一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法
【专利摘要】一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法，结合浮力原理和骨架密实级配理论，在配合比设计中，增加粗集料用量，减少水泥胶砂用量，形成骨料框架，尽可能地减少混凝土在振捣过程中产生粗集料下沉，砂浆上浮现象，减少泌水，提高界面过渡区结构强度，从而提高混凝土的抗弯拉强度和耐久性。提出了以抗弯拉强度和耐久性为主的路面混凝土配合比设计方法。在确定碎石级配时，通过测得最大混凝土容重相对应的粗集料级配为选定的级配；砂率较规范可减少3-4％，降低了集料的比表面积和湿润用水，同时降低了水泥用量，有利于混凝土强度的提高。制备出工作性、强度和耐久性良好的路面混凝土，解决了以前路面混凝土水泥用量高、抗弯拉强度低的技术问题。
【专利说明】一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混凝土【技术领域】，具体涉及一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐 久性的方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国国民经济和公路交通运输事业的高速发展，公路运输出现了 "重载、大流 量和渠化交通"的特点，重型货车及超载车辆急剧上升，引起实际累计标准轴次的急剧增 力口，导致路面过早破坏，因而对公路路面的结构强度和使用性能提出了更高的要求。水泥混 凝土路面具有刚度大、强度高、稳定性好、耐久性好、使用寿命长及养护费用少等优点。且随 着交通事业的发展，国产优质重交通路用浙青逐渐变得短缺，价格不断上涨。相较浙青路面 而言，水泥混凝土路面在承载力和造价方面优势明显。
[0003] 值得注意的是，许多地区运输车辆的轴重远远大于国家规定的单轴100KN、双轴 180KN的限载标准，大型货车和汽车超载形成了重载交通。重载交通已不单单是某个地方、 某个省的特有现象，而是全国性的、普遍性的。根据河北、河南、山西等一些重要矿区的调 查，10吨以上重型货车的超载比例在40 %以上，某些路段达到80%，最大超载率达300%。 如此严重的重载交通，使水泥混凝土路面产生的过早损坏变得越来越明显，许多地区的路 面达不到设计使用年限，在使用初期即出现断裂、唧泥、脱空、错台等损坏，有些路段面板甚 至完全碎裂，使路面使用寿命大大缩短，路面使用性能衰减加快，养护费用不断攀升，给社 会及运输部门造成较大的经济损失。如晋煤外运的主要通道之一，郑（州）常（平）公路 焦作境内路段，1991年建成通车，设计寿命30年，但开放交通不到三年已是满目疮痍，特别 是从山西方向来车的半幅路面，断板、下沉、坑沟尤甚，车辆行进已相当困难。几年来，有关 部门投入该路段维修费用达4000多万，超过建设投资的近一半。
[0004] 尽管水泥混凝土路面具有较强的抗重载能力，但由于车辆轴载吨位的绝对增大， 实际累计标准轴载远远大于设计轴载，使水泥混凝土路面产生疲劳损坏。有些情况下大吨 位重载很可能造成水泥混凝土路面的一次性极限破坏。重载交通已成为水泥混凝土路面大 范围早期损坏的最关键的外部因素。水泥混凝土路面疲劳损坏的直接后果是路面通行能力 降低，维修量急剧增长，且维修困难、维修费用高。
[0005] 同时，随着国家进一步加强新农村建设，公路路网建设和农村公路建设进入到了 蓬勃发展的新时期。水泥混凝土路面具有承载能力高，抗灾能力强，造价低，养护简便，可 充分利用当地砂石材料等优点，在我国普通公路特别是县乡村公路建设中越来越被广泛运 用。2005年以来，滁州市新改建和大修工程中共完成水泥混凝土路面超过154公里，农村公 路1380多公里基本都采用水泥混凝土路面。因此，研究开发高抗抗弯拉强度且高性能的路 面混凝土以满足水泥混凝土路面发展的要求就显得极为迫切并具有重要的现实意义。
[0006] 我国在水泥混凝土强度方面的研究以抗压强度为主，《公路水泥混凝土路面施工 技术规范》（JTGF30-2003)中，仍以国家科委025项目取得的科研成果为基础，025项目提 出了以抗弯拉强度为指标的普通道路混凝土配合比设计的经验公式法、正交试验法，并提 出了抗弯拉与抗压强度的关系，该方法主要基于宏观力学性能进行控制，简单易行，但是设 计指标单一，配合比设计采用逐级填充理论，骨料为连续级配，参数与路用性能联系不够紧 密。加之过去十几年中路面水泥混凝土类型、施工工艺已经发生的变化，重载、超载交通对 水泥混凝土路面的路用性能提出了严峻的挑战。因此，现行的道路水泥混凝土配合比设计 方法距离按使用性能设计仍然存在相当大的差距。
[0007] 水泥混凝土抗压强度影响相为骨料和砂胶，界面过渡区（指集料界面外有一层大 约5-10微米早期形成的高孔隙层）对混凝土抗压强度影响较小。而混凝土抗弯拉强度影 响相为骨料、砂胶和界面过渡区。由于界面过渡区的存在，直接影响砂胶对石料的握裹力， 在混凝土受到拉应力作用时，砂胶和石料很容易在界面过渡区产生剥离，造成石料参与抗 弯拉强度的"贡献率"不高。由此可见，水泥混凝土抗弯拉强度在界面过渡区产生"短板效 应"。如何减少界面过渡区，提高石料和砂胶的握裹力，让更多的石料参与强度贡献是提高 混凝土抗弯拉强度和耐久性的关键点。
