摊铺排阵一体机(隧道露石水泥混凝土路面施工控制技术研究)

Posted 2023-05-27

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摊铺排阵一体机(隧道露石水泥混凝土路面施工控制技术研究)

赵疆

昭通市交通建设工程质量安全监督局

摘要：长大隧道铺筑露石水泥混凝土路面大大提升了普通水泥混凝土路面的路用性能，使路面的抗滑性、构造深度、防眩性都有较大的提高。其中，露石施工技术控制是影响露石水泥混凝土路面路用性能的关键因素。本文以某高速公路隧道路面为研究对象，为了更好地提高露石水泥混凝土路面的路用性能，对施工工序、施工机械和施工时间进行了大量试验研究，总结探究露石水泥混凝土路面的施工技术要点。

关键词：露石水泥混凝土路面;隧道路面;施工工艺;构造深度;刷除量;

在隧道路面工程中，选择露石水泥混凝土路面进行铺筑，与现有的以水泥混凝土材料为主的普通水泥混凝土隧道路面和以沥青材料为主的沥青混凝土隧道路面相比，发挥了其自身的优点，有助于隧道路面的路用性能和行车安全性的提高。隧道中普通水泥混凝土路面的抗滑性能在2～3年内开始急剧下降，特别是在多雨季节，路面积水较多，车辆很容易发生交通事故。而隧道沥青路面虽然抗滑衰减较慢，路用性能较好，但是，一旦发生交通事故导致火灾，其路面本身沥青的燃烧也会造成烟雾次生伤害，道路安全性问题突出，所以出于安全、消防的考虑，公路隧道大于1km，采用水泥混凝土路面。因此，露石水泥混凝土路面具有良好的路用性能，其行车安全性相较于其他两种路面也有较大的提高。

露石水泥混凝土路面施工工艺同传统的水泥混凝土路面施工工艺基本相同，不同的是将以往施工过程中的拉毛、刻槽工序改为露石工艺。在面层混凝土铺筑完成后通过喷洒露石剂延缓表层2～3mm砂浆的凝结硬化，养护一段时间后，经刷除砂浆露出粗骨料的部分颗粒，在面层形成凹凸不平、粗糙表面的路面，即粗骨料碎石均匀分布在路表面的效果。露石施工工艺的质量决定了露石路面的使用效果。其中，露石剂的喷洒工艺和砂浆的清扫工艺是极为重要的两个施工工序。本文以工程试验段为工程背景，针对在露石水泥混凝土路面是施工过程中的露石剂喷洒工艺和面层砂浆冲洗工艺，通过室内试验，结合实际工程的实践，研究露石水泥混凝土路面施工的关键要素。

1 试验段路面结构

该试验高速公路隧道路段的路面采用双层湿接铺筑露石水泥混凝土路面，其具有良好的经济性，也能保证路面的使用性能。上层铺筑的水泥混凝土选用基本性能优良的集料，粗集料如玄武岩碎石和辉绿岩碎石，其综合力学性能较好，但成本较高;而下层水泥混凝土使用要求较之上层略低，可以使用当地的集料，节省成本。此路面上面层为6cm露石混凝土，下面层为22cm厚的普通水泥混凝土路面。露石双层湿接路面结构如图1所示。

图1 双层湿接露石水泥混凝土路面下载原图

2 试验段施工工序

2.1 双层铺筑施工方法

试验段铺筑双层湿接露石水泥混凝土路面时，上面层露石水泥混凝土路面厚度6cm，下层普通水泥混凝土厚度为路面设计厚度减去表层露石混凝土厚度为22cm。施工步骤:先铺筑下层普通水泥混凝土，按照普通水泥混凝土正常振捣工艺进行操作振实，并用排阵高频振捣粗平;再是上面层露石水泥混凝土摊铺，用三辊轴机组提浆整平，人工精修收浆，精平。待上面层水膜消失后，均匀喷洒雾化露石剂溶液，喷洒量控制在200g/m2。喷洒完几分钟后，覆盖薄膜养生。按下述分析确定等待冲洗时间，而后进行机械冲刷。

2.2 底层施工工序

支模-自卸板车-勾机布料-高频排阵-找平。

2.3 面层施工工序

自卸板车→水稳滑模摊铺机→高频排阵→三辊轴→大于3m的抹平尺(纵横抹平)→麻袋布软拉毛→露石剂喷洒机→覆盖塑料薄膜工作桥→表层砂浆清扫车。

3 露石水泥混凝土路面施工关键技术

3.1 露石剂喷洒工艺

露石剂是一种专门针对EACCP的施工专用材料，其组成大致是葡萄糖酸钠、柠檬酸、蔗糖、丙三醇、一定量的稳定剂和液态着色剂的混合物，其工作原理是能够渗透到新浇的混凝土内部一定深度，阻止水泥分子的凝结硬化。喷洒量的大小往往会影响露石剂的作用深度，施工过程中，喷洒量的大小与路面露石的构造深度也有密切的联系。所以喷洒机械的均匀性至关重要。

