m3,每立方米節(jié)約 水泥50公斤。
[0085] 采用上述骨架密實型水泥混凝土進行路面施工工藝：
[0086] 一 ·運輸
[0087] 1)運輸砼的車輛裝料前，應清凈車廂，灑水潤壁，排干積水，裝料時應挪動車位，防 止離析，砼運輸過程中應防止漏漿、漏料和污染路面，不得顛簸離析，途中不得隨意耽擱，車 輛起步和停車應平穩(wěn)，夏季必要時須有遮蓋措施，卸料高度不得大于I. 5m;
[0088] 2)運輸車輛卸料時，嚴禁碰撞模板或拉桿，一旦碰撞，應及時告知現場施工員重新 測量糾偏；
[0089] 3)混凝土拌和物從出料到運輸、鋪筑完畢允許最長時間，根據施工氣溫一般為 0. 5?1. 5小時，超過規(guī)定攤鋪允許最長時間的混凝土不得用于路面攤鋪，嚴禁用加水或其 他方法來改變混合料的工作性；
[0090] 二·攤鋪
[0091] 1)混凝土拌和物攤鋪前，再對模板的位置和支撐穩(wěn)固情況，傳力桿、拉桿的安設等 進行全面檢查；
[0092] 2)安排專人指揮自卸車，盡量分幾次準確卸料；
[0093] 3)砼拌合料攤鋪時，必須按先模板邊緣、板角、接縫處的順序進行；粗骨料過于集 中的部位，必須將其分散到質量均勻的砼拌合料中去；用鐵鍬鏟運砼拌合料時，必須采用 "扣鍬"的方法，不得揚鍬；
[0094] 4)現場隨機抽檢混合料質量，現場坍落度控制在20mm以內，對不合格的混合料堅 決清出施工現場；
[0095] 5)因故造成1小時以上停工或達到2/3初凝時間，應在已鋪筑好的面板端頭設置 施工縫，廢棄不能被振實的拌和物；對于停工在上述時間以內的接頭，應在接頭處覆蓋濕麻 袋以防止接頭處水分喪失，如停工時間過長，對未經振實已經初凝的混合料必須清除；
[0096] 6)混凝土拌合物應呈半流動狀態(tài)，相鄰兩車的斜面是卸料和振搗后的自然斜面， 不得采用"趕漿"的方法作業(yè)；
[0097] 7)鋪筑填檔混凝土時，應按照兩側水泥混凝土面層的最晚鋪筑時間算起，且最早 時間不應小于規(guī)定要求；鋪筑填檔混凝土時，對兩側已鋪好的面層的邊部應采取保護措施， 防止損壞及粘漿，做面時宜在新老混凝土接合處用抹刀劃一整齊的直線，并應將板邊的砂 漿清除干凈；
[0098] 三·振搗
[0099] 1)現場振搗按每米寬度內不少于1根插入式振搗棒布設，組成橫向振搗棒組，沿 橫斷面連續(xù)振搗密實，并應注意路面板底、內部和邊角處不得欠振或漏振；
[0100] 2)振搗棒作業(yè)時，要使振動棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，應垂直插入， 要做到"快插慢拔"，快插是為了防止將表面混凝土先振實，與下層混凝土發(fā)生分層、離析現 象，慢拔是為了使混凝土能來得及填滿振動棒抽出時所形成的空間；
[0101] 3)振搗棒插入深度宜離基層3?5cm，同時應避免碰撞模板、鋼筋、傳力桿和拉桿， 更不得采取通過振動棒振動鋼筋的方法來促使混凝土振密，否則就會因振動而使鋼筋位置 變動，還會降低鋼筋與混凝土之間的粘結力，甚至會相互脫離；作業(yè)時，振動棒插入混凝土 的深度不應超過棒長的2/3?3/4,否則振動棒將不易拔出而導致軟管損壞；更不得將軟管 插入混凝土中，以防砂漿浸蝕及滲入軟管而損壞機件；振動器在使用中如遇溫度過高，應立 即停機冷卻檢查，如機件故障，要及時進行修理，冬季低溫時，振動器作業(yè)前，要采用緩慢加 溫，使棒體內的潤滑油解凍后，方能作業(yè)；
[0102] 4)在振搗棒已完成振實的部位，用平板振動器縱橫交錯兩遍全面提漿振實，第一 遍橫向振動使混凝土密實，第二遍縱向振搗，使表面平整；