[0008] 根据试验，使用滁州当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父体积约占总体积的53 %，骨料体积占47 %左右，砂 胶富余约17%。过多的"富余砂胶"势必将骨料悬浮在砂胶中，使混凝土在振捣完成后、初 凝之前，呈半液态特点。由于重力作用，多余或来不及参与水化反应的水分子受挤压上浮， 产生"浮力效应"。上浮的最短通道被骨料或砂砾阻隔，水分子在石料或砂砾底部、侧面富集 起来，参与到界面过渡区水化反应中，使界面过渡区多孔疏松，形成不良界面过渡区。不良 界面过渡区造成砂胶对石料的握裹力急剧下降，进而影响混凝土抗弯拉强度和耐久性，（如 图15所示，图中黑点表示水分子，G:重力）。
[0009] 采取三种措施可克服混凝土内部"浮力效应"，减少不良界面过渡区的形成，提高 水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性：在水泥混凝土中采用适度的"富余砂胶"，利用骨料形成 框架，使拌合好的混凝土由偏液态向偏固态过渡，骨料重力通过框架传递给基层，包裹在砂 胶里面的水将不受骨料挤压，抑制自由水分子上升的趋势，以达到克服"浮力效应"的产生， 进而减少不良界面过渡区；在满足施工的同时，尽量减少骨料比表面积，从而从总量上减少 不良界面过渡区发生概率；调整砂率，使水泥混凝土内部"富余砂胶"含量更趋于合理，同时 降低了水泥和水的绝对用量。
【发明内容】
[0010] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法简单，便于实际应用的提高路用水 泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法。
[0011] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0012] 一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法，本申请通过提出了克服 "浮力效应"的概念，解决了普通混凝土抗弯拉强度不高的难题，其具体方法如下，
[0013] 1)由原理分析结合大量试验确定了通过减少混凝土内部"富余胶砂"（富余胶砂 的含义：除填充骨料所产生空隙外，为满足水泥混凝土工作性和和易性而添加的胶砂）含 量，优化混凝土内部结构的配合比设计思路，并提出了"两减一抽"的水泥混凝土配合比设 计方法，即砂率从常规的36%减至32%，单方水泥用量由以往工程的380公斤减至330公 斤，抽掉了"瓜子片"这一级骨料；
[0014] 2)将当地原材料以不同的胶砂含量试配混凝土，确定适合的"富裕胶砂"含量，以 此作为水泥混凝土配合比设计的指导参数；
[0015] 3)配合比设计水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003) 要求，以不低于300kg/m3为基数，视原材料情况逐步增加l〇-15kg/m3,通过配合比试验确定 水泥用量；砂率选取范围为29-32%，每立方米混凝土用水量通过试拌混凝土拌合物，达到 要求工作度（一般为30-40S)对应的用水量确定；
[0016] 4)通过平行试验基本确定上述参数后，按照常规绝对体积法可确定水泥混凝土 初步配合比，结合试拌试验和强度试验，最后得出满足施工和易性和强度要求的设计配合 比；
[0017] 5)各项参数范围：使用9. 5mm以上的碎石作为骨料（由最大容重法确定级配）；砂 的细度模数以2. 7-3. 0为宜；推荐砂率为29-32% ;单方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ; 单方混凝土用水量为130-145kg/m3。
[0018] 以滁州市来安县境内X021半竹路为例，该水泥混凝土路面设计抗弯拉强度 4. 5MPa，使用南京海螺P042. 5级水泥、南京六合区出产9. 5-19.Omm和19. 0-31. 5mm两种规 格的骨料（最大容重法确定级配为30:70)、明光池河砂（细度模数3. 0)。按照新技术的思 路确定配合比为，水泥：水：砂：碎石=330:142:624:1456kg/m3 ;该水泥混凝土路面28d抗 弯拉强度平均值6. 15MPa，比同期同地普通混凝土项目的平均值5. 24MPa提高了 17. 4% ; 28d劈裂抗拉强度由达到4. 31MPa，较普通混凝土的3. 55MPa提高21. 4 % ;28d干缩率由 120X10-6下降至90X10-6,降低17. 5% ;28d养护龄期单位磨损量减少4.6% ;28d渗水高 度由12. 9mm下降至10. 2mm;单方混凝土水泥用量380kg/m3下降至330kg/m3,每立方米节约 水泥50公斤。
[0019] 采用上述骨架密实型水泥混凝土进行路面施工工艺：
