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水泥混凝土路面質量控制
導語：水泥混凝土路面是指以水泥混凝土為主要材料做面層的路面，簡稱混凝土路面。亦稱剛性路面，俗稱白色路面，它是一種高級路面。水泥混凝土路面有素混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土、預應力混凝土、鋼纖維混凝土和裝配式混凝土等各種路面。
水泥混凝土路面作為一種高級剛性路面結構形式，已超過百余年，在世界各地使用極其廣泛。我國水泥混凝土路面已有70余年的歷史，主要于20世紀80年代開始大量使用。通過“七五”、“八五”、“九五”三個五年研究計劃，設計理論和施工水平已達到較高水平。進入90年代后，我國開始采用滑模攤鋪機施工水泥混凝土路面，工程質量和工程進度得到較大幅度的提高。
但是，隨著我國國民經濟的快速發展，公路運輸總量持續增長，交通基礎設施建設取得了不斷的突破，交通流量、交通荷載、輪胎壓力不斷增加，道路使用條件越來越惡劣。如何建設表面平整，行車舒適安全的路面，是擺在每一個公路建設者面前的一道難題，也是不斷追求的目標。
一、目前路面現狀
(一)高速公路交通狀況。目前，我國高速公路呈現出交通量大，貨車超軸載特別多，行車速度快的特點。為此，對我國高速公路的建設提出了更高的要求。
(二)高速公路路面現狀。我國高速公路路面主要采用瀝青混凝土路面和水泥混凝土路面兩種形式，相對來說，水泥混凝土路面給社會的印象較差，導致近年來國內在高等級路面上采用水泥混凝土路面越來越少。為此，筆者跟蹤和分析了國內部分省市的水泥路混凝土路面情況，確有許多路面出現了唧泥、斷板、開裂等病害，有些甚至剛通車就開始修補，質量不良狀況特別嚴重，極大的影響了行車的舒適性和安全性，在社會上造成了極大的影響。
二、水泥混凝土路面常見問題及原因
(一)水泥混凝土路面的開裂、斷板、錯臺。我國水泥混凝土路面的開裂、斷板，將直接影響路面的使用性能。路面雨水滲入基層，導致唧泥，并淘空基層，造成錯臺、斷板。路面出現斷板，主要是以下幾種原因：
1.施工期斷板：在滑模攤鋪路面施工時，一般是以下幾方面因素：
(1)日溫差過大或蒸發量過高。日溫差過大，切縫不及時，溫度應力高于混凝土路面的抵抗拉裂強度，造成斷板。在風速過大，蒸發量過高時，養護不及時，表面干縮過快，出現收縮裂縫。
(2)基層強度過高，基層裂縫未進行處理，造成基層裂縫反射斷板。
(3)水泥水化熱過高或安定性不良，或兩種水泥混用，也會引發早期斷板。我國企業實行集團化，各大廠兼并無數小廠，改造后掛牌，在原廠供應不及時的情況下采取兩廠同時供應水泥，兩種水泥混用，極易造成路面大面積開裂、斷板。
(4)滑模攤鋪機操作不當或混凝土工作性不適應造成路面拉裂斷板。
2.通車后的錯臺、斷板
(1)通車二年內的斷板，一是由于路基未完全沉降穩固，路基自然沉降出現斷板。二是基層表面的粗糙度過大，面板收縮時，基層對路面的局部磨擦力過大，使混凝土路面產生過大的拉應力而斷板。
(2)通車二到五年內的斷板，則主要是基層穩定性不好，不耐沖刷，路面結構橫向排水不暢，唧泥和淘空基層造成斷板。
(3)縮縫未插入傳力桿，重車多次碾壓、顛簸，造成板端出現微小沉降，板與板之間出現錯臺。
