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摘要:自上世纪90年代,全国很多的水泥混凝土路面都达到了设计使用年限,要进行各种形式的旧路改造。水泥混凝土路面本身存在许多固有缺点也暴露了出来,例如抗折强度低、韧性低、脆性大、易开裂等。在车辆荷载和环境因素下,水泥混凝土路面在使用初期或经过一段时间使用后容易出现一定程度的损伤破坏,如路面表面出现细小的裂缝、坑槽、露骨,路面板出现裂缝、断板,接缝产生错台等危害。基于这种情况,水泥混凝土路面的病害处理技术也得到不断的发展和完善,尤其是沥青罩面层技术逐渐显示出便利、高效、平整度好等优点!
关键词:水泥混凝土路面沥青罩面层裂缝脱空板
0引言
水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散能力强、稳定性好的路面结构。随着修筑里程的增长,实践经验的积累,科学研究的深入,水泥混凝土路的修筑技术逐步改进,质量不断提高。加之水泥混凝土路面的适应性及抗灾能力强,能较好的满足现代化交通的要求;就材料而言,沥青供应缺口很大,质量不易保证,对石料的要求较高,而水泥材料可就近供应。因此,水泥混凝土路面得到了较快地发展。
1沥青罩面层技术应用分类
采用沥青面层作为原路面的罩面层是一种非常典型的补强方法,这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点,原有水泥路面可以提供稳定、坚实的基层,沥青罩面层可以提供摩阻系数高、平整度好的表面层,大大改善了路面的使用性能。在进行沥青罩面之前,必须对原路面的破坏进行相应的处理,保证沥青罩面层的正常施工,充分发挥其作用。处理包括下面这些方面:①沉陷、软弱地基的处理;②表面破损的处理;③断裂板处理;④断裂板处治。
关于混凝土路面断板的修补措施,我国在近几年已有部分单位进行研究探讨。在研究初期,一般是一旦发现断板,则将该块板全部刨除,并整板铺设钢筋网,使之能够独立工作。但这种方法既费时费力,又不经济,同时影响交通的正常运行,目前已不采用。实际上混凝土路面断板发生后,并不能说明已经完全丧失使用价值。
2裂缝宽小于3mm的断板修补
2.1直接灌入法:适用于施工中产生的混凝土收缩裂缝。在未通车前,一旦发现混凝土板出现裂缝,可用聚硫环氧树脂材料等直接灌注。
2.2注射器注射法:此法适用于通车时间短,裂缝内杂物少,较清洁、干燥裂缝宽度在3mm左右的路面断板修补。具体工序如下:①清缝:采用空气压缩机配特制喷嘴吹于缝隙,并用细铅丝小钩子充分掏尽缝隙中的泥土等杂物;②配灌缝材料:将小包装主剂与固化剂按2:1比例掺配。一般小包装为1kg,混合剂分A桶主剂0.67kg和B桶固化剂0.33kg二个桶装,操作时只需将固化剂直接倒入主剂中,搅拌至颜色均匀即可;③注射器注射:使用50ml医用注射器抽入混合剂,对准插入缝隙注射,由中线向两边逐点注射至缝隙填满。若先注射段落渗入较多,应及时补注至饱满,若15min内不再渗入则可认为已注满缝隙,整个缝隙注射完成后,撒少许干水泥拌砂混合料覆盖,3h后即可开放通车。该操作应在配料开始90min内完成,否则材料将凝固,无法使用。
3水泥混凝土板面局部修补
《公路养护技术规范》(JTJ073-96)规定,混凝土路面断板可以采用局部条块锯除罩面修复法。要求横向切开表面≥7mm深(非全厚度的修补),平行断板两侧各15cm宽(两条切缝的距离应视断板裂缝的弯曲程度确定),在垂直断板方向上加长30cm,最小直径12mm,间距不大于20cm,平行断板横向绑扎最小直径6mm,2~3根的螺纹钢筋网。然后,在凿开的7~12cm深以及清理干净的表面上,涂低水灰比的水泥浆或树脂粘结剂,再浇筑同颜色高强补偿收缩混凝土,表面修整成与路面平整度及抗滑构造相同。根据此规定,视板面断裂损坏程度不同分三种方式修补:
3.1轻微断裂的处理对于轻微断裂,裂缝有轻微剥落的,先画线放样,按画线范围开凿成深约5~7cm的长方形凹槽,刷洗干净后,用快凝小石子混凝土填补。
3.2较宽裂缝的处理方法对于轻微断裂,但裂缝较宽且有轻微剥落的断板,应按裂缝两侧至少各20cm的宽度放样,按画线范围开凿成深至板厚一半的凹槽,此凹槽应与中线垂直,刷洗干净凹槽,在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻,沿与中线平行方向,间距30~40cm,打眼贯通至板厚达基层表面,然后再清干净凹槽和孔眼,在孔眼安设Ⅱ形钢筋,冲击钻钻头采用30规格,Ⅱ形钢筋采用螺纹钢筋制作,钢筋安设完成后,用高强度水泥砂浆填塞孔眼至密实,最后用与原路面相同强度等级的快凝混凝土浇筑至与路面齐平。
3.3彻底的处理方法较为彻底的办法是将凹槽凿至贯通板厚,在凹槽边缘两侧板厚中央打洞,深10cm,直径4cm,水平间距30~40cm。每个洞应先将其周围润湿,插入一根直径18~20cm、长约20cm的钢筋,然后用快凝水泥砂浆填塞捣实,等砂浆干硬后浇筑混凝土捣实至与路面齐平即可。
4脱空板的处理
采用压浆处治,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。
4.1压浆材料压入板底的材料具备以下特征:一是颗粒粒径小、流动性大,能顺利压进板底空隙;二是弱收缩性,能充分填充板底空隙。国内外都有使用乳化沥青作填隙材料的经验,虽具有较好的流动性,但强度偏低,且受温度影响大,温度高时易软化,在荷载作用下容易从板底唧出,因而不宜选用。而选用纯水泥浆作试验,要达到正常施工的流动性,则需要很大的水灰比,造成材料强度偏低且泌水收缩率大。实验发现选用水泥粉煤灰浆,采用较低的水灰比就可达到较好的流动性,且强度较高,收缩量小。采用水泥:粉煤灰:水=1:0.5:0.45配合比制作的灰浆试件,其室内3天的抗压强度高于5MPa,可作为压浆材料。
4.2常用压浆设备——灌浆机灌浆机是专门用于公路水泥混凝土路面板底脱空处灌注混凝土的养护设备。特点:①自备动力,集发电、制浆、灌浆及水箱于一体,适合于各种环境下的野外流动作业;②液压主要部件选用进口原件配套,结构科学合理,操作简单,维修方便;③设有压力过载保护装置,具有良好的安全性和可靠性;④双向搅拌,快速均匀,可连续灌浆,工作效率高。
调查中发现,混凝土路面使用中出现的断板、破碎板等病害大部分是由于唧泥脱空形成,因而这种类型的板底均有脱空,应进行压浆。完好无断裂破碎的板块,板底也可能存在脱空,这种类型的脱空板虽判断较困难,但仍可采取外观观察及弯沉测试相结合的方法进行判断。雨后上路观察是否唧泥最直观,无雨季节则采取间接方式判断:人在板的边缘感觉重型车辆通过时有垂直位移和翘动的板块:板角相邻两条缝填缝材料严重剥落的板块;相邻板间出现错台时,位置较低的板块一般有脱空存在。对外观不易判断的板块,可测定四个边角的弯沉,弯沉值超过0.3mm者,需要压浆。
5结束语
本文简要的介绍了路面的损坏状况评价方法,包括路面的结构状况评定和使用状况评定,为合理评定路面使用状况及合理补强设计提供理论依据。同时,在路面调查评价的基础上,归纳了我国近年来水泥混凝土路面损坏的原因,为有针对地确定水泥混凝土路面修复方案提供了重要依据。
参考文献:
[1]陈锦云.薄层罩面SMA20/6配合比设计[J].广州大学学报(自然科学版).2004.Vol.3No.5.
[2]陈峙峰.旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计及应用技术研究[D].大连:大连理工大学.2003.