[0020] 一 ·运输
[0021 ] 1)运输砼的车辆装料前，应清净车厢，洒水润壁，排干积水，装料时应挪动车位，防 止离析，砼运输过程中应防止漏浆、漏料和污染路面，不得颠簸离析，途中不得随意耽搁，车 辆起步和停车应平稳，夏季必要时须有遮盖措施，卸料高度不得大于I. 5m;
[0022] 2)运输车辆卸料时，严禁碰撞模板或拉杆，一旦碰撞，应及时告知现场施工员重新 测量纠偏；
[0023] 3)混凝土拌和物从出料到运输、铺筑完毕允许最长时间，根据施工气温一般为 0. 5?1. 5小时，超过规定摊铺允许最长时间的混凝土不得用于路面摊铺，严禁用加水或其 他方法来改变混合料的工作性；
[0024] 二·摊铺
[0025] 1)混凝土拌和物摊铺前，再对模板的位置和支撑稳固情况，传力杆、拉杆的安设等 进行全面检查；
[0026] 2)安排专人指挥自卸车，尽量分几次准确卸料；
[0027] 3)砼拌合料摊铺时，必须按先模板边缘、板角、接缝处的顺序进行；粗骨料过于集 中的部位，必须将其分散到质量均匀的砼拌合料中去；用铁锹铲运砼拌合料时，必须采用 "扣锹"的方法，不得扬锹；
[0028] 4)现场随机抽检混合料质量，现场坍落度控制在20mm以内，对不合格的混合料坚 决清出施工现场；
[0029] 5)因故造成1小时以上停工或达到2/3初凝时间，应在已铺筑好的面板端头设置 施工缝，废弃不能被振实的拌和物；对于停工在上述时间以内的接头，应在接头处覆盖湿麻 袋以防止接头处水分丧失，如停工时间过长，对未经振实已经初凝的混合料必须清除；
[0030] 6)混凝土拌合物应呈半流动状态，相邻两车的斜面是卸料和振捣后的自然斜面， 不得采用"赶浆"的方法作业；
[0031] 7)铺筑填档混凝土时，应按照两侧水泥混凝土面层的最晚铺筑时间算起，且最早 时间不应小于规定要求；铺筑填档混凝土时，对两侧已铺好的面层的边部应采取保护措施， 防止损坏及粘浆，做面时宜在新老混凝土接合处用抹刀划一整齐的直线，并应将板边的砂 浆清除干净；
[0032] 三·振捣
[0033] 1)现场振捣按每米宽度内不少于1根插入式振捣棒布设，组成横向振捣棒组，沿 横断面连续振捣密实，并应注意路面板底、内部和边角处不得欠振或漏振；
[0034] 2)振捣棒作业时，要使振动棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，应垂直插入， 要做到"快插慢拔"，快插是为了防止将表面混凝土先振实，与下层混凝土发生分层、离析现 象，慢拔是为了使混凝土能来得及填满振动棒抽出时所形成的空间；
[0035] 3)振捣棒插入深度宜离基层3?5cm，同时应避免碰撞模板、钢筋、传力杆和拉杆， 更不得采取通过振动棒振动钢筋的方法来促使混凝土振密，否则就会因振动而使钢筋位置 变动，还会降低钢筋与混凝土之间的粘结力，甚至会相互脱离；作业时，振动棒插入混凝土 的深度不应超过棒长的2/3?3/4,否则振动棒将不易拔出而导致软管损坏；更不得将软管 插入混凝土中，以防砂浆浸蚀及渗入软管而损坏机件；振动器在使用中如遇温度过高，应立 即停机冷却检查，如机件故障，要及时进行修理，冬季低温时，振动器作业前，要采用缓慢加 温，使棒体内的润滑油解冻后，方能作业；
[0036] 4)在振捣棒已完成振实的部位，用平板振动器纵横交错两遍全面提浆振实，第一 遍横向振动使混凝土密实，第二遍纵向振捣，使表面平整；
[0037] 5)振动板应逐板逐行循序进行，不能拖振、斜振，振动板在一个位置的持续，振动 时间不应小于15秒，振动板必须由两人提拉和移位，不得自由放置或长时间持续振动，移 位控制以振动板底部和边缘泛浆厚度3±Imm为限；当混凝土在模内泛浆流动成水平状时， 即可停振，不得在混凝土初凝状态再振，也不得使周围的振动影响到已初凝的混凝土，以免 影响混凝土质量；
[0038]6)振动梁底部（前梁）应焊接或安装深度4mm左右的粗集料压实齿（斜向45°， 间距2-4cm)，保证（4 ±I)mm的表面砂浆厚度；
[0039] 7)振动梁应垂直路面中线沿纵向匀速拖行，使表面泛浆均匀平整，在振动梁拖振 整平过程中，缺料处应使用混凝土拌和物填补，不得用纯砂浆填补；料多的部位应铲除；
[0040] 8)振捣时，应辅以人工补料，应随时检查振实效果、模板、拉杆、传力杆的移位、变 形、松动、漏浆等情况，并及时纠正；
[0041] 四.整平饰面
[0042] 1)振动梁振实后，应拖动滚杠往返2?3遍提浆整平，第一遍应短距离缓慢推滚或 拖滚，以后应较长距离匀速拖滚，并将水泥浆始终赶在滚杠前方，多余水泥浆应铲除；
[0043] 2)拖滚后的表面宜采用3m刮尺，纵横各几遍整平饰面，并用靠尺板检查路面平整 度直至平整度符合要求；
[0044]3)水泥混凝土的抹面收浆不得少于3次（坍落度越大抹面的次数应相应增加）， 第一次收浆在整平结束后立即进行，其主要作用是继续整平混凝土表面，同时下压表面粗 集料；第二次宜在泌水前进行，其作用为整平混凝土表面；当泌水结束，表面不再有自由水 时，方可进行第三次收浆，第三次必须用铁抹进行，同时完成饰面，其作用是防止泌水结束 后表面出现水泥浮浆而脱皮；