[0103] 5)振動板應逐板逐行循序進行，不能拖振、斜振，振動板在一個位置的持續(xù)，振動 時間不應小于15秒，振動板必須由兩人提拉和移位，不得自由放置或長時間持續(xù)振動，移 位控制以振動板底部和邊緣泛漿厚度3±Imm為限；當混凝土在模內泛漿流動成水平狀時， 即可停振，不得在混凝土初凝狀態(tài)再振，也不得使周圍的振動影響到已初凝的混凝土，以免 影響混凝土質量；
[0104] 6)振動梁底部（前梁）應焊接或安裝深度4mm左右的粗集料壓實齒（斜向45〇， 間距2-4cm)，保證（4 ±I)mm的表面砂漿厚度；
[0105] 7)振動梁應垂直路面中線沿縱向勻速拖行，使表面泛漿均勻平整，在振動梁拖振 整平過程中，缺料處應使用混凝土拌和物填補，不得用純砂漿填補；料多的部位應鏟除；
[0106] 8)振搗時，應輔以人工補料，應隨時檢查振實效果、模板、拉桿、傳力桿的移位、變 形、松動、漏漿等情況，并及時糾正；
[0107] 四.整平飾面
[0108] 1)振動梁振實后，應拖動滾杠往返2?3遍提漿整平，第一遍應短距離緩慢推滾或 拖滾，以后應較長距離勻速拖滾，并將水泥漿始終趕在滾杠前方，多余水泥漿應鏟除；
[0109] 2)拖滾后的表面宜采用3m刮尺，縱橫各幾遍整平飾面，并用靠尺板檢查路面平整 度直至平整度符合要求；
[0110] 3)水泥混凝土的抹面收漿不得少于3次（坍落度越大抹面的次數應相應增加）， 第一次收漿在整平結束后立即進行，其主要作用是繼續(xù)整平混凝土表面，同時下壓表面粗 集料；第二次宜在泌水前進行，其作用為整平混凝土表面；當泌水結束，表面不再有自由水 時，方可進行第三次收漿，第三次必須用鐵抹進行，同時完成飾面，其作用是防止泌水結束 后表面出現水泥浮漿而脫皮；
[0111] 4)每次收漿后都應該用4m直尺檢查控制混凝土頂面和平整度；
[0112] 5)拉毛：做面工序結束后，應按照設計對路面表面平均紋理深度的要求，適時地 將混凝土表面拉毛處理；
[0113] 五·接縫切縫施工
[0114] 1)縱縫應根據設計文件的規(guī)定施工，縱縫為縱向施工縫，拉桿在立模后澆筑，混凝 土之前安設，縱向施工縫的拉桿則穿過模板的拉桿孔安設，合攏時縱縫上部要刷浙青，且不 得涂在拉桿上（拆模時清理側邊后涂一遍，合攏前半天再涂一遍），拆模后縱縫須清理干凈 (特別是堵縫的油氈和砂漿），然后在其上半部刷縱縫浙青；模板接縫處用寬、厚透明膠堵 縫，并在拆模后清除；
[0115] 2)橫縮縫在混凝土硬結后鋸成（參照可取經驗數250個溫度小時或現場試鋸）， 不宜過早，以避免出現縫沿不齊、毛茬、豁口、啃邊等現象；也不能太遲，以防止混凝土強度 高導致切縫困難，更不許出現斷板，切縫時一定要注意觀察，原則為"能切則切，寧早勿晚"， 對于板邊，由于模板致使切縫不及邊處須用小型切縫機補充切縫或拆模后用專用切縫機補 切，保證縫在板表面上貫通，避免板邊掉角；
[0116] 3)橫脹縫應與路中心線成90°，縫壁用鐵撅釘牢，縫壁必須堅直，縫隙寬度一致， 縫中不得連漿，縫隙下部設脹縫板，上部灌封縫料，脹縫板應事先預制，預制脹縫板嵌入前， 應使縫壁潔凈干燥，脹縫板與縫壁緊密結合；
[0117] 4)采用路面砼切縫專用機進行切縫，并選用厚3_5mm切縫刀片，切縫深度設計要 求為6cm，橫向縮縫切割：橫向施工縫采用鋸縫，縫深6cm，寬5mm，切割時必須保持有充足的 注水，在進行中要觀察刀片注水情況；
[0118] 六.拆模
[0119] 1)拆模時間應根據施工氣溫和混凝土強度增長情況確定，晝夜平均氣溫20°C時， 允許拆模時間為30小時，平均氣溫25°C時，允許拆模時間為24小時，在此時間段內不得受 到碰撞；