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摘 要:文章分析了我国水泥混凝路面的现状,阐述了我国通车运营中的混凝土路面存在的破坏类型并分析出现的原因,给出了水泥混凝土路面病害的一般表现形式,其中有:表面剥落、错台、严重破碎、路基沉陷、接缝剥落。重点探讨了混凝土路面最常见的路面裂缝病害的形成机理,并对我国现阶段水泥混凝土路面养护主要使用的方法作了进一步分析,以期为水泥混凝土路面裂缝养护提供借鉴。
关键词:水泥混凝土;路面;裂缝;养护
我国早期修筑的水泥混凝土路面大部分以达到服务年限,各种病害严重。部分新建的一些水泥混凝土路面由于现存的一些原因还没有达到设计年限就出现了一定的破损病害。由于水泥混凝土路面在我国公路里程中占据一半以上,所以面对的路面破坏养护形式不容乐观。只有通过准确地分析病害成因,正确选择养护方法,才能保证养护质量和降低养护成本。
水泥混凝土路面表面状态和结构特性决定着路面的破损形式有各种路面损坏和结构的承载能力降低。路面在服务期,会随行车荷载和所处环境的不断作用而出现各种损坏。结构破坏反映了路面及路基结构的完好程度和变化趋势。这些损坏是基于不同的形态和诱因产生的,而且对结构性能和功能性能起着不同的影响。按形态和诱因大致可以分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。
水泥混凝土路面不同于沥青路面,设置有较多的横缝何纵缝,在接缝处形成了薄弱部位,易出现各种病害。接缝损坏成为水泥混凝土路面最常见的一类病害,具体的表现形式有填缝料损坏和丧失、错台、唧泥、接缝碎裂和拱起等。路面使用或养护的不当,外界物质的进入,都会使接缝两侧的混凝土出现病害。在早期,这些损坏并不破坏混凝土板的结构整体性,但破坏了路面的行驶舒适性。如果任其不断发展,接缝两侧板底受作用影响将出现脱空,使得面板迅速出现断裂损坏。
针对单个混凝土板块出现纵向、横向、斜向或角隅出现断裂,形成面板裂缝。断裂板裂缝进一步发展,将会出现两条以上交叉裂缝,形成三块以上的破碎板。这些裂缝的缝隙随车辆荷载和环境作用而逐渐变宽,并在缝隙边缘出现碎裂。作为刚性路面,裂缝的出现是因为路面荷载应力超过了混凝土能够承受抗折强度或疲劳强度。断裂损坏产生的裂缝,使水泥混凝土路面的整体性遭到破坏,路面承载能力迅速降低。在裂缝产生的初期,其对路面行驶舒适性的影响不是很大,但是裂缝继续发展,缝的宽度不断变大,特别是后期出现破碎板,路面的平整度破坏严重,不能满足行车要求。
水泥混凝土组成材料决定着其性能,若选用耐久性差的材料,在接缝出现后,由于环境中雨水侵蚀、轮胎摩擦、冻胀等作用,使裂缝边缘呈新月形发状。或者混合料中发生碱-硅反应而产生膨胀,使得面层出现网裂。这类受组成材料性质影响引起的破坏,在初期对路面的功能性能或结构性能影响不大,但发展到后期也会出现裂缝的碎裂和混凝土的崩解,从而影响行车舒适和安全以及面层的结构性能。
由于地基软弱或填土压实不足而出现沉降变形,或者由于季节性冰冻地区路基的冻胀,混凝土面层板会出现沉陷或隆起。这类变形如果是均匀的,对混凝土板的结构完整性影响不大,但会降低路面的行驶舒适性。但是如果有不均匀变形,则会由于附加应力的产生而使得面板出现断裂。
水泥混凝土路面裂缝受过渡层影响产生面层开裂、汽车动载及超载的影响开裂、排水不畅影响、路基、基层的影响等多种原因。水泥混凝土路面在投入使用之后,承受着行车荷载反复的作用,同时还受到气候的变化影响。就裂缝而言,按照裂缝宽度、是否有错台沉陷等情况分为轻微裂缝、中等裂缝和严重裂缝。
轻微裂缝出现,路面基本无剥落且裂缝缝隙宽度≤3 mm两边的板块稳固,裂缝填封良好,没有出现无松动和错台现象。一般将路面表面产生不久的裂通或未裂通裂缝化为此列。轻度裂缝为裂缝初期形态,在素混凝土板中一般不会维持很久。
在轻微裂缝基础上进一步发展,裂缝边缘产生一定长度的剥落或边板存在中等错台,再者缝隙宽为3~15 mm的裂缝称为中等裂缝。中等裂缝处治措施是板底压浆后沿裂缝开槽(宽10~20 mm,深15~30 mm),在缝槽内灌注接缝填料。
严重裂缝是在中等裂缝的基础上没有经过及时处理,受各种因素作用进一步发展形成。出现裂缝两边板块产生严重错台、沉陷、唧泥,或裂缝边缘产生严重剥落等情况,再者裂缝宽度≥15 mm,对于某些特别严重的,应采取局部换板修补。
在混凝土裂缝修补方面国内有许多成果可以应用混凝土裂缝修补,思路是:修补裂缝防止扩展,防止水渗入,加强基底的处理。加强路基路面排水,封堵裂缝切断水的影响,采用较强粘结性和高强度的修补材料加强路面强度。裂缝的主要形式为纵向裂缝、网状裂缝和路面破碎。
对于这两类病害,我们可以判定其路基的已经不能提供足够的稳定性,必须对路基进行处理,因此可采用全厚实的修补方法。
修补工艺为:施工放样→清除破损路面→基层、界面处理→修补材料配置→浇筑、振捣→养护。
在清除破坏板时,应该整块凿除,若基层有部分破坏,应该凿除该部分,并修复。目前养护人员多采用C10混凝土进行回填,一般厚度在15 cm以上。修补完基层后,应安设传力杆和拉杆,在选择修补材料时,应采用超早强未膨胀水泥混凝土。
按宽度不同的裂缝,在修补上应采取不同的方式。分成宽度小于0.2 mm的微细裂缝、宽度大于0.2 mm裂缝和贯穿全厚在3~15 mm之间,且贯穿全厚的中等裂缝进行分类处理。
宽度小于0.2 mm的微细,采用表面处理法对进行修补。表面处理法是沿混凝土结构表面刷水泥浆、沥青、油漆、环氧树脂等材料来修补混凝土结构表面的细小裂缝,对于混凝土干缩裂缝通常采用这个方法。
施工工艺:施工准备→表面处理→涂底层涂料→涂表层涂料→养护。
施工时确保路表面的清洁以保证涂料的黏性,底层涂料与表层涂料应有较好的黏结性。
对于宽度在0.2~3 mm之间的轻微裂缝,可采取扩缝灌浆。
施工工艺为:切割→扩缝→黏结面清理→护围→涂黏结剂→水泥砂浆配制→浇筑→振捣→抹平→养护。
上述这类裂缝较窄,不容易灌浆,而且裂缝中常有杂物侵入,故采用扩缝的方法。扩缝时,先要沿裂缝两侧进行切缝,切除一条约15 mm宽,5~10 mm深的“V”型小槽。修补材料主要靠自身的渗透性能来充满裂缝,因此需要流动性好的砂浆。
对于贯穿全厚中等裂缝,一般采取条带罩面进行补缝。
路面损坏是基于不同的形态和诱因产生的,对结构性能和功能性能起着不同的影响。把其分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。分析了不同类型病害形成的一般原因。针对现在裂缝的种类,结合施工经验列举了不同的处理方法。裂缝作为常见的水泥混凝土路面病害,应在早期进行处理,防止进一步发展,以免后期造成更大的破坏,增加养护成本。
[1] 钟军.水泥混凝土结构早期裂缝防治技术的研究[D].长春:吉林大学,2010.
[2] 吴国雄.水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D].成都:西南交通大学,2004.
[3] JTG D40-2011,公路水泥混凝土路面设计规范[S].