[0045] 4)每次收浆后都应该用4m直尺检查控制混凝土顶面和平整度；
[0046] 5)拉毛：做面工序结束后，应按照设计对路面表面平均纹理深度的要求，适时地 将混凝土表面拉毛处理；
[0047] 五.接缝切缝施工
[0048] 1)纵缝应根据设计文件的规定施工，纵缝为纵向施工缝，拉杆在立模后浇筑，混凝 土之前安设，纵向施工缝的拉杆则穿过模板的拉杆孔安设，合拢时纵缝上部要刷浙青，且不 得涂在拉杆上（拆模时清理侧边后涂一遍，合拢前半天再涂一遍），拆模后纵缝须清理干净 (特别是堵缝的油毡和砂浆），然后在其上半部刷纵缝浙青；模板接缝处用宽、厚透明胶堵 缝，并在拆模后清除；
[0049] 2)横缩缝在混凝土硬结后锯成（参照可取经验数250个温度小时或现场试锯）， 不宜过早，以避免出现缝沿不齐、毛茬、豁口、啃边等现象；也不能太迟，以防止混凝土强度 高导致切缝困难，更不许出现断板，切缝时一定要注意观察，原则为"能切则切，宁早勿晚"， 对于板边，由于模板致使切缝不及边处须用小型切缝机补充切缝或拆模后用专用切缝机补 切，保证缝在板表面上贯通，避免板边掉角；
[0050] 3)横胀缝应与路中心线成90°，缝壁用铁撅钉牢，缝壁必须坚直，缝隙宽度一致， 缝中不得连浆，缝隙下部设胀缝板，上部灌封缝料，胀缝板应事先预制，预制胀缝板嵌入前， 应使缝壁洁净干燥，胀缝板与缝壁紧密结合；
[0051] 4)采用路面砼切缝专用机进行切缝，并选用厚3-5mm切缝刀片，切缝深度设计要 求为6cm，横向缩缝切割：横向施工缝采用锯缝，缝深6cm，宽5mm，切割时必须保持有充足的 注水，在进行中要观察刀片注水情况；
[0052] 六·拆模
[0053] 1)拆模时间应根据施工气温和混凝土强度增长情况确定，昼夜平均气温20°C时， 允许拆模时间为30小时，平均气温25°C时，允许拆模时间为24小时，在此时间段内不得受 到碰撞；
[0054] 2)拆模时应仔细，不得损坏混凝土面板的棱角、企口，拆模后侧面清理后涂刷浙 青；
[0055] 七·养生
[0056] 1)水泥砼面层成活后的养护作业分为初期养护和后期养护，初期养护（整平饰面 结束至切缝时间段）采用土工布覆盖的保湿洒水养护法，后期养护（切缝结束至养生终了） 采用土工布上覆盖塑料薄膜的双层保湿洒水养护法，并须设专人经常巡视，确保养生情况， 养生完毕在锯缝处浇灌缝材料，灌缝前应清除缝内的临时密堵材料，缝顶面高度与路面平 齐；
[0057] 2)养生应特别注重前7天的保湿养生，应加强洒水，保持足够的湿度，养生天数宜 为14?21天，高温天气不少于14天，低温天气不低于21天；
[0058] 3)在混凝土面板养生期间应有专人检查养生情况，随时纠偏。
[0059] 本发明的有益效果是：本发明铺设的水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好、耐久 性好、使用寿命较长、日常养护费用少，且有利于夜间行车等优点；减少了后期的维修和维 护费用，有利于资源节约型、环境友好型社会的建设。
【专利附图】
【附图说明】
[0060] 图1为三种碎石料级配混凝土容重试验曲线；
[0061] 图2为水泥用量320kg/m3时，砂率、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0062] 图3为水泥用量340kg/m3时，砂率、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0063] 图4为水泥用量360kg/m3时，砂率、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0064] 图5为水泥用量380kg/m3时，砂率、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0065] 图6为砂率为31%时，水泥用量、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0066] 图7为砂率为33%时，水泥用量、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0067] 图8为砂率为35%时，水泥用量、水灰比变化对应的弯拉强度值（28d);
[0068] 图9为砂率为31 %、水泥用量340kg时，水灰比变化对应的弯拉强度值（28d)
[0069] 图10为"普通型"与"改进型"水泥混凝土抗压强度对比；
[0070] 图11为"普通型"与"改进型"水泥混凝土抗折强度对比；
[0071] 图12为"普通型"与"改进型"水泥混凝土劈裂抗拉强度对比；
[0072] 图13为"普通型"与"改进型"水泥混凝土耐磨性对比；
[0073] 图14为"普通型"与"改进型"水泥混凝土抗渗性对比；
[0074] 图15为初凝之前常规路面混凝土内部动态示意图；
[0075] 图16为本实用新型混凝土骨料形成框架结构示意图。
【具体实施方式】