[0120] 2)拆模時應仔細，不得損壞混凝土面板的棱角、企口，拆模后側面清理后涂刷浙 青；
[0121] 七·養(yǎng)生
[0122] 1)水泥砼面層成活后的養(yǎng)護作業(yè)分為初期養(yǎng)護和后期養(yǎng)護，初期養(yǎng)護（整平飾面 結束至切縫時間段）采用土工布覆蓋的保濕灑水養(yǎng)護法，后期養(yǎng)護（切縫結束至養(yǎng)生終了） 采用土工布上覆蓋塑料薄膜的雙層保濕灑水養(yǎng)護法，并須設專人經常巡視，確保養(yǎng)生情況， 養(yǎng)生完畢在鋸縫處澆灌縫材料，灌縫前應清除縫內的臨時密堵材料，縫頂面高度與路面平 齊；
[0123] 2)養(yǎng)生應特別注重前7天的保濕養(yǎng)生，應加強灑水，保持足夠的濕度，養(yǎng)生天數宜 為14?21天，高溫天氣不少于14天，低溫天氣不低于21天；
[0124] 3)在混凝土面板養(yǎng)生期間應有專人檢查養(yǎng)生情況，隨時糾偏。
[0125] 材料選擇：
[0126] 水泥：水泥是水泥混凝土的膠結材料，水泥混凝土的性質在很大程度上取決于水 泥的質量，在選擇混凝土組成材料時，對水泥品種和標號必須合理加以選擇。水泥的選用應 按JTGF30- 2003《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》中規(guī)定，水泥的質量要求應符合 《通用硅酸鹽水泥檢測標準》(GB175-2007)中的各項標準。其中，水泥的強度和體積安定性 對混凝土質量影響最大：水泥強度是水泥混凝土和砂漿配合比設計的重要計算參數；水泥 的體積安定性差，容易引起混凝土結構開裂、崩裂等問題。因此須選用品質穩(wěn)定可靠的水泥 是至關重要的。本實施例選用滁州珍珠水泥廠生產的"珍珠"牌P. 042. 5水泥，具體物理力 學性能見表1。
[0127] 表1水泥的物理力學性能（產地：源州珍珠水泥廠）
【權利要求】
1. 一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法，其特征在于，其具體方法如 下： 1) 將當地原材料以不同的膠砂含量試配混凝土，確定適合的膠砂含量，以此作為水泥 混凝土配合比設計的指導參數； 2) 將砂率從常規(guī)的36 %減至29% -32%，單方水泥用量由以往工程的380公斤減至 330公斤，將傳統(tǒng)集料中粒徑4. 75mm-9. 5mm規(guī)格石料剔除； 3) 配合比設計水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》（JTGF30-2003)要 求，以不低于300kg/m3為基數，視原材料情況逐步增加l〇-15kg/m3,通過配合比試驗確定水 泥用量；砂率選取范圍為29-32%，每立方米混凝土用水量通過試拌混凝土拌合物，達到要 求工作度對應的用水量確定； 4) 通過平行試驗基本確定上述參數后，按照常規(guī)絕對體積法確定水泥混凝土初步配合 t匕，結合試拌試驗和強度試驗，最后得出滿足施工和易性和強度要求的設計配合比； 5) 各項參數范圍：使用9. 5mm以上的碎石作為骨料，砂的細度模數以2. 7-3. 0為宜；推 薦砂率為29-32%;單方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ;單方混凝土用水量為130-145kg/ m3〇
