水泥混凝土路面质量控制
导语：水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，简称混凝土路面。亦称刚性路面，俗称白色路面，它是一种高级路面。水泥混凝土路面有素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、钢纤维混凝土和装配式混凝土等各种路面。
水泥混凝土路面作为一种高级刚性路面结构形式，已超过百余年，在世界各地使用极其广泛。我国水泥混凝土路面已有70余年的历史，主要于20世纪80年代开始大量使用。通过“七五”、“八五”、“九五”三个五年研究计划，设计理论和施工水平已达到较高水平。进入90年代后，我国开始采用滑模摊铺机施工水泥混凝土路面，工程质量和工程进度得到较大幅度的提高。
但是，随着我国国民经济的快速发展，公路运输总量持续增长，交通基础设施建设取得了不断的突破，交通流量、交通荷载、轮胎压力不断增加，道路使用条件越来越恶劣。如何建设表面平整，行车舒适安全的路面，是摆在每一个公路建设者面前的一道难题，也是不断追求的目标。
一、目前路面现状
(一)高速公路交通状况。目前，我国高速公路呈现出交通量大，货车超轴载特别多，行车速度快的特点。为此，对我国高速公路的建设提出了更高的要求。
(二)高速公路路面现状。我国高速公路路面主要采用沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种形式，相对来说，水泥混凝土路面给社会的印象较差，导致近年来国内在高等级路面上采用水泥混凝土路面越来越少。为此，笔者跟踪和分析了国内部分省市的水泥路混凝土路面情况，确有许多路面出现了唧泥、断板、开裂等病害，有些甚至刚通车就开始修补，质量不良状况特别严重，极大的影响了行车的舒适性和安全性，在社会上造成了极大的影响。
二、水泥混凝土路面常见问题及原因
(一)水泥混凝土路面的开裂、断板、错台。我国水泥混凝土路面的开裂、断板，将直接影响路面的使用性能。路面雨水渗入基层，导致唧泥，并淘空基层，造成错台、断板。路面出现断板，主要是以下几种原因：
1.施工期断板：在滑模摊铺路面施工时，一般是以下几方面因素：
(1)日温差过大或蒸发量过高。日温差过大，切缝不及时，温度应力高于混凝土路面的抵抗拉裂强度，造成断板。在风速过大，蒸发量过高时，养护不及时，表面干缩过快，出现收缩裂缝。
(2)基层强度过高，基层裂缝未进行处理，造成基层裂缝反射断板。
(3)水泥水化热过高或安定性不良，或两种水泥混用，也会引发早期断板。我国企业实行集团化，各大厂兼并无数小厂，改造后挂牌，在原厂供应不及时的情况下采取两厂同时供应水泥，两种水泥混用，极易造成路面大面积开裂、断板。
(4)滑模摊铺机操作不当或混凝土工作性不适应造成路面拉裂断板。
2.通车后的错台、断板
(1)通车二年内的断板，一是由于路基未完全沉降稳固，路基自然沉降出现断板。二是基层表面的粗糙度过大，面板收缩时，基层对路面的局部磨擦力过大，使混凝土路面产生过大的拉应力而断板。
(2)通车二到五年内的断板，则主要是基层稳定性不好，不耐冲刷，路面结构横向排水不畅，唧泥和淘空基层造成断板。
(3)缩缝未插入传力杆，重车多次碾压、颠簸，造成板端出现微小沉降，板与板之间出现错台。
(4)路面抗弯拉强度储备不足，重载车的高速增长是路面断板的原因之一。
(二)水泥混凝土路面的平整度差，噪音高。相对沥青混凝土路面来说，水泥混凝土路面的平整度较低，但衰减较慢。但目前我国水泥混凝土路面平整度差，笔者认为主要有以下方面的因素：
1.我国水泥混凝土路面技术起点低，采用机械代施工程度低，且时间短，造成水泥混凝土路面施工水平相对较低，设计单位、建设单位等对路面的研究重视程度不够，恣意缩短工期，导致施工单位出现赶工，是造成路面平整度不佳的主要原因之一。
2.施工单位配置人员力量弱，技术人员对路面摊铺的认识不深刻，不能根据不同的施工环境调整摊铺的各个环节，而是照搬以往成功的经验。机械操作手文化素质低，不能较好地对路面施工的各个环节理解透彻，故施工的路面平整度不理想。
3.设计单位对混凝土路面的后期平整度影响因素考虑不周，如路面抗弯拉强度储备不足，缩缝未插入传力杆易出现错台等。
4.基层的平整度较差。建设单位、施工单位对基层平整度重视不够，造成路面厚度不均，收缩不一致，导致路面平整度较差。