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2.2.1 沥青混合料的拌和和运输。①在沥青混合料拌和过程中要从混合料级配、沥青用量、拌和温度和时间等进行全方位的控制,以提高混合料的摊铺效果。②沥青混合料在运输过程中,必须将其充分覆盖,以防止沥青在高温时受阳光、空气所造成的氧化及沥青混合料温度的降低。
2.2.2 沥青混合料的摊铺。①平整度的控制。②摊铺温度控制。③摊铺速度控制。
2.2.3 沥青混和料的碾压。①压实设备必须配有钢轮压路机、大吨位轮胎压路机及大吨位振动压路机,能按合理的压实工艺进行组合压实。并应备有经监理工程师所认可的小型振动压路机或手扶振动夯具,以用于在狭窄地点压实或修补工程。②在混合料完成摊铺和刮平后应立即对路面进行检查,对不规则之处应及时用人工进行调整,随后进行充分、均匀的压实。③压实分为初压、复压和终压,压路机应以均匀速度行驶。④初压采用轻型钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压,初压后检查平整度和路拱,必要时应予以修整。复压紧接在初压后进行,复压宜采用重型的轮胎压路机,也可采用振动压路机。终压紧接在复压后进行,终压应采用双轮钢筒式压路机或关闭振动的振动压路机碾压。⑤碾压工作应按试验路确定的试验结果办理。⑥在碾压期间,压路机不得中途停留、转向或制动。当压路机来回交替碾压时,前后两次停留地点应相距10m以上,并应驶出压实起始线3m以外。⑦压路机不得停留在温度高于50℃的已经压实过的混合料上。同时应采取有效措施,防止油料、润滑油、汽油等其他有机杂质在压路机操作或停放期间掉落在路面上。⑧在压实时,如接缝处(包括纵缝、横缝或其他原因而形成的施工缝)的混合料温度已经不能满足压实温度要求,应采用加热器提高混合料的温度达到要求的压实温度,再压实到无缝迹为止。否则,必须垂直切割混合料并重新铺筑,立即共同碾压到无缝迹为止。⑨在压路机压不到的地方,应采用热的手夯或机夯把混合料充分压实。已经完成碾压的路面,不得修补表皮。
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水泥路面为我国高等级路面的关键模式之一,水泥混凝土路面直接受到多种自然条件、承受车辆荷载等影响,一些路面将出现早期裂缝,就是需要及进实施修补,避免路面损坏的最大化发展。而补修路其裂隙的修补材料亦露于路面,修补材料即需满足“强度与需久性”等要求,还需具良好的粘接性、流动性及变形性[1]。目前,用于水泥混凝土路面缝隙修补的材料不是造价过高就是耐久性及防水性不佳,不能长期使用。因聚合物可改善水泥材料的耐久性能及力学性能,高效减水剂量可显著提升水泥浆体的流动性,于水泥净浆里加入高效减水剂与聚合物等,为研制路面缝隙修补的新材料。
选取的原材料,要针对修补材料的“良好耐久性及工作性、和旧混凝土的相容性、良好的粘接性与变形水平、经济环保、强力抗弯强度”等因素。依此选取下列原材料:(1)水泥。基质材料选取陕西某厂生产的42.5R硅酸盐水泥。(2)聚合物乳液。其为修补材料的“改性材料”,需能改善水泥界面粘结、塑性变形、耐久性等水平。此本修补材料选用“聚丙烯酸、聚醋酸乙烯、丁苯乳液、苯丙乳液”。(3)外加剂。修补材料选用的外加剂类型有“消泡剂、减水剂、膨胀剂、早强剂”。消泡剂:消除搅拌时聚合物生成的所泡,提升材料紧密度;减水剂:主要起到提升浆体流动性的作用,这又利于缝隙灌浆,能改善水泥制品的耐久性及力学强度;膨胀剂:其水化硬化中随之自身体积膨胀,可降低水泥混凝土因水分蒸发等因素导致的开裂;早强剂:早强剂可调节材料强度形成时间。
水灰比、减水剂与聚合物掺量、聚合物种类为修补材料性能的四大要素,此四个参考将影响修补材料性能。本次正交实验实施结果表明,水灰比宜控制在0.5左右,聚合物掺量控制在10%左右,减水剂掺量宜控制在0.2%左右。影响修被材料流动度的因素顺序为:减水剂掺量(C)→水灰比(A)→聚合物种类(D)→聚合物掺量(C)(见表1)。
水泥路面裂隙小且不规则,流变性能直接影响修补材料的修补效果。浆体流动于裂隙中时,受自身粘性及阻力作用,要求修补材料务必具有好的流动性,方可确保灌满裂隙。并且,还要求修补材料具有好的体积稳定性。交通条件对“凝结时间”也有要求,浆体凝结时间如果过长,将有很大影响。所以修补材料的工作性能指标主要有:流动性、稳定性、可灌性、凝结时间。经对聚合物改性水泥浆工作性能测试,得出下列结论:(1)经对裂隙可灌性测试,235 mm的流动度可灌入(1~3) mm缝隙。水泥浆体流动度若>235 mm,便可完满灌入(1~3) mm缝隙,若反之则不能。(2)聚合物可提升水泥浆体稳定性,水泥浆体掺加适量的聚合物后其析水率仅为基准水泥浆体的50%左右。(3)水泥凝结时间因聚合物的加入延长,常规下24 h内皆可实现终凝。(4)经水泥流动损失测试结果,聚合物掺量控制于10%左右,与前一节结论相合。
修补材料在灌入缝隙的同时,还要求有与路面结构一致的“力学性能及耐久性能”等路用性能。为确保修补材料的“修复效果”,还需有极佳“粘结、形变”的性能。否则修补材料将可能与基质材料产生脱离从而造成修复失败。所以,修补材料在应具备优良的“工作性能及路用性能”,这样才能可保证修补材料在“实际工程”里的应用效果。
此次对聚合物改性水泥“耐久、形变、界面粘结、力学”四类性能进行测试,得出下列结论:(1)于水泥内单一个掺加聚合物,于28d时也许其抗折抗压强度要低于不掺加聚合物试样。故此,采取两种混合手术掺加聚合物,力学强度上要较基准试样高,实现了规范要求。试件力学强度最好的时机,这时聚合物的配合比是聚合物乳液B/C共混,它的共混比例为3/2~2/3。(2)掺加聚合物可减少水泥材料(10~15)%的刚度,提升了柔性,加大了冲击荷载的承受力,耐久性提升。(3)对修被界面粘结性能的“粘结拉伸、劈裂抗拉粘结、粘折抗折”等强度的测试,当聚合物乳液B/C共混比率3/2~2/3时,三种粘结强度水平皆较高,皆>基准试样的1.5~2.5倍。(4)测试了修被材料耐久性能的“耐磨性、抗渗性及耐腐蚀性”,测试结果显示,掺入聚合物的水泥试样耐久性比基准试件高过很多。聚合物乳液B/C共混比例不同,对耐麻性与耐腐蚀性都产生重要影响,但对抗渗性无显著影响。聚合物乳液B/C共混的推荐比例是3/2~2/3。(5)掺加膨胀剂,可显著减少水泥试样的体积收缩,还可有微膨胀的发生,可提升基质混凝土与修补材料间界面粘结效果。(6)综合评价修被材料的工作性能及路用性能后,加之对经济性因素的考虑,最优配比为乳液B/C共混配比3/2。
常用混凝土路面,要承受车辆等静载作用,还要受着冲击、振动、疲劳、磨损等作用。这就要求路面要具备一定的抗压强度及抗弯强度,方可承受载重力。修补材料对界面粘结性、拉伸强度、抗折强度、劈拉强度等都提出要求。只有满足了路面混凝土的要求标准,修补材料方能达到预期效果。同时,对裂隙修补材料的研究,需关注裂隙种类及宽度、温度、湿度等应用条件,依此来研发适宜不同条件的“修补材料”。要进行水泥与新型外加剂之间的相容性研究,以利于依材料市场供应情况进行“修补材料”的优化调整及配比,力求满足水泥路面裂隙各种等级的修补需求。
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应力吸收层设置于半刚性基层与水泥混凝土路面板之间,一般来说起应力吸收、隔离、防水和封水以及防止反射裂缝等作用。水泥混凝土路面板和半刚性基层之间设置的应力吸收层,具有集料细、矿粉用量大、油石比大、空隙率小、饱和度大等特点,因此,一般采用砂粒式或细粒式的密级配沥青混合料,本文记为YF型。
3.1 热拌YF型沥青混合料宜采用运料车运输,但不得超载运输,或急刹车、急弯掉头;运料车的运力应稍有富余,施工过程中摊辅机前方应有运料车等候
3.2 运料车每次使用前后必须清扫干净,在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂,但不得有余液积聚在车厢底部
从拌和机向运料车上装料时,应多次挪动汽车位置,平衡装料,以减少混合料离析。运料车运输混合料宜用苫布覆盖保温、防雨、防污染。
3.3 运料车进入摊铺现场时,轮胎上不得沾有泥土等可能污染路面的脏物,否则宜设水池洗净轮胎后进入工程现场;若沥青混合料不符合施工温度要求,或已经结成团块、已遭雨淋的不得铺筑