2. 根據權利要求1所述的一種提高路用水泥混凝土抗彎拉強度和耐久性的方法，其特 征在于：步驟如下， 一 ?運輸 1) 運輸砼的車輛裝料前，應清凈車廂，灑水潤壁，排干積水，裝料時應挪動車位，防止離 析，砼運輸過程中應防止漏漿、漏料和污染路面，不得顛簸離析，途中不得隨意耽擱，車輛起 步和停車應平穩(wěn)，夏季必要時須有遮蓋措施，卸料高度不得大于1. 5m ; 2) 運輸車輛卸料時，嚴禁碰撞模板或拉桿，一旦碰撞，應及時告知現場施工員重新測量 糾偏； 3) 混凝土拌和物從出料到運輸、鋪筑完畢允許最長時間，根據施工氣溫一般為0. 5? 1. 5小時，超過規(guī)定攤鋪允許最長時間的混凝土不得用于路面攤鋪，嚴禁用加水或其他方法 來改變混合料的工作性； 二?攤鋪 1) 混凝土拌和物攤鋪前，再對模板的位置和支撐穩(wěn)固情況，傳力桿、拉桿的安設等進行 全面檢查； 2) 安排專人指揮自卸車，盡量分幾次準確卸料； 3) 砼拌合料攤鋪時，必須按先模板邊緣、板角、接縫處的順序進行；粗骨料過于集中的 部位，必須將其分散到質量均勻的砼拌合料中去； 4) 現場隨機抽檢混合料質量，現場坍落度控制在20 mm以內，對不合格的混合料堅決清 出施工現場； 5) 因故造成1小時以上停工或達到2/3初凝時間，應在已鋪筑好的面板端頭設置施工 縫，廢棄不能被振實的拌和物；對于停工在上述時間以內的接頭，應在接頭處覆蓋濕麻袋以 防止接頭處水分喪失，停工時間過長，對未經振實已經初凝的混合料必須清除； 6) 混凝土拌合物應呈半流動狀態(tài)，相鄰兩車的斜面是卸料和振搗后的自然斜面； 7) 鋪筑填檔混凝土時，應按照兩側水泥混凝土面層的最晚鋪筑時間算起，且最早時間 不應小于規(guī)定要求；鋪筑填檔混凝土時，對兩側已鋪好的面層的邊部應采取保護措施，防止 損壞及粘漿，做面時宜在新老混凝土接合處用抹刀劃一整齊的直線，并應將板邊的砂漿清 除干凈； 三?振搗 1) 現場振搗按每米寬度內不少于1根插入式振搗棒布設，組成橫向振搗棒組，沿橫斷 面連續(xù)振搗密實，并應注意路面板底、內部和邊角處不得欠振或漏振； 2) 振搗棒作業(yè)時，要使振動棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，應垂直插入，要做 至IJ "快插慢拔"，快插是為了防止將表面混凝土先振實，與下層混凝土發(fā)生分層、離析現象， 慢拔是為了使混凝土能來得及填滿振動棒抽出時所形成的空間； 3) 振搗棒插入深度宜離基層3?5cm，同時應避免碰撞模板、鋼筋、傳力桿和拉桿，不得 采取通過振動棒振動鋼筋的方法來促使混凝土振密，否則就會因振動而使鋼筋位置變動， 還會降低鋼筋與混凝土之間的粘結力，甚至會相互脫離；作業(yè)時，振動棒插入混凝土的深度 不應超過棒長的2/3?3/4,否則振動棒將不易拔出而導致軟管損壞；更不得將軟管插入混 凝土中，以防砂漿浸蝕及滲入軟管而損壞機件；振動器在使用中如遇溫度過高，應立即停機 冷卻檢查，如機件故障，要及時進行修理，冬季低溫時，振動器作業(yè)前，要采用緩慢加溫，使 棒體內的潤滑油解凍后，方能作業(yè)； 4) 在振搗棒已完成振實的部位，用平板振動器縱橫交錯兩遍全面提漿振實，第一遍橫 向振動使混凝土密實，第二遍縱向振搗，使表面平整； 5) 振動板應逐板逐行循序進行，不能拖振、斜振，振動板在一個位置的持續(xù)，振動時間 不應小于15秒，振動板必須由兩人提拉和移位，不得自由放置或長時間持續(xù)振動，移位控 制以振動板底部和邊緣泛漿厚度3±1_為限；當混凝土在模內泛漿流動成水平狀時，即可 停振，不得在混凝土初凝狀態(tài)再振，也不得使周圍的振動影響到已初凝的混凝土，以免影響 混凝土質量； 6) 振動梁底部應焊接或安裝深度4mm左右的粗集料壓實齒，保證4 ± 1mm的表面砂漿厚 度； 7) 振動梁應垂直路面中線沿縱向勻速拖行，使表面泛漿均勻平整，在振動梁拖振整平 過程中，缺料處應使用混凝土拌和物填補，不得用純砂漿填補；料多的部位應鏟除； 8) 振搗時，應輔以人工補料，應隨時檢查振實效果、模板、拉桿、傳力桿的移位、變形、松 動、漏漿等情況，并及時糾正； 四.