郝朝旭

（山西路橋集團國際交通建設(shè)工程有限公司，山西 太原 030006）

0 引言

作為一種高等級路面結(jié)構(gòu)形式，水泥混凝土路面在國內(nèi)外道路交通領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在我國目前已建成通車的等級道路中，水泥混凝土路面（以下簡稱水泥路面）約占15%左右，而大量建設(shè)等級較低的縣鄉(xiāng)和村鎮(zhèn)道路絕大多數(shù)為水泥路面。為了保證施工質(zhì)量，水泥路面的鋪筑基本采用機械化和半機械化作業(yè)兩種方式完成，前者的鋪設(shè)機械以具有自動找平裝置的滑模式攤鋪機或軌道式攤鋪機為代表，主要完成高等級路面，尤其是高速公路水泥路面的攤鋪工序；后者以單滾或雙滾攤鋪裝置輔以人工完成路面的鋪設(shè)，主要用于其他等級較低路面的施工。隨著我國道路交通事業(yè)的快速發(fā)展，特別是大交通流、車輛重載和高速交通時代的到來，對道路的建設(shè)等級和施工質(zhì)量提出了越來越高的要求，重視和不斷推進水泥路面的建設(shè)質(zhì)量是十分必要的。

1 水泥混凝土路面的基本特征和優(yōu)劣分析

與瀝青混凝土路面相較，水泥混凝土路面具有受力均勻且具有更大的承壓能力，但也有某些較為明顯的弱勢，特別是：

a）剛性板塊結(jié)構(gòu)對面層上部車輛的振動荷載基本沒有吸收作用，使得在水泥路面行車振動較大。

b）水泥路面自身難以形成抗滑構(gòu)造，所以必須在攤鋪工藝的最后加設(shè)抗滑構(gòu)造制作工序（橫向拉毛）。但這種路面人工抗滑構(gòu)造在長期的車輛磨耗下難以持久[1]，而重新制作抗滑構(gòu)造施工工程成本很高，且目前抗滑構(gòu)造的重新制作工藝和相關(guān)設(shè)備在國際范圍內(nèi)尚未成熟。

c）剛性路面的面層級配材料中礦料的粒徑差別較大，在混合料的轉(zhuǎn)運和攤鋪時容易造成材料的離析，不僅影響路面的整體強度，而且路面表層的平整度難以保證。

有鑒于這些問題，水泥路面在高等級道路，特別是高速公路的應(yīng)用規(guī)模受到一定的影響，為了解決這些問題，在水泥混合料的制作、轉(zhuǎn)運、攤鋪、壓實和后期養(yǎng)生諸工序必須特別注意施工質(zhì)量，并有的放矢地對現(xiàn)行作業(yè)工藝和方法進行必要的改進和優(yōu)化。

2 混凝土材料制備

混凝土的制備包括配料（包括試拌）和拌合兩個主要工序。每個工序都必須按照規(guī)定程序進行，并特別注意下述要點：

a）混凝土的制備通常采用連續(xù)作業(yè)式拌合機完成。作業(yè)前，應(yīng)對拌合機上料部分各點的配料稱量裝置進行標(biāo)定并進行試拌，確認(rèn)達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（即達到混凝土設(shè)計要求的材料級配誤差范圍）后才能開始正式作業(yè)。筆者所在的山西省及我國北方大部處于四季分明的溫帶地區(qū)，道路工程施工往往帶有明顯的季節(jié)性作業(yè)特點。冬初至來年春末的非施工時間較長，道路施工設(shè)備在閑置期期間基本處于封存狀態(tài)，因此在施工開始前應(yīng)對機械設(shè)備進行維護和保養(yǎng)是十分必要的。對設(shè)備稱量裝置進行標(biāo)定并進行試拌不僅能夠規(guī)范拌合質(zhì)量，也是對拌合機能否正常作業(yè)進行考核和評價。

b）混凝土拌合過程中按規(guī)定的頻率檢驗相關(guān)參數(shù)（如坍落度、坍落度損失以及含氣量等），并制作混凝土試件以便對其各項力學(xué)指標(biāo)進行檢測。

c）為保證混凝土拌合物足夠均勻，應(yīng)對拌合物的拌合時間進行優(yōu)化。顯然，拌合時間過短會降低混凝土的均勻性，而拌合時間過長會降低拌合機的作業(yè)效率。圖1是在標(biāo)準(zhǔn)工況下拌合時間與拌合均勻度的關(guān)系。顯然，拌合均勻度的高低與拌合時間成正比，但在持續(xù)拌合45 s之后，均勻度的增加程度明顯減慢。

圖1 材料拌合的均勻性與拌合時間的關(guān)系

顯然，拌合時間的優(yōu)化原則是在保證拌合材料的充分混合和具備必要的材料穩(wěn)定性（保證必要的拌合時間是主要計算參數(shù)之一）前提下，盡可能縮短拌合時間，以保證必要的作業(yè)效率。