(4)路面抗彎拉強度儲備不足，重載車的高速增長是路面斷板的原因之一。
(二)水泥混凝土路面的平整度差，噪音高。相對瀝青混凝土路面來說，水泥混凝土路面的平整度較低，但衰減較慢。但目前我國水泥混凝土路面平整度差，筆者認為主要有以下方面的因素：
1.我國水泥混凝土路面技術起點低，采用機械代施工程度低，且時間短，造成水泥混凝土路面施工水平相對較低，設計單位、建設單位等對路面的研究重視程度不夠，恣意縮短工期，導致施工單位出現趕工，是造成路面平整度不佳的主要原因之一。
2.施工單位配置人員力量弱，技術人員對路面攤鋪的認識不深刻，不能根據不同的施工環境調整攤鋪的各個環節，而是照搬以往成功的經驗。機械操作手文化素質低，不能較好地對路面施工的各個環節理解透徹，故施工的路面平整度不理想。
3.設計單位對混凝土路面的后期平整度影響因素考慮不周，如路面抗彎拉強度儲備不足，縮縫未插入傳力桿易出現錯臺等。
4.基層的平整度較差。建設單位、施工單位對基層平整度重視不夠，造成路面厚度不均，收縮不一致，導致路面平整度較差。
5.路面的設計厚度或施工厚度不足，是影響路面使用壽命的一個原因，出現“短命式”斷板。國外研究人員認為，在一定范圍內，每增加1cm厚度，路面使用壽命增加3～5年。
水泥混凝土路面噪音相對瀝青路面較高的原因，主要是路面平整度不佳，路面錯臺、斷板而引起的。其次，我國對路面抗滑構造的間距、深度的控制力度不夠，也是噪音較大的原因之一。我國很多采用軟拉制作的抗滑構造就極難滿足規范要求，硬刻痕的也是縫寬或縫深有出入。另外，在德國、法國等國家采用一次用滑模攤鋪機濕接濕鋪雙層路面來解決，上層為高強低噪聲細粒式水泥混凝土路面，其噪聲水平與瀝青路面相當。
(三)水泥混凝土路面表面出現空洞、脫皮露骨。水泥混凝土路面脫皮露骨、出現空洞，主要是由以下因素影響的：
1.材質問題。碎石、砂中含泥量過大，或有泥塊，通車后出現坑洞，或表面砂漿強度不夠，出現脫皮露骨。
2.混凝土坍落度控制不好。施工時出現蜂窩麻面，人工采用混凝土或砂漿修補，易出現坑洞或脫皮露骨。
3.施工時碰上下雨，雨水對未初凝的路面沖刷，出現脫皮露骨現象。
三、進一步提高水泥混凝土路面的施工質量
我國許多高速公路及地方道路經常出現路面開裂、斷板、唧泥的現象，出現大量的返工。由于水泥混凝土路面修復困難，經常出現邊施工邊通車，安全隱患大，經濟損失大，社會影響極壞。如何進一步提高水泥混凝土路面的施工質量，減少或杜絕常見病害的發生，提高行車的舒適性，是每位工程技術人員十分關注的問題。筆者經過多年的學習和積累，對如何提高路面的施工質量，談談一些見解。
(一)加強水泥混凝土路面混合料原材料的選擇。建好高速公路水泥混凝土路面的基本物質條件是路面水泥混凝土原材料要精良，進場前控制好原材料的質量相當重要。
水泥主要控制水泥的抗折強度。我國水泥廠家眾多，生產技術良莠不齊，因此，選擇合格的水泥是保證混凝土強度的首要因素。另外，對水泥的安定性及游離氯化鈣含量，水泥的細度、干縮率與凝結時間、水泥的含堿量，以及控制水泥中混合材料的摻量，夏天施工時注意控制水泥的施工溫度。
粉煤灰要采用一、二級灰，主要控制粉煤灰中燒失含碳量和細度等指標。