[0076] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0077] -种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法，提出了"浮力效应"的概 念，解决了普通混凝土抗弯拉强度不高的难题，其具体方法如下，
[0078] 1)由原理分析结合大量试验确定了通过减少混凝土内部"富余胶砂"（砂率过大， 水泥砂浆过多富余，单位用水量偏大，导致水泥混凝土的弯拉强度不高）含量，优化混凝土 内部结构的配合比设计思路，并提出了"两减一抽"的水泥混凝土配合比设计方法，即砂率 从常规的36%减至32%，单方水泥用量由以往工程的380公斤减至330公斤，抽掉了 "瓜子 片"这一级骨料；
[0079] 试验表明，新型路面水泥混凝土骨料空隙率约在42%左右，而水泥混凝土中砂胶 含量约在48%，砂胶富余约6%，适度的"富余砂胶"保证了在主骨料形成框架的前提下，有 足够的砂胶填满空隙，施工和易性不受影响；即便骨料少量变异亦能满足（如图16所示）。
[0080] 2)将当地原材料以不同的胶砂含量试配混凝土，确定适合的"富裕胶砂"含量，以 此作为水泥混凝土配合比设计的指导参数；
[0081] 3)配合比设计水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003) 要求，以不低于300kg/m3为基数，视原材料情况逐步增加l〇-15kg/m3,通过配合比试验确定 水泥用量；砂率选取范围为29-32%，每立方米混凝土用水量通过试拌混凝土拌合物，达到 要求工作度（一般为30-40S)对应的用水量确定；
[0082] 4)通过平行试验基本确定上述参数后，按照常规绝对体积法可确定水泥混凝土 初步配合比，结合试拌试验和强度试验，最后得出满足施工和易性和强度要求的设计配合 比；
[0083] 5)各项参数范围：使用9. 5mm以上的碎石作为骨料（由最大容重法确定级配）；砂 的细度模数以2. 7-3. 0为宜；推荐砂率为29-32% ;单方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ; 单方混凝土用水量为130-145kg/m3。
[0084] 以滁州市来安县境内X021半竹路为例，该水泥混凝土路面设计抗弯拉强度 4. 5MPa，使用南京海螺P042. 5级水泥、南京六合区出产9. 5-19.Omm和19. 0-31. 5mm两种规 格的骨料（最大容重法确定级配为30:70)、明光池河砂（细度模数3. 0)。按照新技术的思 路确定配合比为，水泥：水：砂：碎石=330:142:624:1456kg/m3 ;该水泥混凝土路面28d抗 弯拉强度平均值6. 15MPa，比同期同地普通混凝土项目的平均值5. 24MPa提高了 17. 4% ; 28d劈裂抗拉强度由达到4. 31MPa，较普通混凝土的3. 55MPa提高21. 4 % ;28d干缩率由 120X10-6下降至90X10-6,降低17. 5% ;28d养护龄期单位磨损量减少4.6% ;28d渗水高 度由12. 9mm下降至10. 2mm;单方混凝土水泥用量380kg/m3下降至330kg/m3,每立方米节约 水泥50公斤。
[0085] 采用上述骨架密实型水泥混凝土进行路面施工工艺：
[0086] 一 ·运输
[0087] 1)运输砼的车辆装料前，应清净车厢，洒水润壁，排干积水，装料时应挪动车位，防 止离析，砼运输过程中应防止漏浆、漏料和污染路面，不得颠簸离析，途中不得随意耽搁，车 辆起步和停车应平稳，夏季必要时须有遮盖措施，卸料高度不得大于I. 5m;
[0088] 2)运输车辆卸料时，严禁碰撞模板或拉杆，一旦碰撞，应及时告知现场施工员重新 测量纠偏；
[0089] 3)混凝土拌和物从出料到运输、铺筑完毕允许最长时间，根据施工气温一般为 0. 5?1. 5小时，超过规定摊铺允许最长时间的混凝土不得用于路面摊铺，严禁用加水或其 他方法来改变混合料的工作性；
[0090] 二·摊铺
[0091] 1)混凝土拌和物摊铺前，再对模板的位置和支撑稳固情况，传力杆、拉杆的安设等 进行全面检查；
[0092] 2)安排专人指挥自卸车，尽量分几次准确卸料；
[0093] 3)砼拌合料摊铺时，必须按先模板边缘、板角、接缝处的顺序进行；粗骨料过于集 中的部位，必须将其分散到质量均匀的砼拌合料中去；用铁锹铲运砼拌合料时，必须采用 "扣锹"的方法，不得扬锹；
[0094] 4)现场随机抽检混合料质量，现场坍落度控制在20mm以内，对不合格的混合料坚 决清出施工现场；
[0095] 5)因故造成1小时以上停工或达到2/3初凝时间，应在已铺筑好的面板端头设置 施工缝，废弃不能被振实的拌和物；对于停工在上述时间以内的接头，应在接头处覆盖湿麻 袋以防止接头处水分丧失，如停工时间过长，对未经振实已经初凝的混合料必须清除；
[0096] 6)混凝土拌合物应呈半流动状态，相邻两车的斜面是卸料和振捣后的自然斜面， 不得采用"赶浆"的方法作业；
[0097] 7)铺筑填档混凝土时，应按照两侧水泥混凝土面层的最晚铺筑时间算起，且最早 时间不应小于规定要求；铺筑填档混凝土时，对两侧已铺好的面层的边部应采取保护措施， 防止损坏及粘浆，做面时宜在新老混凝土接合处用抹刀划一整齐的直线，并应将板边的砂 浆清除干净；