3.4 摊铺过程中运料车应在摊辅机前100mm-300mm处停住,空挡等候,由摊辅机推动前进开始缓缓卸料,避免撞击摊辅机;运料车每次卸料必须倒净,如有剩余,应及时清除,防止硬结
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近年来国家不断加强农村基础设施建设,以公路为代表的一批建设项目在近几年取得了优异的成果。水泥混凝土路面因具有施工工艺简单、管理方便、施工成本低等优点而被广泛应用在农村公路建设中,因此,以公路旧水泥混凝土路面的改造、升级将是未来农村现代化建设的重点。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:农村公路旧水泥砼路面碎石化改造加铺层应用技术研究相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘 要】随着社会经济发展水平的不断提升,我国加大了农村基础设施工程建设的力度,水泥混凝土路面因其施工操作便捷、施工设备投入少及管理费用低等特点,在农村地区得到了大量应用,已经成为我国农村公路路面的重要形式之一。在交通量大幅度提升、行车荷载及自然因素的长期影响下,在使用过程中部分水泥混凝土路面出现了严重的病害问题,如断板、错板及裂缝等。
在我国公路工程施工中,因水泥混凝土路面具有较高的强度及稳定性,在公路工程建设中得到了大量地应用。因超载车辆通行、天气不良及养护规范性低等问题,导致农村公路水泥混凝土出现早期病害问题,如路面面板碎裂、裂缝等,严重影响到车辆行驶的安全性与舒适度。碎石化技术作为路面施工养护的重要技术,在修复大面积水泥路面中具有良好的效果。通常对旧水泥混凝土路面碎石化处理后,都需要将沥青混凝土面层或减薄沥青混凝土面层直接加铺到其上面。沥沥青加铺的优点主要体现在,可以对旧混凝土路面进行有效利用,具有较高的机械化程度、施工进度良好及环境、交通影响小等,但这种加铺方式铺筑厚度大。为此,在农村公路旧水泥混凝土修复中,可进行二灰碎石基层及沥青混凝土加铺施工。为农村公路的快速发展提供可靠的保障。
碎石化是指将水泥混凝土路面破碎成38厘米以下混凝土块,进而对新铺热拌沥青(HMA)罩面上产生的反射裂缝进行有效限制,并产生一个用与HMA罩面的均匀基层。作为我国公路交通网的重要组成成分,农村公路路面施工水平的高低直接影响到工程建设的整体质量。水泥混凝土因其具有较高的强度、施工简单、耐久性良好等特点,在农村公路路面施工中得到了极大的应用。
在行车荷载及自然因素作用下,目前我国农村公路水泥路面出现了不同程度的损坏,将碎石化技术应用到农村公路旧水泥路面施工中,可以实现碎石粒径最小化。一般将水泥混凝土碎块粒径控制在40公分以下,7.5厘米为其表面最大尺寸,在旧路面反射裂缝处理中碎石化技术得到了广泛地应用。农村公路工程是关系到国民经济增长的重要工程,随着我国公路事业发展建设要求的不断地提高,碎石化技术作为农村公路工程养护的重要方式之一,其施工工艺选择的科学性、合理性将直接关系着整个工程的质量,关系到人们的生命安全。
随着农村公路水泥路面不断建成与投入使用,在自然因素与人为因素的长期影响下,水泥路面出现大量早期病害。为减少各类病害的出现,对旧水泥混凝土路面结构功能进行最大限度的恢复,必须选用经济、高效及合理的养护方式对道路使用寿命进行延长,才缓解水泥路面病害问题。
(1)移除现有沥青罩面与封面层。清除顶面罩面层对破碎效果起到决定作用,只有做好顶面罩面层清理工作,才能防止对破碎效果的影响。
(2)排水施工准备。公路边沟设置,必须在路面碎石化处理前进行,只有这样才能确保排水的畅通性。表面在碎石化过程中直接受力,面层将会有碎屑、表面松散等情况的出现,如面层有雨水渗入,将导致路基强度下降等现象的产生。做好路面排水工作,如碎石盲沟的设置。
(3)处理病害严重路段。如路基出现严重病害后,应先将破碎混凝土旧路面挖除,确保其开挖深度符合设计规定。在换填二灰碎石过程中,应确保顶面高程与破碎混凝土板底高程的一致性。
(4)记录、标识沿线构造物。在碎石化技术施工前,必须遵循下表1相关规定,标记道路施工范围内沿线的构造物。
(5)全面调查研究工作应在农村公路旧水泥混凝土路面碎石化工程建设设计前进行,并对原有路线沿线的地形、地质、水文、气候等情况进行充分了解并进行相关设计资料的认真收集,同时了解当地路基路面存在的病害问题,如翻浆、坍塌等,并及时选用与之相适应的措施进行处理。在施工前期,还要做好地基勘察工作,特别是软土地基位置,这样可以进行软基分布及土壤厚度的准确确定。
因环境因素、气候情况及交通量等因素的制约,目前我国大部分农村公路水泥路面出现了早期病害,这种现象的大量出现,对道路使用性能及年限造成了极大的影响,更增加了公路养护管理的难度。作为一种新型养护方式,碎石化技术是将一层沥青混合料加铺到原有路面上,这种技术的应用可以有效抑制路面恶化,并能对路面平整度及抗滑阻力进行有效改善。
3.1施工案例
某工程旧水泥路面碎石化改造工程总里程为6.1公里,技术等级为三级公路标准,该路段旧水泥路面面板存在的病害主要包括:混凝土断板错台、路基沉陷等。截至目前为止,该路段部分路面病害极为严重,车辆通行难度大。在调查原路面具体情况后,旧水泥混凝土路面应开挖修补的路面比例为45%,路基CBR值平均值必须在7以上。
3.2试坑开挖
为保证路面破碎粒径符合施工所需尺寸,在试验段内可进行2个独立部位的随机开悟,其面积为1平方米。在横向、纵向接缝位置不能设置试坑。试坑开挖顺序为从顶部到基层,在全深度范围内对碎石化颗粒的粒径进行测量与确定。破碎的混凝土路面粒径如不符合设计规定,必须调整设备相关参数。在该施工段试坑开挖中,必须检测其碎石粒径,7.5厘米为其表面最大尺寸,22.5厘米以内为其中间尺寸,37.5厘米为其最下部尺寸。
3.3破碎顺序
破碎层顶面排水检查工作应在破碎前进行,以此提升MHB破碎效果。通常情况下,遵循工程实际情况,进行破碎顺序的确定。因外援缺少侧向支撑,有利于破碎避免板块受冲击凸起,随后破碎里侧板块。破碎宽度相比一个车道应大出一些,为搭接相邻车破碎道十分有利,一般搭接宽度必须超过15公分。
3.4压实
破碎旧水泥路面后,必须确保相邻两段之间的距离为50米,此时可以选用Z型压路机进行压实作业。在压实施工中,应确保表面粒径与破碎需求相符合,提高路面整体强度,确保下层块料的密实度,为二灰碎石加铺施工提供可靠的保障。压实施工中必须充分考虑路基含水量,防止不良路基下压实过度情况的出现。本工程选用单钢轮Z型振动压路机进行施工,其自重必须在9吨以上。在碎石化化,通过该压路机可以对顶层进行破碎补充与压实,同时出现的粉状粒料较少。为达到更好的压实效果,在完成Z型压路机碾压施工后,可通过吨位较小的一般光轮振动压路机进行施工。压实施工中,应对压实遍数进行有效控制,以此提高压实强度。
3.5碎石化顶部撒布透层沥青
旧水泥路面表面碎石化后为松散层,为此应将透层乳化沥青与一定量的石屑撒布到其表面,必须对石屑用量进行有效控制,如每立方米使用石屑0.8千克。
3.6养生
养生质量是否良好将直接影响到材料的稳定性与强度,基于此,必须在碾压施工结束后,应进行洒水作业,确保养生时间在7天以上,整个期间应始终处于湿润状态,封闭交通,避免车辆通行对路面造成严重危害。
综上所述,在农村公路施工中,水泥混凝土路面施工占有重要地位。基于此,施工企业必须重视其施工质量,在旧水泥混凝土路面施工中,必须按照相关施工要求,对施工中出现的各种情况进行充分了解及分析,提高施工技术水平,规范施工作业流程。只有这样才能确保公路工程的整体质量,才能提高农村公路施工的安全性及延长工程的使用年限。
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摘要:我国水泥砼路面有相当一部分日益老化,最为严重的病害是路面板断板,板下灌浆技术是解决该病害较好的办法。
关键词:水泥混凝土路面 灌浆技术 应用
水泥混凝土路面在我国已有多年的使用历史,是我国公路路面主要形式之一,在我国公路网构成中占有较大比重。它具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点。但水泥混凝土路面接缝较多,对超载较为敏感,易发生脱空、唧泥、裂缝等先期病害,从而导致路面的破损。如何治理与预防脱空、唧泥等病害,搞好水泥混凝土路面的养护,延长公路的使用寿命,改善其通行能力,具有十分重要的意义。