外加劑的選用是路面混凝土材料科學中的關鍵。合適的外加劑，一是要滿足適應性要求，二是滿足施工混凝土路面所要求的較低水泥用量下的高抗折強度;三是滿足所用的機械施工方式對可施工性質的要求，四是滿足小變形和耐久性要求。
粗集料主要控制其最大粒徑、硬度以及含泥量和粒形。一般選用火成巖和變質巖，不使用沉積巖，可以保證巖石的強度，進而保證混凝土的抗彎拉強度。加工則采用反擊式，沖擊式或錘式二級破碎設備，僅用鄂式破碎很難滿足其針片狀含量要求;
細集料主要控制砂中含泥量的要求以及細度模數�；備佀嗷炷谅访嫔暗募毝饶禐�2.0～3.5之間，含泥量應小于2%。
(二)優化水泥混凝土配合比設計。水泥混凝土配合比的設計和優化是滑模攤鋪路面的關鍵技術，配合比設計時除滿足水泥混凝土路面的物理力學指標外，重要的是考慮混凝土的工作性和經濟性。因此對以下幾方面的內容要特別注意。
1.減水劑的選用。要配制出高抗彎拉強度、耐久性好的混凝土配合比，就要求混凝土的水灰比較小，因此必須采用高效減水劑，保證混凝土較好的工作性。
2.礦料級配的組成原則。砂率的選用由于有比較成功的實踐經驗，目前的理論和經驗數據比較成熟，容易選定。但粗集料一般要采用兩級配集料進行摻配，由于粗集料加工的現狀不理想，確定一個相對合理的摻配系數是極其重要的。根據筆者的經驗以及查閱相關資料，粗集料組成為最優曲線并略偏粗更有利于路面平整度的控制及抗彎拉強度的提高。另外，粗集料的含泥量一般不大于1%，砂的含泥量不大于2%，否則將嚴重影響路面的抗折強度和增大干縮變形。
3.水泥、粉煤灰的路用品質要求。在配合比設計前，對水泥的路用品質進行檢測，如發現問題，及時與廠家進行協商和探討，調整水泥的組分，確保水泥品質的完全合格。粉煤灰則必須達到二級以上，對每車材料必須進行檢測后才能入罐，否則三級以上的粉煤灰對路面的危害極大。
4.配合比設計的影響因素的綜合協調
(1)粗集料的種類和最大粒徑。碎石和礫石均可施工優質的水泥混凝土路面，但礫石混凝土的最大粒徑不大于20mm，碎石混凝土應不大于30mm。
(2)單位水泥用量。路面混凝土的單位水泥用量不宜過大，過大會使水泥漿量增多，集料之間的嵌鎖力減小，抗折強度提高不明顯。且由于水泥漿量增大會增大干縮變形，影響路面平整度，易產生開裂，且經濟性不好。52.5#水泥用量一般不少于300Kg，不宜大于360Kg。
(3)含氣量。目前，規范已要求檢測混凝土的含氣量。筆者認為，引氣劑的使用，即有利于路面的抗凍性，也對路面的抗彎拉強度，降低路面剛度，減少變形性能有較大的改善。因此，在路面中檢測含氣量是路面設計和施工理論上必要的進步。
(三)水泥混凝土路面的施工
1.認真細致地做好試驗路段。攤鋪水泥混凝土路面試驗路段分為試拌和試鋪兩階段，通過試驗路段的試驗應達到下述目的。
試驗段在與施工條件等同的條件下實施，通過在指定工作段先試驗性地組織施工、測算、總結，得出所有必需的工作參數和施工經驗，用以指導正式生產。
通過試驗段的實施，要確定以下內容：
原材料的適用性及水穩混合料的和易性及其力學指標。
驗證配合比(水泥用量、礦料級配)是否符合規范要求。
拌合機、運輸車、攤鋪機的適當數量、工作效率、最佳組合方式，及人員安排的合理性。
攤鋪工藝，松鋪系數�？v橫接縫的處理方式。
其他技術指標。各種檢測手段的適用性。
試驗段鋪筑結束后，由施工單位和監理會商試驗結果，提交試驗總結報告。