[0098] 三·振捣
[0099] 1)现场振捣按每米宽度内不少于1根插入式振捣棒布设，组成横向振捣棒组，沿 横断面连续振捣密实，并应注意路面板底、内部和边角处不得欠振或漏振；
[0100] 2)振捣棒作业时，要使振动棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，应垂直插入， 要做到"快插慢拔"，快插是为了防止将表面混凝土先振实，与下层混凝土发生分层、离析现 象，慢拔是为了使混凝土能来得及填满振动棒抽出时所形成的空间；
[0101] 3)振捣棒插入深度宜离基层3?5cm，同时应避免碰撞模板、钢筋、传力杆和拉杆， 更不得采取通过振动棒振动钢筋的方法来促使混凝土振密，否则就会因振动而使钢筋位置 变动，还会降低钢筋与混凝土之间的粘结力，甚至会相互脱离；作业时，振动棒插入混凝土 的深度不应超过棒长的2/3?3/4,否则振动棒将不易拔出而导致软管损坏；更不得将软管 插入混凝土中，以防砂浆浸蚀及渗入软管而损坏机件；振动器在使用中如遇温度过高，应立 即停机冷却检查，如机件故障，要及时进行修理，冬季低温时，振动器作业前，要采用缓慢加 温，使棒体内的润滑油解冻后，方能作业；
[0102] 4)在振捣棒已完成振实的部位，用平板振动器纵横交错两遍全面提浆振实，第一 遍横向振动使混凝土密实，第二遍纵向振捣，使表面平整；
[0103] 5)振动板应逐板逐行循序进行，不能拖振、斜振，振动板在一个位置的持续，振动 时间不应小于15秒，振动板必须由两人提拉和移位，不得自由放置或长时间持续振动，移 位控制以振动板底部和边缘泛浆厚度3±Imm为限；当混凝土在模内泛浆流动成水平状时， 即可停振，不得在混凝土初凝状态再振，也不得使周围的振动影响到已初凝的混凝土，以免 影响混凝土质量；
[0104] 6)振动梁底部（前梁）应焊接或安装深度4mm左右的粗集料压实齿（斜向45〇， 间距2-4cm)，保证（4 ±I)mm的表面砂浆厚度；
[0105] 7)振动梁应垂直路面中线沿纵向匀速拖行，使表面泛浆均匀平整，在振动梁拖振 整平过程中，缺料处应使用混凝土拌和物填补，不得用纯砂浆填补；料多的部位应铲除；
[0106] 8)振捣时，应辅以人工补料，应随时检查振实效果、模板、拉杆、传力杆的移位、变 形、松动、漏浆等情况，并及时纠正；
[0107] 四.整平饰面
[0108] 1)振动梁振实后，应拖动滚杠往返2?3遍提浆整平，第一遍应短距离缓慢推滚或 拖滚，以后应较长距离匀速拖滚，并将水泥浆始终赶在滚杠前方，多余水泥浆应铲除；
[0109] 2)拖滚后的表面宜采用3m刮尺，纵横各几遍整平饰面，并用靠尺板检查路面平整 度直至平整度符合要求；
[0110] 3)水泥混凝土的抹面收浆不得少于3次（坍落度越大抹面的次数应相应增加）， 第一次收浆在整平结束后立即进行，其主要作用是继续整平混凝土表面，同时下压表面粗 集料；第二次宜在泌水前进行，其作用为整平混凝土表面；当泌水结束，表面不再有自由水 时，方可进行第三次收浆，第三次必须用铁抹进行，同时完成饰面，其作用是防止泌水结束 后表面出现水泥浮浆而脱皮；
[0111] 4)每次收浆后都应该用4m直尺检查控制混凝土顶面和平整度；
[0112] 5)拉毛：做面工序结束后，应按照设计对路面表面平均纹理深度的要求，适时地 将混凝土表面拉毛处理；
[0113] 五·接缝切缝施工
[0114] 1)纵缝应根据设计文件的规定施工，纵缝为纵向施工缝，拉杆在立模后浇筑，混凝 土之前安设，纵向施工缝的拉杆则穿过模板的拉杆孔安设，合拢时纵缝上部要刷浙青，且不 得涂在拉杆上（拆模时清理侧边后涂一遍，合拢前半天再涂一遍），拆模后纵缝须清理干净 (特别是堵缝的油毡和砂浆），然后在其上半部刷纵缝浙青；模板接缝处用宽、厚透明胶堵 缝，并在拆模后清除；
[0115] 2)横缩缝在混凝土硬结后锯成（参照可取经验数250个温度小时或现场试锯）， 不宜过早，以避免出现缝沿不齐、毛茬、豁口、啃边等现象；也不能太迟，以防止混凝土强度 高导致切缝困难，更不许出现断板，切缝时一定要注意观察，原则为"能切则切，宁早勿晚"， 对于板边，由于模板致使切缝不及边处须用小型切缝机补充切缝或拆模后用专用切缝机补 切，保证缝在板表面上贯通，避免板边掉角；
[0116] 3)横胀缝应与路中心线成90°，缝壁用铁撅钉牢，缝壁必须坚直，缝隙宽度一致， 缝中不得连浆，缝隙下部设胀缝板，上部灌封缝料，胀缝板应事先预制，预制胀缝板嵌入前， 应使缝壁洁净干燥，胀缝板与缝壁紧密结合；
[0117] 4)采用路面砼切缝专用机进行切缝，并选用厚3_5mm切缝刀片，切缝深度设计要 求为6cm，横向缩缝切割：横向施工缝采用锯缝，缝深6cm，宽5mm，切割时必须保持有充足的 注水，在进行中要观察刀片注水情况；
[0118] 六.拆模
[0119] 1)拆模时间应根据施工气温和混凝土强度增长情况确定，昼夜平均气温20°C时， 允许拆模时间为30小时，平均气温25°C时，允许拆模时间为24小时，在此时间段内不得受 到碰撞；