5.路面的设计厚度或施工厚度不足，是影响路面使用寿命的一个原因，出现“短命式”断板。国外研究人员认为，在一定范围内，每增加1cm厚度，路面使用寿命增加3～5年。
水泥混凝土路面噪音相对沥青路面较高的原因，主要是路面平整度不佳，路面错台、断板而引起的。其次，我国对路面抗滑构造的间距、深度的控制力度不够，也是噪音较大的原因之一。我国很多采用软拉制作的抗滑构造就极难满足规范要求，硬刻痕的也是缝宽或缝深有出入。另外，在德国、法国等国家采用一次用滑模摊铺机湿接湿铺双层路面来解决，上层为高强低噪声细粒式水泥混凝土路面，其噪声水平与沥青路面相当。
(三)水泥混凝土路面表面出现空洞、脱皮露骨。水泥混凝土路面脱皮露骨、出现空洞，主要是由以下因素影响的：
1.材质问题。碎石、砂中含泥量过大，或有泥块，通车后出现坑洞，或表面砂浆强度不够，出现脱皮露骨。
2.混凝土坍落度控制不好。施工时出现蜂窝麻面，人工采用混凝土或砂浆修补，易出现坑洞或脱皮露骨。
3.施工时碰上下雨，雨水对未初凝的路面冲刷，出现脱皮露骨现象。
三、进一步提高水泥混凝土路面的施工质量
我国许多高速公路及地方道路经常出现路面开裂、断板、唧泥的现象，出现大量的返工。由于水泥混凝土路面修复困难，经常出现边施工边通车，安全隐患大，经济损失大，社会影响极坏。如何进一步提高水泥混凝土路面的施工质量，减少或杜绝常见病害的发生，提高行车的舒适性，是每位工程技术人员十分关注的问题。笔者经过多年的学习和积累，对如何提高路面的施工质量，谈谈一些见解。
(一)加强水泥混凝土路面混合料原材料的选择。建好高速公路水泥混凝土路面的基本物质条件是路面水泥混凝土原材料要精良，进场前控制好原材料的质量相当重要。
水泥主要控制水泥的抗折强度。我国水泥厂家众多，生产技术良莠不齐，因此，选择合格的水泥是保证混凝土强度的首要因素。另外，对水泥的安定性及游离氯化钙含量，水泥的细度、干缩率与凝结时间、水泥的含碱量，以及控制水泥中混合材料的掺量，夏天施工时注意控制水泥的施工温度。
粉煤灰要采用一、二级灰，主要控制粉煤灰中烧失含碳量和细度等指标。
外加剂的选用是路面混凝土材料科学中的关键。合适的外加剂，一是要满足适应性要求，二是满足施工混凝土路面所要求的较低水泥用量下的高抗折强度;三是满足所用的机械施工方式对可施工性质的要求，四是满足小变形和耐久性要求。
粗集料主要控制其最大粒径、硬度以及含泥量和粒形。一般选用火成岩和变质岩，不使用沉积岩，可以保证岩石的强度，进而保证混凝土的抗弯拉强度。加工则采用反击式，冲击式或锤式二级破碎设备，仅用鄂式破碎很难满足其针片状含量要求;
细集料主要控制砂中含泥量的要求以及细度模数。滑模摊铺水泥混凝土路面砂的细度模数为2.0～3.5之间，含泥量应小于2%。
(二)优化水泥混凝土配合比设计。水泥混凝土配合比的设计和优化是滑模摊铺路面的关键技术，配合比设计时除满足水泥混凝土路面的物理力学指标外，重要的是考虑混凝土的工作性和经济性。因此对以下几方面的内容要特别注意。
1.减水剂的选用。要配制出高抗弯拉强度、耐久性好的混凝土配合比，就要求混凝土的水灰比较小，因此必须采用高效减水剂，保证混凝土较好的工作性。
2.矿料级配的组成原则。砂率的'选用由于有比较成功的实践经验，目前的理论和经验数据比较成熟，容易选定。但粗集料一般要采用两级配集料进行掺配，由于粗集料加工的现状不理想，确定一个相对合理的掺配系数是极其重要的。根据笔者的经验以及查阅相关资料，粗集料组成为最优曲线并略偏粗更有利于路面平整度的控制及抗弯拉强度的提高。另外，粗集料的含泥量一般不大于1%，砂的含泥量不大于2%，否则将严重影响路面的抗折强度和增大干缩变形。
3.水泥、粉煤灰的路用品质要求。在配合比设计前，对水泥的路用品质进行检测，如发现问题，及时与厂家进行协商和探讨，调整水泥的组分，确保水泥品质的完全合格。粉煤灰则必须达到二级以上，对每车材料必须进行检测后才能入罐，否则三级以上的粉煤灰对路面的危害极大。
4.配合比设计的影响因素的综合协调
(1)粗集料的种类和最大粒径。碎石和砾石均可施工优质的水泥混凝土路面，但砾石混凝土的最大粒径不大于20mm，碎石混凝土应不大于30mm。
(2)单位水泥用量。路面混凝土的单位水泥用量不宜过大，过大会使水泥浆量增多，集料之间的嵌锁力减小，抗折强度提高不明显。且由于水泥浆量增大会增大干缩变形，影响路面平整度，易产生开裂，且经济性不好。52.5#水泥用量一般不少于300Kg，不宜大于360Kg。