3 混凝土材料的運輸

水泥混凝土路面的攤鋪作業(yè)與瀝青混凝土路面作業(yè)有所不同，其中有關(guān)混凝土材料的運輸要求是其中之一。為了達到和保證瀝青混凝土攤鋪機的上料高度和作業(yè)的連續(xù)性，要求運輸車輛具有15 t以上的單車運載量和較高的卸載高度（與攤鋪機的受料高度相匹配），而水泥混凝土路面的攤鋪并無此類嚴(yán)格要求，但為保證施工質(zhì)量，下述技術(shù)條件應(yīng)予考慮。

a）采用較大運載量的材料運輸車輛（通常應(yīng)大于等于15 t）對于提高攤鋪機的作業(yè)效率是必要的。同時，較大載量的運輸車輛使得路面攤鋪作業(yè)更為連續(xù)和均勻，這對于提高道路攤鋪的平整度具有重要意義。

b）運輸車輛的車槽平面不應(yīng)過低（從拌合機向運輸車輛上料時，自卸料斗的底部與車槽平面之間的落差應(yīng)小于等于2 000 mm）且應(yīng)在行駛時盡量減少顛簸，二者對于減少材料的離析是十分重要的。

c）混凝土材料的制備基地與攤鋪機的作業(yè)現(xiàn)場不應(yīng)過遠(yuǎn)，因為較大的運距不僅會加速材料的離析，而且會使材料的額定含水量降低。有鑒于此，在運輸車輛的車槽頂部加設(shè)篷布是必要的。

4 混凝土材料的攤鋪

目前高等級水泥路面的攤鋪均采用滑模攤鋪機完成。為保證攤鋪質(zhì)量，必須遵守下列技術(shù)要點。

4.1 攤鋪速度

合理的作業(yè)速度關(guān)系到材料的均勻性和表面平整度，因此滑模攤鋪機作業(yè)時必須保持連續(xù)且勻速行進，其作業(yè)速度主要與作業(yè)厚度有關(guān)且呈反比，其關(guān)系可見式（1）：

式中：Vt為攤鋪速度的優(yōu)化值，m/min；k為優(yōu)化系數(shù)，見表1；V0為平均速度，可取1.5 m/min。

表1 優(yōu)化系數(shù)k的取值

4.2 振搗頻率

滑模攤鋪機正常作業(yè)時的振搗頻率應(yīng)保持在9 000 r/min左右，但遇到混凝土的稠度明顯變化時應(yīng)對振搗頻率和攤鋪速度相應(yīng)調(diào)整。其調(diào)整值見表2。

表2 振搗頻率的取值

4.3 縱坡較大路面時的作業(yè)

路面攤鋪如果遇到縱坡較大的路面時，在上坡前應(yīng)對擠壓底板前仰角進行小化調(diào)整，下坡時對前仰角進行大化調(diào)整，其調(diào)整幅度均不得大于原仰角角度值的±10%。

5 攤鋪機作業(yè)結(jié)束后的路面抗滑槽刻制、養(yǎng)生和切縫

如本文前述，水泥混凝土路面的抗滑構(gòu)造的制作和保持一直是這種路面的弱點之一。有鑒于此，建議對攤鋪機作業(yè)結(jié)束而路面強度尚未形成時的抗滑槽刻制（俗稱路面拉毛）的幾何參數(shù)進行必要的優(yōu)化，即刻槽深度取2.5～3.5 mm、槽間距為15～20 mm、槽寬為5～5.5 mm為宜，如此可有效提高抗滑構(gòu)造的使用壽命。

只有經(jīng)過一定時間（與當(dāng)?shù)販囟群蜐穸扔嘘P(guān)）的養(yǎng)生，水泥路面才能形成設(shè)計要求的強度和承載能力，并有效防止路面干縮裂縫的產(chǎn)生。常用養(yǎng)生方法是灑水并輔以控制水分蒸發(fā)的塑料薄膜或者草袋覆蓋等完成[2]。在正常情況下，每天應(yīng)在上部以噴淋方式灑水不低于4次。

為有效避免路面初期斷板的發(fā)生，當(dāng)混凝土面層的抗壓強度達到8～9 MPa時 應(yīng)及時進行切縫作業(yè)，切縫厚度以5～6 mm為好，且切縫深度應(yīng)大于等于1/5板厚。

6 總結(jié)

對水泥混凝土路面機械施工各工序的工作參數(shù)進行探討和優(yōu)化，對于保證和提高道路施工質(zhì)量具有重要意義。水泥路面的施工質(zhì)量涉及范圍較廣，只有重視和做好從材料準(zhǔn)備到攤鋪養(yǎng)生各工序的質(zhì)量保證工作，才能充分發(fā)揮水泥混凝土路面的優(yōu)勢，規(guī)避其弱勢，保證其在道路交通事業(yè)中的服務(wù)效果和使用壽命。