[0120] 2)拆模时应仔细，不得损坏混凝土面板的棱角、企口，拆模后侧面清理后涂刷浙 青；
[0121] 七·养生
[0122] 1)水泥砼面层成活后的养护作业分为初期养护和后期养护，初期养护（整平饰面 结束至切缝时间段）采用土工布覆盖的保湿洒水养护法，后期养护（切缝结束至养生终了） 采用土工布上覆盖塑料薄膜的双层保湿洒水养护法，并须设专人经常巡视，确保养生情况， 养生完毕在锯缝处浇灌缝材料，灌缝前应清除缝内的临时密堵材料，缝顶面高度与路面平 齐；
[0123] 2)养生应特别注重前7天的保湿养生，应加强洒水，保持足够的湿度，养生天数宜 为14?21天，高温天气不少于14天，低温天气不低于21天；
[0124] 3)在混凝土面板养生期间应有专人检查养生情况，随时纠偏。
[0125] 材料选择：
[0126] 水泥：水泥是水泥混凝土的胶结材料，水泥混凝土的性质在很大程度上取决于水 泥的质量，在选择混凝土组成材料时，对水泥品种和标号必须合理加以选择。水泥的选用应 按JTGF30- 2003《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中规定，水泥的质量要求应符合 《通用硅酸盐水泥检测标准》(GB175-2007)中的各项标准。其中，水泥的强度和体积安定性 对混凝土质量影响最大：水泥强度是水泥混凝土和砂浆配合比设计的重要计算参数；水泥 的体积安定性差，容易引起混凝土结构开裂、崩裂等问题。因此须选用品质稳定可靠的水泥 是至关重要的。本实施例选用滁州珍珠水泥厂生产的"珍珠"牌P. 042. 5水泥，具体物理力 学性能见表1。
[0127] 表1水泥的物理力学性能（产地：源州珍珠水泥厂）
【权利要求】
1. 一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法，其特征在于，其具体方法如 下： 1) 将当地原材料以不同的胶砂含量试配混凝土，确定适合的胶砂含量，以此作为水泥 混凝土配合比设计的指导参数； 2) 将砂率从常规的36 %减至29% -32%，单方水泥用量由以往工程的380公斤减至 330公斤，将传统集料中粒径4. 75mm-9. 5mm规格石料剔除； 3) 配合比设计水泥用量按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003)要 求，以不低于300kg/m3为基数，视原材料情况逐步增加l〇-15kg/m3,通过配合比试验确定水 泥用量；砂率选取范围为29-32%，每立方米混凝土用水量通过试拌混凝土拌合物，达到要 求工作度对应的用水量确定； 4) 通过平行试验基本确定上述参数后，按照常规绝对体积法确定水泥混凝土初步配合 t匕，结合试拌试验和强度试验，最后得出满足施工和易性和强度要求的设计配合比； 5) 各项参数范围：使用9. 5mm以上的碎石作为骨料，砂的细度模数以2. 7-3. 0为宜；推 荐砂率为29-32%;单方混凝土水泥用量在330-340kg/m3 ;单方混凝土用水量为130-145kg/ m3〇
2. 根据权利要求1所述的一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度和耐久性的方法，其特 征在于：步骤如下， 一 ?运输 1) 运输砼的车辆装料前，应清净车厢，洒水润壁，排干积水，装料时应挪动车位，防止离 析，砼运输过程中应防止漏浆、漏料和污染路面，不得颠簸离析，途中不得随意耽搁，车辆起 步和停车应平稳，夏季必要时须有遮盖措施，卸料高度不得大于1. 5m ; 2) 运输车辆卸料时，严禁碰撞模板或拉杆，一旦碰撞，应及时告知现场施工员重新测量 纠偏； 3) 混凝土拌和物从出料到运输、铺筑完毕允许最长时间，根据施工气温一般为0. 5? 1. 5小时，超过规定摊铺允许最长时间的混凝土不得用于路面摊铺，严禁用加水或其他方法 来改变混合料的工作性； 二?摊铺 1) 混凝土拌和物摊铺前，再对模板的位置和支撑稳固情况，传力杆、拉杆的安设等进行 全面检查； 2) 安排专人指挥自卸车，尽量分几次准确卸料； 3) 砼拌合料摊铺时，必须按先模板边缘、板角、接缝处的顺序进行；粗骨料过于集中的 部位，必须将其分散到质量均匀的砼拌合料中去； 4) 现场随机抽检混合料质量，现场坍落度控制在20 mm以内，对不合格的混合料坚决清 出施工现场； 5) 因故造成1小时以上停工或达到2/3初凝时间，应在已铺筑好的面板端头设置施工 缝，废弃不能被振实的拌和物；对于停工在上述时间以内的接头，应在接头处覆盖湿麻袋以 防止接头处水分丧失，停工时间过长，对未经振实已经初凝的混合料必须清除； 6) 混凝土拌合物应呈半流动状态，相邻两车的斜面是卸料和振捣后的自然斜面； 7) 铺筑填档混凝土时，应按照两侧水泥混凝土面层的最晚铺筑时间算起，且最早时间 不应小于规定要求；铺筑填档混凝土时，对两侧已铺好的面层的边部应采取保护措施，防止 损坏及粘浆，做面时宜在新老混凝土接合处用抹刀划一整齐的直线，并应将板边的砂浆清 除干净； 三?