2.水泥混凝土路面的施工。路面試驗段完成后，根據試驗段取得的成果，用以指導大面積施工。
(1)高等級路面必須采用滑模攤鋪機施工。目前世界上使用的三大主流攤鋪機為：德國的Wirtgen機型，美國的GOMACO機型和CMI機型。三種攤鋪機各有其優缺點及不同的操作原理，但以德國的Wirt?鄄gen機型適應性更廣。但是隨著工程質量的要求越來越高，材料越來越精良，三種攤鋪機在國內都做出了優質高平整度的路面。筆者參與施工的道路，采用GOMACOGP2600型攤鋪機和WirtgenSP850均做出了平整度較好的路面。
(2)在路面攤鋪前，做好各項準備工作。一是對基層進行清掃、修補。對破損的基層采用高標號的水泥砂漿修補平整密實，對基層裂縫則進行清縫后灌入瀝青并在表面粘貼不窄于1米寬的單層油氈，防止路面反射裂縫的出現;二是準備好攤鋪機行走的基線，確保基線平滑順適，逐樁檢查板厚，并對板厚不合適的位置進行基線微調;三是對脹縫、鋼筋補強位置進行預先標識并提前到位，不因鋼筋的安裝影響攤鋪機的連續作業。
(3)路面當日開工前，對材料進行含水量檢測，特別是對砂和小碎石的含水量要特別注意。拌和時注意控制混凝土的拌和質量，確�；炷撂涠鹊木鶆�。
(4)根據天氣情況，如溫度、風速等，對混凝土的出廠坍落度進行微調，確保機前混合料的均勻，根據運距的變化，微調減水劑及水灰比，使混凝土的工作性得到保障
(5)攤鋪機在開工前，應調整好振動捧，抹平板等的位置，校核攤鋪機的仰角及平面位置等。施工時，控制振搗倉的料位及機前的料位，并控制行進速度，不宜過快。太快則工人的修邊速度跟不上，拉桿插入的位置不太準確，且機手對前、后的照顧易出現瑕疵，一般以1.0～1.5米/分鐘為宜。另外，根據施工后的路面情況，及時調整攤鋪機的振動頻率。
(6)路面施工后，及時噴灑養護劑，根據天氣情況(溫度、風速、濕度等)確定養護劑的噴灑遍數、濃度。路面切縫后，采用保濕養護膜或薄膜覆蓋養生。養生28天后，開放交通。
(7)路面縱橫縫的施工。脹縫的設置一般以盡量少為宜。根據當地的溫差狀況及施工時的溫度，設置脹縫的位置。結構物附近必須設置。
四、結語
筆者認為，水泥混凝土路面與瀝青混凝土路面各有其優缺點，應根據不同的地域、地質情況，采用不同的路面形式，將更有利于我國的高速公路的快速健康發展。要建設出高質量的水泥混凝土路面，需要建設單位、設計單位、施工單位、監理單位及政府主管部門正確認識其特點，攜手合作，從以下幾方面入手：
1.加強水泥混凝土路面的研究，對其出現的各種問題進行細致的分析，有針對性地一一解決，不諱疾忌醫。
2.合理確定工期，給予路基自然沉降的時間。不盲目趕工，施工有條不紊更易保證施工質量。
3.對我國的交通發展狀況作出正確的估計，預留足夠的路面強度儲備值。
4.加強施工質量的現場控制，提高施工技術人員、操作人員的技術素質，保證路面的施工質量。
5.跟蹤并及時引進各國水泥混凝土路面設計、施工的先進技術，提高路面的質量。
筆者根據近年來對國內一些工程的考察，結合自己的一點實踐經驗，提出了加強水泥混凝土路面質量控制的一些觀點和方法，旨在和同仁們及專家共同探討，以達到共同提高的目的。
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