随着近年来我国现有的水泥混凝土路面有相当一部分已接近或超过设计年限,水泥混凝土路面最严重的病害路面板的断板直至破碎,而这种情况往往是由于板下脱空所引起的。对此板下灌浆技术是很有效的解决办法,它通过对水泥混凝土路面板下灌注水泥浆液、水泥粉煤灰浆液、水泥砂浆,充实板底脱空空隙,达到稳定水泥混凝土板块的目的,改善路面通车状况的方法。
灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理,通过注浆把浆液均匀地注入地层中,浆液以填充,渗透和挤密等方式,赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置,经一定时间后,浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体,形成一个结构新、强度高、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体。
1.真空灌浆技术是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术,在我国应用比较少,缺乏相应的技术依据,同时真空灌浆施工需要有较高水平的质量控制。因此,需要结合现有的施工材料和设备,摸索能够符合预应力施工质量要求而又切实可行的施工工艺。
这种高性能水泥浆与普通水泥浆相比,在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多成份,其目的是为了增加水泥浆的密实度,改善水泥浆性能,从而达到高强和耐久的目的。
水泥浆试块采用70.7×70.7×70.7mm的钢模型,在常温下24h后拆模,进行试验室养护。试验结果表明:水灰比琥小,强度越高,用525#普硅水泥7天强度最大达到78MPa,大大超过所要求的强度。改选用425#普硅水泥,7天强度最大达到55MPa以上,因此,选用425#普硅水泥即可达到要求。
预应力混凝土构件中有采用直束、弯曲和U型束等的布筋方式,金属波纹管在预应力筋管成孔方面不能满足小半径的弯曲及U型束的布筋要求,故采用新型成孔材料——塑料波纹管。与金属波纹管相比,在强度和耐腐蚀方面,有更好的保护作用。
首先,准备工作
①检查确认材料数量,种类是否齐备,品质是否保证;
②检查机具是否齐备、完好;
③检查供水、供电是否齐全、方便;
④按配方秤量浆体材料,减水剂首先溶于一部分水,待用;
⑤按图所示连接装好各部件。
第二,试抽真空:将灌浆阀、排气阀全都关闭,抽真空阀找开;启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,即管内的真空度,当管内的真空度维持在时(压力尽量低为好),停泵约1分钟时间,若压力能保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。
①搅拌水泥浆之前要求,加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做至基本御尽。
②装料:首先将称量好的水(扣除用于溶化减水剂的那部分水)、水泥、膨胀水泥、粉煤灰倒入搅拌机,搅拌2分钟;将溶于水的减水剂倒入搅拌机中,搅拌3分钟出料;水泥浆出料后应尽量马上进行泵送,否则要不停地搅拌;必须严格控制用水量,否则多加的水全部泌出,易造成管道顶端有空隙;对未及时使用而降低了流动性的水泥浆,严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
①将灰浆加至灌浆泵中,在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管此端接至孔道的灌浆管上,扎牢。
②关掉灌浆阀,启动真空泵,当真空度达到度维持在-0.06~-0.09MPa值时,启动灌浆泵,打开灌浆阀,开始灌浆,当浆体经过空气滤清器时,关掉真空泵及抽气阀,打开排气阀。
③观察排气管的出浆情况,当浆体稠度和灌入之稠度一样时,关掉排气阀,仍继续灌浆2~分钟,使管道内有一定的压力,最后关掉灌浆阀。
拆下抽真空管的两个活接,卸下真空泵;拆下空气滤清器和灌浆胶管,清洗灌浆泵、搅拌机、阀门、空气滤清器以及粘有灰浆的工具。
(1) 钻孔定位。要根据施工现场的实际情况,不断总结经验,尽量把孔位设在脱空深度最大处,每块水泥混凝土板应钻4~5 个孔。
(2) 灌浆。
①严格控制进场材料的质量,确保达到要求;
②严格控制配合比,各种材料计量准确,且拌和均匀,注重用水量;
③灌浆时若发现灰浆已从压过或未压过的孔溢出时,应及时用木塞塞紧,10 min 后拔出木塞;
④灌浆机压力达到015~110 MPa 或水泥灰浆从其它孔溢出或从边缝、裂缝等处溢出时,将自动停机或人工停机,视为压满;
⑤交通控制,灌浆完成后的板块,禁止车辆通行,待灰浆强度大于3 MPa 以上时方可开放交通。
灌浆技术作为一种新型的加固技术,可广泛地使用到公路施工其他方面,如:高速公路桥头跳车、软土地基处理、机场路加固等。而且由于其处治质量主要控制指标——弯沉与旧板加铺沥青混凝土面层的设计指标相吻合,具有一定科学性,所以也适用于旧板加罩沥青面层的加固处治。
总之,由于真空灌浆施工工艺本身有较高水平的质量控制,加上采用合理配比的混合材料,采用真空灌浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性,能形成一个密实、不透水的保护层,并能消除孔隙。另外,塑料波纹管是绝缘体,与金属波纹管相比,具有更强的耐腐蚀性,大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空灌浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
[1]忻伟明.杨昭宇.《软土地基桥头跳车成因及注浆防治技术》.《山西建筑》2009年11期
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摘要:基于高等级公路的沥青路面早期病害的特征与成因,探讨了如何选择相适应的养护处治对策。
关键词:沥青路面;早期病害;维修处治
1沥青路面常见的早期病害特征及产生的原因
高等级公路沥青路面的早期病害特征有:车辙、纵横向裂缝、面层松散、泛油、路面推移,局部沉降和功能性破坏等。这几种病害的形成主要是以下几方面的原因:①车辙,主要是超重车、集装车、大吨位的车在公路上反复行驶碾压下产生永久性变形和塑性流动而形成的。它在沥青路面压缩沉陷的同时,出现横向隆起,其变形主要发生在沥青路面面层。②纵横向裂缝,裂缝的大小取决于当地的气温和沥青面层和半刚性基层材料的抗裂性能。沥青面层分路幅摊铺时,两幅接茬处未处理好,在车辆和大气因素作用下逐渐开裂,或是由于路基压实度不均匀而形成。③面层松散,因沥青与酸性石料间的粘附性不良造成或许基层、土基层软化而造成面层松散。④泛油,主要是在材料运输施工过程中,沥青混合料中粘结料到局部地方。主要因素:油石比、级配、摊铺的均匀性和粉胶比(矿粉比沥青)。⑤路面推移,主要是指沥青混合料在道路的纵向发生位移,可能在施工期间发生或在道路通车一段时间产生。⑥局部沉降,主要是路基不均匀沉降而引起的局部路面沉陷,在施工中质量控制不严,一些小问题未得到妥善处理。⑦功能性破坏,主要是通车后沥青路面不平整,不具有设计时预期的功能,初期养护不及时,不到位造成的。
以上几方面的早期病害已与沥青混凝土的水稳定性从设计到施工未得到有效控制有关,水在沥青混凝土路面中的表现形式为:空隙水、层间水、深层水。水对沥青路面的损害有:高温动水压力对沥青混凝土有剥离作用造成路面松散;层间水使沥青路面各层分开改变路面的受力状况,路面在动荷载的作用下弯拉应力成数倍增加;水的冲刷破坏沥青路面材料结构;渗水是使路基不均匀沉降的主要原因。
2沥青路面早期病害处治认定
沥青路面病害分形成、发展和破坏三个阶段,后两阶段的病害应专项治理;路面早期病害确定的依据,以病害表观特征确定范围,以沉降值,平整度核定病害程度,以钻孔取芯分析病害层次,确定专项处治。
