随着公路建设事业的快速发展,公路路缘石工程施工机械化程度越来越高,现浇混凝土滑模施工路缘石逐渐取代了砂浆铺砌路缘石工艺。滑模 混凝土路缘石 具有强度高、稳定性好、易于成型、线形顺畅、内实外美等优点,同时混凝土滑模施工效率高、施工质量好,大大减轻了人工劳动强度,是当下公路路缘石工程施工应用较为广泛的施工技术之一。

建设中的西乌珠穆沁旗某二级公路线路全长113.8 km,沥青混凝土路面,路线两侧根据公路纵断线形分别设置成混凝土路缘石、护肩板、集水槽等防排水结构。因项目所处地区气候环境恶劣,常年刮风沙,为保证滑模混凝土工程质量,依托项目实体工程开展了路缘石混凝土滑模施工技术及质量控制研究工作。

1.1 原材料性能

1)碎石集料:优选东乌旗南山采石厂安山岩碎石,5～25 mm连续级配颗粒(见表1), 表观密度 2.726 g/cm3,压碎值9.2%, 针片状颗粒 含量5.6%,含泥量0.3%。

表1 混凝土用碎石粗集料颗粒筛分结果

2)砂:东乌旗王杰砂场水洗天然砂,粒径0～4.75 mm,表观密度ρ=2.664 g/cm3,细度模数Mx=2.5,中砂偏细,含泥量0.2%。

3)水泥:锡林浩特中联水泥厂PO42.5级普通硅酸盐水泥,初凝时间210 min,终凝时间255 min,实测3 d抗压强度17.8 MPa,28 d抗压强度45.9 MPa。

4)粉煤灰:采用蓝旗电厂干排灰,经检测,所用粉煤灰主要成分为:SO34.5%、SiO245.6%、Al2O331.2%、Fe2O33.7%、f-CaO 0.1%,烧失量2.8%,细度(45 μm方孔筛)14.8%,需水量比95%,满足GB/T1596—2017《 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 》[1]中Ⅱ级粉煤灰相关技术要求。

5)水:采用当地饮用水,pH值7.1。

1.2 混凝土配合比

项目施工图设计要求滑模混凝土设计强度等级C25,结合现场施工环境、运输距离及天气因素,依照《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ 55—2011)[2]技术规定,确定滑模混凝土配合比设计主要控制指标为:强度等级C25,混凝土拌合物出机坍落度90～130 mm,罐车运输到现场坍落度30～70 mm,施工现场混凝土流动性、黏聚性、和易性等工作性能指标满足现场施工要求。

1)初试配合比

根据JGJ 55—2011混凝土配合比设计步骤要求,结合原材料性能,计算C25级滑模混凝土初试配合比,结果见表2。

表2 C25滑模混凝土初试配合比计算结果

2)掺粉煤灰混凝土配合比调试及性能测试结果

混凝土中掺入适量粉煤灰可提高混凝土和易性,减少运输过程中的坍落度损失,采用粉煤灰等量取代10%～20%的水泥,可降低混凝土材料成本的同时增加混凝土的密实性和后期强度。根据表2初试配合比,分别按照粉煤灰0、10%、20%三个取代量(见表3)进行新拌混凝土和延时2 h、3 h的性能试验。坍落度、和易性依照GB/T50080—2016规程[3]进行,抗压强度试验依照GB/T 50081—2019规程[4]进行,成型150 mm×150 mm×150 mm试块,测试混凝土7 d、28 d抗压强度。试验结果见表4。

表3 掺粉煤灰混凝土材料用量表 /(kg·m-3)

表4 掺粉煤灰混凝土拌合物施工性能试验和抗压强度试验结果

从表4掺粉煤灰混凝土拌合物坍落度及和易性试验结果可以看出:

1)初试配合比混凝土坍落度衰减迅速且伴有轻微泌水现象。延迟2 h时坍落度损失一半以上,延迟3 h时坍落度衰减超过80%,混凝土已不具备滑模施工条件。

2)粉煤灰取代10%～20%的水泥时,新拌混凝土坍落度逐渐增大,泌水现象消失,延迟2 h、3 h坍落度损失减小,混凝土保坍性效果逐步显现。粉煤灰掺量20%时,拌合物和易性、黏聚性、流动性等效果最佳,满足现场远距离施工条件。

3)抗压强度试验结果表明:随着粉煤灰取代量增加,混凝土7 d抗压强度降低,取代量为20%时,强度比初始配合比降低16.2%。28 d强度却逐渐增加,在20%取代量时,强度增加最大,强度比初始配合比增加15.2%。

根据配合比设计试验结果确定该项目滑模混凝土中粉煤灰掺量20%,单位体积混凝土中各材料用量为:水泥262.4 kg/m3、粉煤灰65.6 kg/m3、水210 kg/m3、砂子838 kg/m3、5～25 mm碎石1 024 kg/m3。

2.1 施工方案与工艺流程

滑模施工前编制滑模混凝土专项施工方案,并对施工管理人员(包括安全员)、技术人员、运输司机及滑模机操作手、现场辅助人员等进行全员技术交底工作,施工流程见图1。

2.2 施工准备

2.2.1 设备配置

1)混凝土拌合站:HZS90双卧轴强制式搅拌站一台,实际产量60 m3/h,全自动计量。

2)滑模摊铺机:Power Curbers(力霸)5700-C型路缘石专用滑模摊铺机,配备自动找平系统,最大工作行驶速度12 m/min,施工行驶速度3～6 m/min可调。

