rcc—pcc复合式路面施工技术在麻武高速公路上的应用

'　　RCC—PCC复合式路面施工技术在麻武高速公路上的应用【摘要】RCC—PCC复合式路面是一种新型复合式路面，具有高等级公路路面要求的抗滑性能好、噪声低、耐久性高、施工铺筑性能优、投资成本较沥青路面低等优点。本文依托麻武高速公路路面项目进行研究，总结出此种新型路面的一些施工技术成果及经验，为RCC—PCC复合式路面的推广应用提供了理论依据和施工经验。　　【关键词】RCC—PCC；复合式路面；推广应用；施工经验　　1.前言　　（1）RCC—PCC复合式路面是一种在下面层采用碾压水泥混凝土（RCC）作为结构层，上面层采用3～5cm薄层聚合物水泥混凝土（PCC）表面功能层，上、下面层之间采用具有粘结防水作用的聚合物改性水泥界面剂（PIC）作为防水粘结层的新型复合式路面，该复合式路面适用于高等级公路隧道及其它公路路面。 　　（2）PCC表面功能层采用特殊的聚合物乳液并与多种添加剂共混对骨架密实型水泥混凝土进行改性而制得，采用沥青摊铺机摊铺在RCC碾压水泥混凝土结构层表面，完成后直接形成粗糙面，具有抗滑、降噪、抗冲击、耐磨、阻燃等表面功能，能显著提高行车舒适性。在RCC结构层上加铺薄层PCC表面功能层形成的新型复合式路面结构，不仅发挥了RCC路面施工简单、快速的优势，克服了RCC平整、抗滑、耐磨等路用性能较差的缺点，而且使得隧道路面及公路路面具有阻燃、抗滑性能好、噪声低、起灰少、耐油等优势，并且由于PCC表面功能层与RCC结构层采用相同的摊铺施工设备，显著简化了施工工艺，降低了施工成本，特别适合隧道路面与公路路面的施工。　　（3）麻武高速公路项目对路面碾压混凝土（RCC）、聚合物改性水泥混凝土（PCC）进行了试验和施工，整个试验段的长度为263m。目前已完成了RCC—PCC复合式路面的施工。施工项目投入了大量的人力、物力，并总结出一些施工技术成果及经验。其中碾压混凝土下面层（RCC）施工工艺与方法，由于在国内已应用较多，此文不再累赘，本文将重点介绍聚合物改性水泥混凝土（PCC）的施工技术。　　2.原材料和配合比设计　　2.1水泥。符合国家标准技术要求的P·O42.5普通硅酸盐水泥。　　2.2集料。母岩抗压强度不应小于100MPa，且应洁净、坚硬、耐久，母岩抗压强度应不小于100MPa。最大粒径不超过13.2mm，集料规格宜按以下三档分别生产：1号料4.75mm～9.5mm、2号料2.36mm～4.75mm、3号料0～2.36mm。集料合成级配按表1进行控制。PCC聚合物改性水泥混凝土功能层用集料的质量技术要求如表2所示。　　2.3聚合物乳液。　　2.3.1选用苯乙烯和丁二烯的共聚乳液与苯乙烯丙烯酸酯乳液的共混物，固含量50～52%，玻璃化温度小于13℃。其相关质量技术要求见表3。　　2.3.2聚合物乳液对水泥混凝土的改性效果通过力学性能以及抗拉粘结强度两个方面来表征： 　　（1）采用标准砂及P.O42.5水泥，灰（水泥）砂比为1：3，聚合物（固体物质）外掺（掺量为水泥质量的20%），用水量按胶砂跳桌流动度达到150±10mm进行控制，按照DL/T5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》的相关成型、养护和测试方法检测聚合物水泥砂浆的抗压、抗折强度，并计算折压比。　　（2）采用JC/T984-2005中有关抗拉粘结强度的测试方法，测试改性水泥净浆的抗拉粘结强度，其中水泥：聚合物乳液=1：1.5（质量比），水泥净浆的流动度控制在180～200mm之间，此时水泥净浆能良好的附着在基板界面处，并能保证较大的粘结面积，净浆粘结抗拉强度应符合表4相关要求。　　2.4流变助剂。一种具有增粘、增塑、消泡、触变润滑作用的多功能流变助剂，由甲基纤维素醚、分散剂、消泡剂、流变添加剂等组分搅拌均匀混合而成的粉状物。　　