处治范围:沉降路病害的处治,调坡长度不小于30m,10m内落差大于3cm,存在明显的跳车感地段。其它病害处治长度为不小于10m的过渡段,在100m范围内处治量超过15%、每公里范围内处治面积超过30%,且分散的路段,应整段修复。处治宽度,可以考虑一个车道,半幅等。处治层次,坏到哪个层次就处理到哪个层次。
沥青路面早期病害处治应以预防为主,出现下列状况要列入预防性维修:①由于沥青剥离,细集料跑出,表面呈蜂窝状,面积在10m2内;②局部沉降点,纵横方向1m范围内沉降值超过2cm,行车出现明显的跳动;③路面龟裂、网裂,水渗透到基层,出现基层冲刷翻浆;④路面出现推移、车辙、拥包,由于沥青路面的水稳定性和热稳定性差,导致路面上出现局部纵向推移成搓板、横向推移出现车辙。推移、拥包,车辙长度在10m范围内的点;⑤纵横向裂缝,柔性和刚性结合部位等裂缝出现错台,错台差大于5mm的位置。
3沥青路面早期病害处治的方法
①路面出现网裂,没有明显的变形,也为出现唧浆,可采用改性乳化沥青灌缝涂刷一层,防止雨水的渗透。出现裂缝,但未出现明显的错台(在5mm内),也无啃边现象,可用灌热沥青的方法作防水处理,防止雨水的渗透;对于裂缝大于5mm的,可采用改性沥青灌缝或灌缝胶进行处理。对与裂缝很大的,必须将裂缝两边的沥青混凝土开挖,,先用水稳定好,收缩性小的半刚性材料处理基层,再用新的混合料摊铺。②路面车辙和功能性破坏的处治,近几年来改性沥青混合料的生产施工实践证明,采用改性沥青混合料是处治和延缓路面车辙的有效方法,也能提高改善路面的通行功能。③面层松散和局部沉降,对于面层上的病害可采用修路王热烘添加适当的新料,人工搅拌均匀,压实补强,在地表温度降低50℃以下后开放交通。④路面推移及泛油的处治,铲除路面推移部分,用符合要求的新混合料摊铺、压实,与旧的混合料结合紧密。铲除含油量高的泛油面层,用新混合料从新铺筑,新混合料应注意适度降低沥青和细集料的含量,提高混合料中多角碎石颗粒的含量,施工时尽量避免摊铺补均匀的现象。
4沥青路面维修处治的技术要求
①表观确定的病害面积四周扩大10~15cm;用3m直尺检查大于5mm的点应在修补范围内;范围四周线要横平竖直,与标线呈垂直和平行状。②修补处治的床面要干净,无杂物和浮灰、无松动的集料,床低无龟裂和唧泥,渗水现象,出现潮湿床面时要烘干才能进行下一道工序。③修补的四周要布满粘油层但补能流动;四周接缝面层要涂刷冷补胶;四周接缝填料要约高一点,加大振压遍数,提高四周填料的密度;多层次修补要形成台阶,台阶宽度要大于10cm;修补表面补出现离析现象。④分层填筑时,下面层厚度可以适当调整,上面宜在4cm厚,松铺系数控制在1.16~1.2;有病害的两处坑槽相距补到1m时,面层应连成一个修补面;四周接口用3m直尺检查小于5mm才能保证接口平顺;先用细的集料填边碾压时先压边逐渐向中间推进,压实度是保证平整度的首要条件,补料温度不能低于120℃,维修开口的面积要保证每层压实机具都能下去正常工作,采用小型机具作业,碾压遍数不得少于5~6遍,确保每层得压实度。
5沥青路面维修处治质量的检查
修补平整度用3m直尺在处治结束后进行检查,平整度不能大于5mm。修补压实度用核子密实度仪快速法测定当旬修补面积的20%左右,修补的压实度不能小于95%。修补完后,每季检查一次,每年度作一次综合评价,返修率不能超过5%。
高等级公路沥青路面的早期病害的处治非常重要,它能减少后期的大中修次数和费用,并能保证路面具有良好的使用功能和服务能力,希望各公路养护管理单位能对沥青路面的早期病害给予足够的重视。
6结语
养护部门要建立科学的养护管理方法,科学地确定公路路面的养护对策,来提高养护质量,合理使用养护资金。并建立一种有效的运作机制,做到尽早发现,及时处治,使路面的养护工作做得更好。只有这样,才能更好地发挥公路的社会效益和经济效益。
参考文献:
[1]孙禾,等.辽宁省公路沥青路面病害特点及养护对策的研究[J].北方交通,2008,1.
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摘要:通过自己多年的高速公路沿线站点工程施工实践经验,详细阐述了高速公路各收费站收费广场路面和服务区广场路面在施工过程中平整度好坏的影响因素,并针对出现的问题提出了自己的一些处理措施。
关键词:水泥砼路面;平整度;施工控制
服务区广场水泥混凝土路面平整度是以几何平面为基准,表现为路面纵向和横向的凹凸程度,是实际施工中最难控制又是最关键的质量指标之一。平整度的合格率直接影响行车的速度和安全,同时也反映了施工单位的施工水平,关系到公路的使用寿命和综合经济效益。因此,如何提高水泥混凝土路面的平整度是大家共同关心的课题。现将我们在高速公路的路面施工中总结的一些经验提出,以供同行参考。
一、影响水泥砼路面平整度的施工因素分析
1.水灰比控制不严。砼拌制过程中,由于水灰比控制不严,拌和料坍落度出现波动导致摊铺不均匀。坍落度过小和易性差对人工抹平不利。坍落度过大造成砼表面浮浆过多,人工抹平后出现不同程度的抹印。影响路面的平整度。
2.剂量不准的影响。如果配料未采用准确的计量装置,骨料和水泥的比例不稳定。或砂的含量时多时少,都会影响拌和料的和易性。造成密实度不均匀,导致收缩不均匀,影响路面的平整度。
3.振捣不实或振捣过度。或提浆刮平不好,都会给人工做面带来困难。造成平整度不理想。振动粱的刚度不足,使用时造成下挠变形,也会使砼路面呈现中部微凹不平的局面。
4.横板的设置对平整度的影响。路面的标高和平整度都有赖于横板支设的稳固和横板顶面的标高,横板接头处要丝毫无差。
5.模板控制不好.人工难以找平混凝土终凝前必须用人工或机械抹平其表面。人工抹平劳动强度大、工效低,而且会把水分、水泥和细砂带到混凝土表面,致使它比下部混凝土多浆,导致其干缩性高强度低。
6.胀缩缝和施工缝影响路面的平整度水泥砼路面的胀缝处是路面的薄弱环节,其好坏对路面的使用质量和路面的平整度影响较大。
7.水泥砼路面施工机械和施工工艺的落后,以及施工中的操作不认真都对水泥砼路面的平整度影响较大。
二、提高路面平整度的主要施工机具
施工机具的优劣是决定路面平整度的关键。根据水泥混凝土路面平整度的施工质量要求,选择技术性能先进,质量可靠并适用于工程规模、进度的施工机具。
1.路面摊铺机。
采用前后自行驱动滚轴式水泥混凝土路面摊铺机,取代了传统的振动梁与提浆辊,该摊铺机不仅具有刮平、补振、实、提浆的功能,还用于匀料、整平,时弥补了抹光机的不足,是提高路面平整度的有效机具,具有以下优点:(1)前后自行驱动,操作简单;(2)重心低,行走平稳;振平效果好;(3)滚轴刚度大,挠度小,不易变形;(4)自动匀浆找平,提高表面平整密实度。
2.全宽自动抹光机。
抹光机主要用于混凝土表面整平、研磨,做到混凝土表面粗平,同时表面混凝土得到二次压实。通常使用手扶圆盘式抹光机,由于它不能使混凝土的坍落度及表面浮浆程度均匀一致,加上人工操作抹光机用力和前进方向的随意性,所以只能起到局部整平的作用。
我们对原有的圆盘抹光机作了改进,用两根I14T字钢做了一个导向轨道,轨道可沿路面模板纵向移动。
在普通圆盘抹光机上焊了四个滑轮,置丁导轨架,抹光机上装有倒顺开关,接通电源后,抹光机可沿导轨作横向滑动,改局部整平为自动横向全宽整平。一般每次沿横向进退研磨三至四次,提高整平效果。
三、提高砼路面平整度的施工控制
(1)碾压时,除按规范碾压外,应注意碾压路线方向不能突然改变,以免混合料产生推移。初压时宜采用双钢轮压路机,复压宜采用振动压路机,终压宜采用轮胎压路机进行碾压,直到消除轮迹为止。
(2)使用振动压路机进行碾压时,在一个往返过程中,应保证振动频率是一个常数。使用轮胎压路机时,应保证轮胎的新旧程度相同,轮胎内压力相等,否则各轮胎软硬不一,在碾压过程中将造成沥青面层横向平整度超限。
(3)在施工中应严格控制沥青混合料的温度,现场应有专职人员负责对摊铺温度及初压、终压温度进行检测。
(4)在碾压过程中,要形成台阶式碾压,不要使断面的轮迹成一直线,碾压时无法消除,而影响平整度,再次向前碾压时,先沿着台阶方向的轮迹碾压一遍,然后再进行纵向碾压,这样可以消除碾压对路面平整度的影响。路面终压前,安排专人用3m直尺进行连续检测,发现平整度不符和要求的断面及时横向碾压处理。