整平飾面 1) 振動梁振實后，應拖動滾杠往返2?3遍提漿整平，第一遍應短距離緩慢推滾或拖 滾，以后應較長距離勻速拖滾，并將水泥漿始終趕在滾杠前方，多余水泥漿應鏟除； 2) 拖滾后的表面宜采用3m刮尺，縱橫各幾遍整平飾面，并用靠尺板檢查路面平整度直 至平整度符合要求； 3) 水泥混凝土的抹面收漿不得少于3次，第一次收漿在整平結束后立即進行，其主要 作用是繼續(xù)整平混凝土表面，同時下壓表面粗集料；第二次宜在泌水前進行，其作用為整平 混凝土表面；當泌水結束，表面不再有自由水時，方可進行第三次收漿，第三次必須用鐵抹 進行，同時完成飾面，其作用是防止泌水結束后表面出現水泥浮漿而脫皮； 4) 每次收漿后都應該用4m直尺檢查控制混凝土頂面和平整度； 5)拉毛：做面工序結束后，應按照設計對路面表面平均紋理深度的要求，適時地將混 凝土表面拉毛處理； 五. 接縫切縫施工 1) 縱縫應根據設計文件的規(guī)定施工，縱縫為縱向施工縫，拉桿在立模后澆筑，混凝土之 前安設，縱向施工縫的拉桿則穿過模板的拉桿孔安設，合攏時縱縫上部要刷浙青，且不得涂 在拉桿上，拆模后縱縫須清理干凈，然后在其上半部刷縱縫浙青；模板接縫處用寬、厚透明 膠堵縫，并在拆模后清除； 2) 橫縮縫在混凝土硬結后鋸成，不宜過早，以避免出現縫沿不齊、毛茬、豁口、啃邊等現 象；也不能太遲，以防止混凝土強度高導致切縫困難，更不許出現斷板，切縫時一定要注意 觀察，原則為"能切則切，寧早勿晚"，對于板邊，由于模板致使切縫不及邊處須用小型切縫 機補充切縫或拆模后用專用切縫機補切，保證縫在板表面上貫通，避免板邊掉角； 3) 橫脹縫應與路中心線成90°，縫壁用鐵撅釘牢，縫壁必須堅直，縫隙寬度一致，縫中 不得連漿，縫隙下部設脹縫板，上部灌封縫料，脹縫板應事先預制，預制脹縫板嵌入前，應使 縫壁潔凈干燥，脹縫板與縫壁緊密結合； 4) 采用路面砼切縫專用機進行切縫，并選用厚3-5mm切縫刀片，切縫深度設計要求為 6cm，橫向縮縫切割：橫向施工縫采用鋸縫，縫深6cm，寬5mm，切割時必須保持有充足的注 水，在進行中要觀察刀片注水情況； 六. 拆模 1) 拆模時間應根據施工氣溫和混凝土強度增長情況確定，晝夜平均氣溫20°C時，允許 拆模時間為30小時，平均氣溫25°C時，允許拆模時間為24小時，在此時間段內不得受到碰 撞； 2) 拆模時應仔細，不得損壞混凝土面板的棱角、企口，拆模后側面清理后涂刷浙青； 七?養(yǎng)生 1) 水泥砼面層成活后的養(yǎng)護作業(yè)分為初期養(yǎng)護和后期養(yǎng)護，初期養(yǎng)護采用土工布覆蓋 的保濕灑水養(yǎng)護法，后期養(yǎng)護采用土工布上覆蓋塑料薄膜的雙層保濕灑水養(yǎng)護法，并須設 專人經常巡視，確保養(yǎng)生情況，養(yǎng)生完畢在鋸縫處澆灌縫材料，灌縫前應清除縫內的臨時密 堵材料，縫頂面高度與路面平齊； 2) 養(yǎng)生應特別注重前7天的保濕養(yǎng)生，應加強灑水，保持足夠的濕度，養(yǎng)生天數宜為 14?21天，高溫天氣不少于14天，低溫天氣不低于21天； 3) 在混凝土面板養(yǎng)生期間應有專人檢查養(yǎng)生情況，隨時糾偏。
【文檔編號】E01C7/14GK104404850SQ201410658840
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】蔣新明 申請人:滁州市公路管理局