3)其他设备:8～12 m3混凝土罐车5辆,10 m3水车1辆,ZL10装载机1台,手推式小型平板振捣夯1台、小型路缘石切割机1台、养生覆膜小推车1辆、吹风筒1台、辅助人员6～8人。

2.2.2 下承层验收

施工前对路缘石下承层标高、压实度、外观等项目进行验收检测,存在施工缺陷的部位进行修整,标高偏差超过规范要求的段落应进行刮除或填平,并充分压实。压实度不足的采用平板振捣器补充压实,外观不符合要求的用人工修整,保证下承层的坚实、平整。施工前半小时,用洒水车对下承层雾状洒水润湿,减少混凝土失水开裂,保证滑模施工的质量。

2.2.3 拌合站调试及施工配合比调试

对拌合站配料计量系统进行标定,使配料精度符合施工要求。根据现场原材料含水量情况,结合拌合物试拌效果调整施工配合比,进行掺粉煤灰混凝土的试拌和延迟试验。根据表4混凝土拌合物延迟试验结果,当混凝土运输时长≤2 h时,粉煤灰掺量按10% 控制,当混凝土运输时长在2～3 h时,粉煤灰掺量按20%控制。混凝土拌合过程中随机抽查拌合物出机坍落度,及时调整拌合配合比,使其满足施工需求。

2.3 测量放线

测量放线包括:立柱钉设和托杆安装、行走标高导线安装、行走基准绳的布设。直线段立柱间距10 m,曲线段按5 m间距加密设置,立柱与路缘石外边缘间距统一保持50～60 cm,导线张力在800～1 000 N之间,导线架设完毕严禁人畜碰触,防止扰动。

2.4 滑模施工及质量控制要点

1)混凝土运输:考虑现场天气、便道运输以及其他因素,混凝土采用罐车运输,并实时掌握罐车运行轨迹,罐车上配备适量减水剂备用。运到现场的混凝土罐车都需进行坍落度及外观检查,坍落度符合施工要求的30～70 mm方可卸车,不符合要求的需进行等候或掺减水剂进行调整,直至满足施工要求的坍落度,同时通知试验室和拌合站共同分析原因,及时调整。

2)滑模机就位与试运行:滑模机根据路缘石的外形尺寸分别挂载与之对应的模具,模具内壁打磨光滑并均匀涂抹混凝土专用隔离剂。操作手对摊铺机的液压系统、标高控制系统、找平系统、布料螺旋、振捣器、挤压板、抹平板、湿水管线等核心部位进行参数确认无误。施工开始前和结束后,都应对施工模具进行清理和保养。

3)卸料:滑模机准备就绪,操作手指挥卸料员开始往滑模机料斗卸料。布料螺旋往滑模机料仓布料,振捣器按照设定的工作频率进行振捣,操作手根据料仓料位高度控制螺旋布料器转速,始终保持料仓里面装有1/2～2/3容积的混凝土,且至少浸没振捣棒2/3的高度,以保证混凝土的振捣效果。振捣棒工作频率不小于6 500 r/min[5]。

4)摊铺作业:滑模机在罐车牵引下匀速行驶,起步速度2 m/min,在作业调试正常后,正常施工按3～5 m/min进行。机手与辅助人员密切配合,机手掌握设备的运行状况及料斗内料位的变化,控制螺旋送料速度及料仓振捣仓棒的运行,辅助人员根据摊铺路缘石外观对摊铺机的振捣棒位置、频率、挤压模具位置、抹面模具配重、湿水管流量、混凝土线形调整。滑模施工确保摊铺速度稳定均匀,不得随意调整。当中途因特殊情况暂停时间过长时,需把料斗内的混凝土铺完,并做接缝,问题处理完毕,重新接头继续施工。密切注意天气变化,严禁雨天施工,当环境气温低于5 ℃或风力大于6级(大风蓝色预警)以上时,应停止施工。

5)缺陷修复:施工过程会出现临时停机及不可预见的因素,都会造成混凝土滑模缺陷,如塌边、气泡、局部坑洞、混凝土团块等,辅助人员及时用工具进行缺陷修复,保证滑模混凝土质量内实外美。

6)养生及切缝:覆膜养生工艺是路缘石滑模混凝土最常用的养生方式之一。薄膜能全方位包裹路缘石外露面,既能保湿还有一定的保温效果,有助于混凝土早期强度增长。覆膜时注意薄膜两侧覆土严实防止透风,顶面撒布少量填料压覆,防止风刮起薄膜影响养生效果。

滑模施工完成后24～48 h间切缝效果最好,此时混凝土强度适中,仍具有一定的“可塑性”,进行切割不会引起啃边和损坏。切缝宽度3～6 mm,深度60～80 mm,切缝间距3～5 m,切缝完成后须用一块新膜将切缝损坏薄膜补齐并压土覆盖。每100～150 m设置一道宽度20～30 mm的胀缝[6]。胀缝可在刚施工完成的段落上直接用20～30 mm厚竹胶板全宽度、全深度插入滑模混凝土断面中,用人工抹平插入过程中产生的缺陷,插板略高出混凝土面10～30 mm,待混凝土养生到期以后再拆除插板。混凝土养生期间应安排专人定期巡查养生覆盖效果,发现破损或漏气的部位及时用新膜补齐,以免影响养生效果。

来源：闻宝联技术空间