在施工过程中,要做好封闭措施,严禁车辆进入刚摊铺完的未符合通行要求的施工路段,以免影响平整度及外观质量。
(5)摊铺机的挤压底扳仰角应根据摊铺段落的纵坡大小进行凋整。上坡摊铺仰角要小,稀坡仰角要大,保证摊铺机有足够的挤压力,防止挤压底扳前仰角过大.砼路面出现拉裂,影响路面平整度。
(6)抹面修整。因不采用真空吸水工艺,下一步即着手抹而修整,这是提高平整度的一道关键工序。采用抹光上岂。可起到提浆、压实、抹平作用,同时增强了路面耐磨、抗裂性抹光机抹面后,两人配合用铝合金尺进行拉锯式搓刮,将抹光机造成的砂浆棱消除,随后用三米直尺检查,不平整处用原浆找补。
(7)压纹。压纹具有向下挤压致密的作用,能增强路面的耐磨性。压纹要掌握时机,压早了带浆严重,影响平整度,压晚了纹路深度不够,以混凝土表面不泛浮浆,用手指压有轻微硬感时压纹为宜。
(8)修面。压纹后,混凝土表面局部会形成一些浮浆棱(尤其是在坍落度较大的部位)形成“毛刺”现象。因此在压纹完成1O~12小时左右,用平锹或水平刮尺沿横向刮一下,将突出的部分刮掉。
(9)切缝、灌缝。混凝土路面在早期养生中一硬结,应尽快用切缝机切割缩缝,这是确保路面平整和行车舒适性的最佳选择。一般切缝时间为6~24小时,抗压强度为5~lOMpa,在施现场经常用手指甲划痕,指甲有磨损感便可进行试切,最佳切缝深度应取为板厚的1/3。
灌缝时,先清理缝隙。在低温施工时,填缝料要比路面低一些,高温施工时,填缝料要比路面高一些为了保证路面平整度,灌缝采用专用灌缝枪。
四、结束语
总之,高速公路路面平整度影响因索很多,路面的平整度的好坏是施工队伍、施工工序、人员素质、操作手水平的综合反映,因此在设备配套和施工技术方面应配备合理,项目管理部要高度重视,监理要加强现场监督力度,以保证路面平整度,从而提高高速公路的外观质量及车辆行使的舒适程度。④①
参考文献:
[1]长安大学公路施工手册[z].北京:人民交通出版社2001
[2]公路5-程质量检验评定标JTGF80/1—2004[S].北京人民交通出版社.2004
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我国许多高校统计学专业对课程体系进行改造的同时 ,加大了计算机软件课程的比例 ,部分院校开设了统计软件课程 ,以加强专业课程与计算机应用的结合。以下是读文网小编为大家精心准备的:统计学在混凝土质控中的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
摘要:本文主要使用《水工混凝土施工规范》(DL/T5144-2001)和正态分布统计学分析方法,对C20混凝土强度及拌和楼生产质量进行评定分析。将两种方法进行对比,结果说明:相对传统统计学分析方法,具有前瞻性的正态分布统计学分析法增强了质量波动预防观念。
关键词:统计学、均值、方差、正态分布、质量控制、混凝土评定
高性能混凝土在水电工程建设中占据重要地位,其质量控制更显得尤为突出。“数理统计学”就是对混凝土工程质量进行科学管理行之有效的手段之一,即从已知数据推导出未知数据,从而获得质量发展趋势的有效信息。通过这些信息及时了解混凝土工程质量管理水平,并对质量波动超出合理范围的单元工程,提前做出正确的处理方案。
作为某水电站商品混凝土质量控制管理者,将“数理统计”这种可靠性分析方法运用于高性能混凝土的生产质量控制,对后续阶段的质量进行风险性分析以确定生产质量的稳定性,使得经过控制的高性能混凝土能够达到合格验收的质量要求[1]。白鹤滩电站导流洞工程低热水泥混凝土强度的检验和评定以《水工混凝土试验规程》(DL/T 5150-2001)[2],《水工混凝土施工规范》(DL/T 5144-2001)[3]等作为主要依据。
2.1数据计算
笔者收集拌和楼出机口(导流洞工程垫层)C20低热水泥混凝土抗压强度数据152组,根据施工规范对这些数据进行强度评定,同时对混凝土强度进行正态分布检验。
2.1.1 样本均值:= 27.6 MPa,=152;
2.1.2 样本标准差:=1.79;
2.1.3 样本最小值:= 23.5 MPa;
2.1.4 样本强度不低于强度标准值的百分率: =100%
备注:各符号含义同下
2.2混凝土评定
使用《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中11.5章节对C20混凝土进行评定。
2.2.1 验收批混凝土强度均值和最小值同时满足:
式中:-混凝土平均值,MPa;-混凝土设计龄期的强度标准值,MPa;
-合格判定系数,n>25,取0.20;-概率度系数,混凝土保证率95%,取值1.645;-验收批混凝土强度标准差,MPa;-混凝土强度最小值,MPa;
2.2.2 由2.2计算得出=27.6≥=20+0.20×1.65×1.79= 20.6 MPa,=23.5≥ 0.85=0.85×20= 17.0 MPa。由计算结果得出混凝土强度均值和最小值同时满足强度检测评定标准,因此验收批混凝土强度合格。
2.2.3 衡量混凝土生产水平,由2.2计算结果得出=1.79,=100%。通过查表1,综合判断得出混凝土生产质量水平为“优秀”。
表1 混凝土生产质量水平
评定指标 质量等级
优秀 良好 一般 差
不同强度等级下的
混凝土强度标准差
MPa ≤C9020 <3.0 3.0~3.5 3.5~4.5 >4.5
C9020~C9035 <3.5 3.5~4.0 4.0~5.0 >5.0
>C9035 <4.0 4.0~4.5 4.5~5.5 >5.5
强度不低于强度标准值的百分率
≥90 ≥80 <80
备注:摘录《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中表11.5.11
2.3正态性检验
2.3.1混凝土工程中质量波动是不可避免的,但正常质量波动是具有一定统计学规律的。正常情况下,反映质量的数据呈现中间高,两边低,左右对称的标准正态分布[4]。
2.3.2正是利用这种波动规律,运用统计学方法分析混凝土质量波动的原因,从而预测和控制混凝土质量。笔者使用“正态分布”对上述C20混凝土进行分析,其结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001进行对比,绘制图表如下:
表2C20混凝土强度频数分布表
序号 分组区间 频数 频率 序号 分组区间 频数 频率
1 <22.50 0 0 7 28.38~29.55 24 0.16
2 22.50~23.68 1 0.01 8 29.55~30.72 8 0.05
3 23.68~24.85 3 0.02 9 30.72~31.90 8 0.05
4 24.85~26.02 29 0.19 10 31.90~33.80 1 0.01
5 26.02~27.20 37 0.24 11 >33.80 0 0
6 27.20~28.38 41 0.27 12 总计 152 1.0
图1C20样本正态分布曲线图
2.3.3从图1看出:
(1)C20拟合后呈现标准正态分布曲线的形态,结合标准差、均值等数据反映出混凝土质量在正常范围内波动,说明拌和楼出机口混凝土生产水平稳定、质量优良;
(2)虽然两种方法分析过程有所差异,但正态性检验结果与《水工混凝土施工规范》DL/T 5144-2001中对C20混凝土评定结果高度一致,说明正态分布统计法也是一种对混凝土质量评定行之有效的手段。
(3)正态分布曲线直观反映出强度区间30.72MPa~31.90MPa的数值偏多,虽然强度满足混凝土设计要求,但超强较多。会造成经济上的浪费同时可能对混凝土性能产生不利影响,如胶材多,水化热高,混凝土易出现裂纹。
2.3.4这种混凝土超强趋势主要原因分析:一、作为首次大规模使用低热水泥的白鹤滩水电站,混凝土生产方量大、品种多、性能要求高,因此造成水泥厂家生产压力大,前期水泥质量波动频繁;二、导流洞工程前期原材料质量波动,为保证混凝土生产质量,混凝土配合比设计过程中存在一定富余量(C20配制强度26.6MPa,混凝土均值27.6MPa略有富余)。
2.3.5针对波动原因拌和楼质控部门采取应对措施:一、要求水泥厂家加强质量控制,另引进具有生产低热水泥资质的某水泥厂,要求相关部门增加抽检水泥频次,应对水泥供应量不足和质量波动大。二、开展配合优化,使用价格相对较低的粉煤灰代替部分水泥,合理调整水胶比等。