2.5颜料。选用Lubonyl*black0060型颜料，一种无机水溶性的颜料，主要成分为碳黑。其理化性质为黑色、液态，pH值为6.5～7.5，凝固温度为-25℃，闪点>100℃。　　2.6配合比设计。　　2.6.1界面防水粘结剂（PCI）配合比设计。界面防水粘结剂（PIC）由聚合物乳液、水泥组成的聚合物水泥浆形成。各组分按每平方米耗用量组成计算，其推荐的配合比为：PL150聚合物乳液∶P.O42.5普通硅酸盐水泥∶水=0.4∶0.6∶0.1。　　2.6.2聚合物改性水泥混凝土（PCC）配合比设计。表5为推荐的PCC聚合物改性水泥混凝土的碾压水泥混凝土的配合比。其中，拌和用水量是通过目测聚合物改性水泥混凝土的稠度状【摘要】RCC— PCC复合式路面是一种新型复合式路面，具有高等级公路路面要求的抗滑性能好、噪声低、耐久性高、施工铺筑性能优、投资成本较沥青路面低等优点。本文依托麻武高速公路路面项目进行研究，总结出此种新型路面的一些施工技术成果及经验，为RCC—PCC复合式路面的推广应用提供了理论依据和施工经验。　　【关键词】RCC—PCC；复合式路面；推广应用；施工经验　　1.前言　　（1）RCC—PCC复合式路面是一种在下面层采用碾压水泥混凝土（RCC）作为结构层，上面层采用3～5cm薄层聚合物水泥混凝土（PCC）表面功能层，上、下面层之间采用具有粘结防水作用的聚合物改性水泥界面剂（PIC）作为防水粘结层的新型复合式路面，该复合式路面适用于高等级公路隧道及其它公路路面。　　（2）PCC表面功能层采用特殊的聚合物乳液并与多种添加剂共混对骨架密实型水泥混凝土进行改性而制得，采用沥青摊铺机摊铺在RCC碾压水泥混凝土结构层表面，完成后直接形成粗糙面，具有抗滑、降噪、抗冲击、耐磨、阻燃等表面功能，能显著提高行车舒适性。在RCC结构层上加铺薄层PCC表面功能层形成的新型复合式路面结构，不仅发挥了RCC路面施工简单、快速的优势，克服了RCC平整、抗滑、耐磨等路用性能较差的缺点，而且使得隧道路面及公路路面具有阻燃、抗滑性能好、噪声低、起灰少、耐油等优势，并且由于PCC表面功能层与RCC结构层采用相同的摊铺施工设备，显著简化了施工工艺，降低了施工成本，特别适合隧道路面与公路路面的施工。　　（3）麻武高速公路项目对路面碾压混凝土（RCC）、聚合物改性水泥混凝土（PCC）进行了试验和施工，整个试验段的长度为263m。目前已完成了RCC— PCC复合式路面的施工。施工项目投入了大量的人力、物力，并总结出一些施工技术成果及经验。其中碾压混凝土下面层（RCC）施工工艺与方法，由于在国内已应用较多，此文不再累赘，本文将重点介绍聚合物改性水泥混凝土（PCC）的施工技术。　　2.原材料和配合比设计　　2.1水泥。符合国家标准技术要求的P·O42.5普通硅酸盐水泥。　　2.2集料。母岩抗压强度不应小于100MPa，且应洁净、坚硬、耐久，母岩抗压强度应不小于100MPa。最大粒径不超过13.2mm，集料规格宜按以下三档分别生产：1号料4.75mm～9.5mm、2号料2.36mm～4.75mm、3号料0～2.36mm。集料合成级配按表1进行控制。PCC聚合物改性水泥混凝土功能层用集料的质量技术要求如表2所示。　　2.3聚合物乳液。　　2.3.1选用苯乙烯和丁二烯的共聚乳液与苯乙烯丙烯酸酯乳液的共混物，固含量50～52%，玻璃化温度小于13℃。其相关质量技术要求见表3。　　2.3.2聚合物乳液对水泥混凝土的改性效果通过力学性能以及抗拉粘结强度两个方面来表征：　　（1）采用标准砂及P.O42.5水泥，灰（水泥）砂比为1：3，聚合物（固体物质）外掺（掺量为水泥质量的20%），用水量按胶砂跳桌流动度达到150±10mm进行控制，按照DL/T5126-2001《聚合物改性水泥砂浆试验规程》的相关成型、养护和测试方法检测聚合物水泥砂浆的抗压、抗折强度，并计算折压比。 　　