3.1.1 露石剂喷洒机械的改进

上面层露石混凝土路面滑模摊铺完成后，用软麻袋布对铺筑好的路面进行拉毛来消除水膜，以便及时喷洒露石剂。简易情况下，可通过人工使用压力喷洒装置完成喷洒操作。这种方法操作方便简单，雾化效果好，但受人为干扰大，匀质性容易受到影响。若露石剂喷洒量过大，上面层的石料稳定性将受到影响;若喷洒量过小，露石剂渗透深度达不到要求，无法满足路面抗滑、减噪的功能。为了使露石剂在上表面层达到最佳的均匀效果，采用机械方式将露石剂均匀定量得喷洒在路面上面层。该设备通过履带行走在新浇筑的路面上，其钢架上焊接有一整套均匀喷洒装置，能够实现混凝土表面匀质吸收露石剂，受干扰因素小，施工操作简单，质量可靠。改进的喷洒施工机械如图2所示。

3.1.2 露石剂喷洒量对构造深度的影响

露石剂的喷洒量关系到后期路面露石处理的成败。通过上述机械设备能够将露石剂均匀分布在路面表面，但是露石剂量的大小，即路面表面固定区域所吸收的露石剂的多少，也会影响路面的露石情况、露石个数、构造深度、摆值和一些路用性能，包括抗滑性、降噪性、反光性、排水性。所以在路面上面层铺筑完成后露石剂用量的选择是露石水泥混凝土路面施工工艺中的一个关键问题。

图2 喷洒机械设备下载原图

本次试验使用统一配合比，见表1。在试验段上7个不同的区域，其他条件没有变化，通过采用7种不同的露石剂用量，分别对各个板块的构造深度进行测量。不同露石剂用量试验结果如表2、图3所示。

表1 试验配合比下载原图

表2 露石剂用量下载原图

图3 露石剂喷洒量与构造深度的关系下载原图

由图3测试结果可知，露石混凝土的构造深度随着露石剂用量的增加而不断增大，构造深度在露石剂用量超过250g/m2时，构造深度变化增幅放缓，意味着露石剂的作用深度达到一个限值，混凝土表面喷洒的露石剂出现流淌现象。我国高等级公路的构造深度一般为1.1mm左右，所以确定露石剂的最佳用量为200g/m2。

3.2 露石冲刷工艺

在铺筑完成的上面层混凝土面板上均匀分布露石剂后，表面及时覆盖塑料膜养生，养生时间一般通过划痕试验、试冲法来确定。在露石水泥混凝土路面的施工过程中，喷洒露石剂并进行养生后，达到露石混凝土适宜的冲洗时间，即需冲洗掉上面层表面的砂浆，把粗骨料露出来，冲洗过程中，清扫工艺将直接影响到露石水泥混凝土路面的露石深度、构造深度、表面均匀性、美观程度以及在后期使用过程中的抗滑能力等功能性指标。

3.2.1 冲洗机械的改进

现场露石处理通常采用带一定压力的水进行冲洗，可采用人工冲洗法和机械冲洗法。人工冲洗法是工人使用高压水流并配合以竹扫帚或大毛刷，相当耗费人工，且露石处理效果得不到保证，露石构造不够丰富。该试验段采用专门用于清扫露石混凝土路面上面层的砂浆，功效较高。

3.2.2 隧道温度对砂浆刷除量的影响

在第一次养护完成后，未凝固的砂浆量会随着冲刷被冲扫刷出。本次室内试验以3.1.2的配合比见表1为基础，对8块砂浆层厚度不同的露石混凝土试验板进行试验，分别称量试验板到达刷洗时刻的质量和刷洗晾干后的质量。两者之差即为砂浆刷除量。试验结果如图4所示。

图4 砂浆刷除量与构造深度的关系下载原图

根据图4可以得出结论:在露石剂的作用下，砂浆层厚度降低，露石深度虽然增加，但由于大部分的砂浆都嵌挤在粗集料中，难以被刷洗出来，所以总的砂浆刷除量反而降低。

4 结论

(1)隧道路面工程中采用双层湿接露石水混凝土凝土路面可以有良好的路用性能，又能因地制宜利用当地的材料，降低工程成本。

(2)露石喷洒工艺对喷洒机械进行改进，从而让液态露石剂能均匀撒布在露石水泥混凝土上面层，使表层露石均布、美观，发挥优良的抗滑性能和降噪性能。经试验得出，露石剂的喷洒量适宜在200g/m2左右。

(3)露石混凝土表层砂浆被刷除，表面构造发生变化，其防滑性、耐久性和耐磨度大幅提高。本次隧道路段采用专门研发的路面砂浆清扫设备进行露石表面砂浆的清扫，使得露石清扫施工便于控制，施工质量趋于稳定。

参考文献

[1] 韩森．露石水泥混凝土路面研究．西安:长安大学，2006.

[2] 韩森，李志玲，张东省，等，露石水泥混凝土路面性能．长安大学学报:自然科学版，2004(4):6-9.

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