(3)含气量。目前，规范已要求检测混凝土的含气量。笔者认为，引气剂的使用，即有利于路面的抗冻性，也对路面的抗弯拉强度，降低路面刚度，减少变形性能有较大的改善。因此，在路面中检测含气量是路面设计和施工理论上必要的进步。
(三)水泥混凝土路面的施工
1.认真细致地做好试验路段。摊铺水泥混凝土路面试验路段分为试拌和试铺两阶段，通过试验路段的试验应达到下述目的。
试验段在与施工条件等同的条件下实施，通过在指定工作段先试验性地组织施工、测算、总结，得出所有必需的工作参数和施工经验，用以指导正式生产。
通过试验段的实施，要确定以下内容：
原材料的适用性及水稳混合料的和易性及其力学指标。
验证配合比(水泥用量、矿料级配)是否符合规范要求。
拌合机、运输车、摊铺机的适当数量、工作效率、最佳组合方式，及人员安排的合理性。
摊铺工艺，松铺系数。纵横接缝的处理方式。
其他技术指标。各种检测手段的适用性。
试验段铺筑结束后，由施工单位和监理会商试验结果，提交试验总结报告。
2.水泥混凝土路面的施工。路面试验段完成后，根据试验段取得的成果，用以指导大面积施工。
(1)高等级路面必须采用滑模摊铺机施工。目前世界上使用的三大主流摊铺机为：德国的Wirtgen机型，美国的GOMACO机型和CMI机型。三种摊铺机各有其优缺点及不同的操作原理，但以德国的Wirt?鄄gen机型适应性更广。但是随着工程质量的要求越来越高，材料越来越精良，三种摊铺机在国内都做出了优质高平整度的路面。笔者参与施工的道路，采用GOMACOGP2600型摊铺机和WirtgenSP850均做出了平整度较好的路面。
(2)在路面摊铺前，做好各项准备工作。一是对基层进行清扫、修补。对破损的基层采用高标号的水泥砂浆修补平整密实，对基层裂缝则进行清缝后灌入沥青并在表面粘贴不窄于1米宽的单层油毡，防止路面反射裂缝的出现;二是准备好摊铺机行走的基线，确保基线平滑顺适，逐桩检查板厚，并对板厚不合适的位置进行基线微调;三是对胀缝、钢筋补强位置进行预先标识并提前到位，不因钢筋的安装影响摊铺机的连续作业。
(3)路面当日开工前，对材料进行含水量检测，特别是对砂和小碎石的含水量要特别注意。拌和时注意控制混凝土的拌和质量，确保混凝土坍落度的均匀。
(4)根据天气情况，如温度、风速等，对混凝土的出厂坍落度进行微调，确保机前混合料的均匀，根据运距的变化，微调减水剂及水灰比，使混凝土的工作性得到保障
(5)摊铺机在开工前，应调整好振动捧，抹平板等的位置，校核摊铺机的仰角及平面位置等。施工时，控制振捣仓的料位及机前的料位，并控制行进速度，不宜过快。太快则工人的修边速度跟不上，拉杆插入的位置不太准确，且机手对前、后的照顾易出现瑕疵，一般以1.0～1.5米/分钟为宜。另外，根据施工后的路面情况，及时调整摊铺机的振动频率。
(6)路面施工后，及时喷洒养护剂，根据天气情况(温度、风速、湿度等)确定养护剂的喷洒遍数、浓度。路面切缝后，采用保湿养护膜或薄膜覆盖养生。养生28天后，开放交通。
(7)路面纵横缝的施工。胀缝的设置一般以尽量少为宜。根据当地的温差状况及施工时的温度，设置胀缝的位置。结构物附近必须设置。
四、结语
笔者认为，水泥混凝土路面与沥青混凝土路面各有其优缺点，应根据不同的地域、地质情况，采用不同的路面形式，将更有利于我国的高速公路的快速健康发展。要建设出高质量的水泥混凝土路面，需要建设单位、设计单位、施工单位、监理单位及政府主管部门正确认识其特点，携手合作，从以下几方面入手：
1.加强水泥混凝土路面的研究，对其出现的各种问题进行细致的分析，有针对性地一一解决，不讳疾忌医。
2.合理确定工期，给予路基自然沉降的时间。不盲目赶工，施工有条不紊更易保证施工质量。
3.对我国的交通发展状况作出正确的估计，预留足够的路面强度储备值。
4.加强施工质量的现场控制，提高施工技术人员、操作人员的技术素质，保证路面的施工质量。
5.跟踪并及时引进各国水泥混凝土路面设计、施工的先进技术，提高路面的质量。
笔者根据近年来对国内一些工程的考察，结合自己的一点实践经验，提出了加强水泥混凝土路面质量控制的一些观点和方法，旨在和同仁们及专家共同探讨，以达到共同提高的目的。
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