（2）采用JC/T984-2005中有关抗拉粘结强度的测试方法，测试改性水泥净浆的抗拉粘结强度，其中水泥：聚合物乳液=1：1.5（质量比），水泥净浆的流动度控制在180～200mm之间，此时水泥净浆能良好的附着在基板界面处，并能保证较大的粘结面积，净浆粘结抗拉强度应符合表4相关要求。　　2.4流变助剂。一种具有增粘、增塑、消泡、触变润滑作用的多功能流变助剂，由甲基纤维素醚、分散剂、消泡剂、流变添加剂等组分搅拌均匀混合而成的粉状物。　　2.5颜料。选用Lubonyl*black0060型颜料，一种无机水溶性的颜料，主要成分为碳黑。其理化性质为黑色、液态，pH值为6.5～7.5，凝固温度为-25℃，闪点>100℃。　　2.6配合比设计。　　2.6.1界面防水粘结剂（PCI）配合比设计。界面防水粘结剂（PIC）由聚合物乳液、水泥组成的聚合物水泥浆形成。各组分按每平方米耗用量组成计算，其推荐的配合比为：PL150聚合物乳液∶P.O42.5普通硅酸盐水泥∶水=0.4∶0.6∶0.1。　　2.6.2聚合物改性水泥混凝土（PCC）配合比设计。表5为推荐的PCC聚合物改性水泥混凝土的碾压水泥混凝土的配合比。其中，拌和用水量是通过目测聚合物改性水泥混凝土的稠度状并经过沥青摊铺机摊铺试验合格后确定，根据室内试验，聚合物改性水泥混凝土配合比中的水灰比以0.29±0.01为宜（聚合物乳液带入的水量与外加水的质量之和与水泥的比值）。　　3.施工应用与质量控制　　3.1准备工作。　　（1）聚合物改性水泥混凝土摊铺前，必须对上层碾压混凝土进行处理，包括表面凿毛、表面除浆及冲洗、标记横缝和纵缝的确切位置等工艺。 　　（2）聚合物乳液及颜料须在混凝土拌和前运至拌和站保存。在混凝土拌合当天，将聚合物乳液及颜料按照规定比例复配（按100Kg乳液混掺4.8Kg颜料，即每立方米聚合物改性水泥混凝土中掺配104.8Kg聚合物乳液与颜料的混合液体），并用专用容器混合，必须保证聚合物乳液与颜料混合均匀，整体颜色一致。混合乳液搅拌均匀后，方可进行聚合物改性水泥混凝土的配制。　　（3）聚丙烯纤维及流变助剂按照一定质量分别装袋，如聚丙烯纤维0.9Kg/m3一袋，流变助剂3Kg/m3一袋，须在混凝土拌和前运至拌和楼保存。　　3.2PCC混凝土拌和与运输。　　（1）在施工之前，应验证现场原材料的质量稳定性。搅拌前，应严格测定粗、细集料的含水率，准确测定因天气变化引起的粗细集料含水量的变化，以便及时调整施工配合比。一般情况下，含水量每班抽测6次，雨天应随时抽测，并按测定结果及时调整施工配合比。　（2）必须严格根据设计配比，结合现场情况（温度、运距、集料含水量等）进行试拌，确定施工配合比，以保证混合料能满足摊铺所要求的施工性能。　　（3）水以及混合乳液采用水泵抽到计量桶内，并采用电子秤进行计量；聚丙烯纤维及流变助剂由搅拌器观察孔抛入，进行拌合。　　（4）应确保计量精度，计量最大允许偏差应符合下列规定（按重量计）：聚合物乳液±1%；水泥±1%；化学外加剂±1%；粗、细集料±2%；拌合用水±1%。 　　（5）聚合物改性水泥混凝土的搅拌必须采用强制式混凝土搅拌机。搅拌过程中需有专人负责观察混合料稠度状况（主要为施工性能），及时与前场人员沟通，必须严格保证搅拌时间大于120s。搅拌完成后须保证聚丙烯纤维分散均匀，不出现结团，混合料必须均匀一致，无花白料，无离析和结块现象，不符合要求时应及时废弃。　　（6）聚合物改性水泥混凝土采用自卸汽车运输。应根据拌和站产量、运距，合理安排运输车辆的单车运量及车辆数量。在运输过程中，应用彩条布或帆布等覆盖聚合物改性水泥混凝土，避免混合料中的水分散失。　　（7）汽车在每次装料前应将车内废弃物冲洗干净（包括未卸干净的混合料），并保持车厢内湿润但没有积水。　　