振捣 1) 现场振捣按每米宽度内不少于1根插入式振捣棒布设，组成横向振捣棒组，沿横断 面连续振捣密实，并应注意路面板底、内部和边角处不得欠振或漏振； 2) 振捣棒作业时，要使振动棒自然沉入混凝土，不可用猛力往下推，应垂直插入，要做 至IJ "快插慢拔"，快插是为了防止将表面混凝土先振实，与下层混凝土发生分层、离析现象， 慢拔是为了使混凝土能来得及填满振动棒抽出时所形成的空间； 3) 振捣棒插入深度宜离基层3?5cm，同时应避免碰撞模板、钢筋、传力杆和拉杆，不得 采取通过振动棒振动钢筋的方法来促使混凝土振密，否则就会因振动而使钢筋位置变动， 还会降低钢筋与混凝土之间的粘结力，甚至会相互脱离；作业时，振动棒插入混凝土的深度 不应超过棒长的2/3?3/4,否则振动棒将不易拔出而导致软管损坏；更不得将软管插入混 凝土中，以防砂浆浸蚀及渗入软管而损坏机件；振动器在使用中如遇温度过高，应立即停机 冷却检查，如机件故障，要及时进行修理，冬季低温时，振动器作业前，要采用缓慢加温，使 棒体内的润滑油解冻后，方能作业； 4) 在振捣棒已完成振实的部位，用平板振动器纵横交错两遍全面提浆振实，第一遍横 向振动使混凝土密实，第二遍纵向振捣，使表面平整； 5) 振动板应逐板逐行循序进行，不能拖振、斜振，振动板在一个位置的持续，振动时间 不应小于15秒，振动板必须由两人提拉和移位，不得自由放置或长时间持续振动，移位控 制以振动板底部和边缘泛浆厚度3±1_为限；当混凝土在模内泛浆流动成水平状时，即可 停振，不得在混凝土初凝状态再振，也不得使周围的振动影响到已初凝的混凝土，以免影响 混凝土质量； 6) 振动梁底部应焊接或安装深度4mm左右的粗集料压实齿，保证4 ± 1mm的表面砂浆厚 度； 7) 振动梁应垂直路面中线沿纵向匀速拖行，使表面泛浆均匀平整，在振动梁拖振整平 过程中，缺料处应使用混凝土拌和物填补，不得用纯砂浆填补；料多的部位应铲除； 8) 振捣时，应辅以人工补料，应随时检查振实效果、模板、拉杆、传力杆的移位、变形、松 动、漏浆等情况，并及时纠正； 四.整平饰面 1) 振动梁振实后，应拖动滚杠往返2?3遍提浆整平，第一遍应短距离缓慢推滚或拖 滚，以后应较长距离匀速拖滚，并将水泥浆始终赶在滚杠前方，多余水泥浆应铲除； 2) 拖滚后的表面宜采用3m刮尺，纵横各几遍整平饰面，并用靠尺板检查路面平整度直 至平整度符合要求； 3) 水泥混凝土的抹面收浆不得少于3次，第一次收浆在整平结束后立即进行，其主要 作用是继续整平混凝土表面，同时下压表面粗集料；第二次宜在泌水前进行，其作用为整平 混凝土表面；当泌水结束，表面不再有自由水时，方可进行第三次收浆，第三次必须用铁抹 进行，同时完成饰面，其作用是防止泌水结束后表面出现水泥浮浆而脱皮； 4) 每次收浆后都应该用4m直尺检查控制混凝土顶面和平整度； 5)拉毛：做面工序结束后，应按照设计对路面表面平均纹理深度的要求，适时地将混 凝土表面拉毛处理； 五. 接缝切缝施工 1) 纵缝应根据设计文件的规定施工，纵缝为纵向施工缝，拉杆在立模后浇筑，混凝土之 前安设，纵向施工缝的拉杆则穿过模板的拉杆孔安设，合拢时纵缝上部要刷浙青，且不得涂 在拉杆上，拆模后纵缝须清理干净，然后在其上半部刷纵缝浙青；模板接缝处用宽、厚透明 胶堵缝，并在拆模后清除； 2) 横缩缝在混凝土硬结后锯成，不宜过早，以避免出现缝沿不齐、毛茬、豁口、啃边等现 象；也不能太迟，以防止混凝土强度高导致切缝困难，更不许出现断板，切缝时一定要注意 观察，原则为"能切则切，宁早勿晚"，对于板边，由于模板致使切缝不及边处须用小型切缝 机补充切缝或拆模后用专用切缝机补切，保证缝在板表面上贯通，避免板边掉角； 3) 横胀缝应与路中心线成90°，缝壁用铁撅钉牢，缝壁必须坚直，缝隙宽度一致，缝中 不得连浆，缝隙下部设胀缝板，上部灌封缝料，胀缝板应事先预制，预制胀缝板嵌入前，应使 缝壁洁净干燥，胀缝板与缝壁紧密结合； 4) 采用路面砼切缝专用机进行切缝，并选用厚3-5mm切缝刀片，切缝深度设计要求为 6cm，横向缩缝切割：横向施工缝采用锯缝，缝深6cm，宽5mm，切割时必须保持有充足的注 水，在进行中要观察刀片注水情况； 六. 拆模 1) 拆模时间应根据施工气温和混凝土强度增长情况确定，昼夜平均气温20°C时，允许 拆模时间为30小时，平均气温25°C时，允许拆模时间为24小时，在此时间段内不得受到碰 撞； 2) 拆模时应仔细，不得损坏混凝土面板的棱角、企口，拆模后侧面清理后涂刷浙青； 七?养生 1) 水泥砼面层成活后的养护作业分为初期养护和后期养护，初期养护采用土工布覆盖 的保湿洒水养护法，后期养护采用土工布上覆盖塑料薄膜的双层保湿洒水养护法，并须设 专人经常巡视，确保养生情况，养生完毕在锯缝处浇灌缝材料，灌缝前应清除缝内的临时密 堵材料，缝顶面高度与路面平齐； 2) 养生应特别注重前7天的保湿养生，应加强洒水，保持足够的湿度，养生天数宜为 14?21天，高温天气不少于14天，低温天气不低于21天； 3) 在混凝土面板养生期间应有专人检查养生情况，随时纠偏。
【文档编号】E01C7/14GK104404850SQ201410658840
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】蒋新明 申请人:滁州市公路管理局