（8）聚合物改性水泥混凝土从搅拌完成到摊铺成型，不应超过60分钟。若在运输过程中车辆出现故障，应尽快将混合料转运至摊铺现场进行摊铺成型。若由于前场机械故障不能进行正常摊铺，应将前场不能继续施工的聚合物改性水泥混凝土覆盖严实，避免水分散失，且立即通知后场暂停或减缓混合料的生产。不论那种情况，如果在未摊铺成型前，聚合物改性水泥混凝土已出现初凝，应立即清除或废弃。　　3.3界面粘结防水层PIC施工。　　（1）界面防水粘结层施工时，应将下面的碾压混凝土进行凿毛处理，并清洗干净。界面粘结剂涂刷前，应对下面层进行洒水使得表面湿润，但无明水。　　（2）界面粘结剂是由特制的聚合物乳液和水泥按特定比例兑拌而成，兑拌均匀后，界面防水粘结层分两层进行施工，人工将第一层界面防水粘结剂均匀涂刷、摊平在碾压混凝土面层上（见图1）。在第一层界面防水粘结层施工完毕后，待防水粘结层达到“指触未干” 状态（用手指触碰粘结层，手指离开后粘结层材料能粘成细丝状），方可进行第二层界面粘结剂的施工。　　（3）摊铺机就位前，将摊铺机履带位置先涂刷，其他位置在聚合物改性水泥混凝土运到前场后、摊铺之前进行涂刷，确保摊铺时界面粘结层材料仍处于潮湿状态，并保证不影响面层摊铺的进展。　　（1）摊铺应采用自振实功能良好且自由伸缩式的沥青摊铺机。摊铺前，应检查摊铺机各项性能，包括振动功能、熨平板（要求平整干净）；检查摊铺机的标高（厚度）调整功能，确保按照设计标高和厚度摊铺面层等（见图2）。　　（2）聚合物改性水泥混凝土（PCC）利用摊铺机自身的夯实功能对面层进行压实，不需碾压。聚合物改性水泥混凝土PCC的施工温度应保证在55℃以上，低于该温度，则应立即停止施工。　　（3）摊铺方法与沥青混凝土摊铺类似，保证一次成型，保证平整度、标高误差不超过沥青路面规定要求。摊铺机要匀速行驶，行走速度和搅拌站产量相匹配，一般以2～4m/min为宜，尽量避免中途停顿，确保所摊铺路面均匀不间断。随时检查摊铺质量，出现离析、边脚缺料等现象人工及时补撒料、换补料，同时也要检查高程及摊铺厚度，并通知机手。　　（4）从聚合物改性水泥混凝土搅拌完毕到摊铺完毕应未出现初凝现象，最好控制在1h以内。且摊铺后10h内不能行人，48h内不得行车。　　3.5养生与割缝。　　（1）路面摊铺成型后，首先用薄膜覆盖保湿或喷雾养生5～7d，再自然干燥养生7～10d，浇筑完成14d后方可开放交通，不得直接晒水养生。 　　（2）薄膜覆盖养生时，薄膜的边缘固定，保证封闭严实，避免局部水分丧失。薄膜的搭接要有一定的长度，约50cm左右，避免早期雨水从接缝流入路面。　　（3）聚合物改性水泥混凝土功能层摊铺结束并养生7d后，应根据路面设计需要进行锯缝处理。割缝工艺与普通水泥混凝土割缝基本相同，只是面层锯缝位置应与其下的碾压混凝土下面层锯缝对齐，平面误差不超过2cm，且锯缝应将面层锯透，使面层在锯缝处彻底断开。锯缝结束后立即冲洗掉锯缝产生的粉尘。　　3.6RCC—PCC施工质量控制指标。　　（1）为保证路面的施工符合路面设计要求，应对施工质量进行控制，施工质量控制与评定采用“过程控制”与“竣工验收”相结合的方法。　　（2）各层次弯拉强度不小于设计指标；上层碾压混凝土路面平整度≤5mm（3米直尺）；聚合物改性水泥混凝土路面平整度≤3mm（3米直尺）。界面实现粘结，采用钻芯取样或敲击法判断。聚合物改性水泥混凝土路面的吸声系数>0.30或降噪效果>5dB，表面抗滑摩擦系数>0.40，表面抗滑构造深度>1mm（采用沥青路面相关标准与测试方法）。　　4.结论　　RCC—PCC复合式路面作为一种新型复合式路面，施工简单、快速，克服了RCC平整、抗滑、耐磨等路用性能较差的缺点，而且使得隧道路面及公路路面具有阻燃、抗滑性能好、噪声低、起灰少、耐油等优势，本文通过麻武高速公路项目进行实施和研究，成功总结出此种新型路面的一些施工技术成果及经验，可供类似项目参考。　　'