无论是按照施工规范进行混凝土评定还是进行统计学分析,都得出拌和楼出机口C20混凝土完全达到了规范和验收标准,拌和楼质量控制在可控范围内。
其中统计学分析更能直观反映出混凝土质量的波动趋势,显然比传统质量控制方法更进一步,增强了质量波动预防观念[6]。简要来说就是:通过数据的统计分析,发现质量控制存在的问题,做出有效的预防方案,从而指导后续生产。
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发酵工业是传统发酵技术和现代DNA重组、细胞融合等新技术相结合并发展起来的现代生物技术,并通过现代化学工程技术,生产有用物质或直接用于工业化生产的一种大工业体系。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:发酵工业存在的主要问题及解决措施探讨相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
我国发酵工业是将传统的发酵工艺和现代生物工程技术相结合的基础产业,也是现代工业生物工程技术的具体应用产业。我国发酵工业目前已发展形成了具有一定规模和技术水平的门类比较齐全的独立工业体系。其中,一部分产品的发酵生产工艺及技术已接近或达到世界先进水平,并且掌握了核心工艺技术拥有知识产权。目前,我国已经是味精、柠檬酸的世界第一大生产国。2013年我国发酵行业主要产品产量、出口量及同比增长率。
2013年我国生物发酵工业全年生产值约2780亿人民币,全年的产品总产量为2429万吨,比2012年略有增长。其中,味精、淀粉糖由于价格等原因导致产量下降,而氨基酸、酵母、酶制剂行业保持了持续增长。2013年,氨基酸产品年产量为400万吨,有机酸产品年产量为158万吨,功能发酵制品年产量为310万吨。2013年我国发酵工业主要产品出口总量为327.9万吨,比2012年增长了13.2%。
近年来,随着食品发酵工业的迅速发展和人口不断增长,工业用粮也在不断增加,工业大量使用粮食造成了与人类争粮的局面。与此同时,这些企业排放的废水、废渣也极大地污染了环境,不仅消耗了大量粮食、能源和水资源,而且也严重制约了自身的发展。发酵工业耗能多、排污大,采用新技术,优化发酵生产工艺,减少废水、废渣的排放量,提高发酵原料的综合利用率,把耗能降到最低水平,以期获得最佳产品和获得最好的效益,这一直以来都是发酵工业努力的目标。
2.1 粮食短缺问题
我国用占世界耕地面积总量7%左右的耕地,养育了占世界人口总额21%的人口,而且我国的可耕地面积还在不断减少,人口在不断增长。2013年我国粮食国内总消费量为60 133万吨,而发酵主要工业耗粮约为16 970万吨,我国人均粮食占有量约为420千克,但人均粮食消费量约500千克,尤其是近几年全国各地都有旱情,导致粮食减产,有的地方甚至颗粒无收,所以降低粮耗是目前我国发酵工业所面临的重要问题。因此,发酵工业首先要面临的问题就是优化发酵生产工艺、节约粮食。
2.2 水资源匮乏问题
2012年我国味精行业年耗水量1.25亿吨,柠檬酸行业年耗水量4000万吨,而且废水排放量每年都在增加。众所周知,我国是一个严重缺水的国家,尽管我国的淡水资源总量很大,约占全球水资源的7%,但因我国人口众多,人均水资源量却很少,2012年人均水资源量为2186立方米,是全球人均水资源贫乏的国家之一,而且水资源分布很不均匀[3]。我国有11个省份属于“水稀缺”,还有许多地区在为生活饮用水发愁,所以要降低发酵工业的用水量,减少废水的排放量,加大对废水的处理,争取早日实现废水零排放。
2.3 环境污染问题
发酵工业产品是原料先经过发酵,再经提取、精制得到的,生产过程必然会产生大量的一定浓度的有机废水和废渣。2012年我国味精行业排放废水1.2亿吨,柠檬酸行业排放废水3500万吨,这些废水和废渣是发酵工业的主要污染物,不经严格处理就排入江河,将会对人类的生活环境造成严重污染,甚至危害人类的身体健康。
近年来,为了提高发酵原料综合利用率和工业副产品的转化率,加大对产品生产工艺的优化,减少污染物的排放,促进发酵生产过程中所产生的废水、废渣、废气和工业废弃物等污染物的治理与回收利用,国家出台了一系列措施。随着科学技术的发展以及国家政策的正确指导,越来越多的发酵企业认识到发展节能减排技术和走资源节约、环境友好型循环经济的重要性和必要性。发酵企业已经认识到只有提高原提炼过程,优化生产工艺,从工艺和源头上控制、消除污染因素,才能降低发酵的综合生产成本,提高企业经济效益,充分利用物质原料的价值和生产潜力,求得物尽其用,建立资源节约型的循环经济、环境友好型的生态发酵工业体系。
3.1 原料精制体系
为解决粮食问题,经多年研究陈洪章等[5]提出了原料组分分离和选择性结构拆分的炼制原理。发酵工业原料的组分分离即发酵工业原料的精制。发酵原料是含有多种成分的资源,将原料的各成分分离精制,成为具有一定纯度的各类成分,这些成分再经过不同的发酵工艺加工成为不同的有价值的发酵产品。这样就可以使原料资源分配利用最大化,实现原料组分的全利用。近年来,经过对发酵工业原料充分利用的高值化研究,已创建了以汽爆为核心的发酵原料炼制平台和针对发酵工业常用的淀粉、糖类、木质纤维素类及有机酸、醇类等作为发酵原料的节水、节能、环境友好的原料炼制技术体系,为建立资源节约型、环境友好型的循环发酵工业体系提供了技术支撑。
3.2 废水处理
2012年我国全年废水排放总量为684.76亿万吨,其中氨氮排放量为253.59万吨。工业废水必须经过处理达到排放标准才能够排入城市污水管道。不同行业所排放的废水是不一样的,主要是废水里的污染物种类和含量相差很大,所以不同的废水要有不同的净化处理方法。以下介绍几种新型废水处理方法。
3.2.1 用UASB-CASS法处理啤酒厂废水根据啤酒厂排放废水的特质,万田英等[6]采用UASB-CASS工艺对其进行净化处理。在UASB反应器中加入约占反应器体积30%的颗粒状甲烷菌,用颗粒甲烷菌处理流经的废水,产生的甲烷通过气固液分离装置回收利用。使用CASS反应器可省去内循环系统,脱氮效果也很好。经过处理的废水中BOD(生化需氧量)去除率约90%、SS(悬浮物)去除率约95%。用此法处理废水,剩余污泥比活性污泥法减少75%、消耗电力减少50%,回收利用产生的沼气使工厂燃料节省11%。此法不仅节能、减少废弃物的产生量,而且还可使设备稳定运转、延长设备的使用寿命。
3.2.2 含高浓度油脂废水的处理系统根据含高浓度油脂废水的特点,郭勇等[7]提出采用气浮-反相破乳-IC塔法进行净化处理,效果好,经济节约,工艺运行安全。该系统只产生极少量的污泥,无须使用药物,而且也几乎没有臭味产生,更不会污染环境。经该系统处理的废水,污染物清除率为COD(化学需氧量)95%左右、BOD 99%以上,n-Hex抽提物99%以上。经净化处理的水完全达到《污水综合排放标准》的三级标准,可直接排放进入污水管道。
3.2.3 含抗生素废水的处理系统因为抗生素可以抑制细菌生长或杀死细菌,为了防止发酵过程染菌,抗生素在发酵行业的使用量也与日俱增。如果抗生素不经过处理直接排放到环境中,将会极大地威胁生态系统的稳定和人类健康。不同的企业使用的抗生素也不同,因而须采用不同的污水处理方法。目前常用处理方法有人工湿地法、土壤渗滤系统法、超声降解法、加强型活性污泥法和低温等离子体技术等,这些方法对抗生素都有较高的去除效率,适用范围也较广,而且不会对环境造成二次污染。如果将这些工艺组合起来,建立组合式工艺,将可以更好地处理含抗生素的污水,这将成为以后的研究重点。
3.2.4 磁分离技术磁分离技术是利用磁场力的作用,对水中不同磁性的物质进行分离去除的一种废水处理方法。发酵工业废水中的污染物很多都不是磁性的,只要在废水中加入一定量的磁种和合适的混凝剂,利用絮凝技术即可使废水中的非磁性物质和磁种相互结合在一起,再通过磁盘分离、高梯度磁分离或超导高梯度磁分离等工艺,就能去除废水中的悬浮物、有机物、细菌等污染物,净化处理效果很好,分离效率高、速率快、处理效果好、结构简单、占地少。为了更好地去除废水中的COD、BOD5、氨氮、磷等污染物,可以将磁分离技术与现代生物工程技术相结合,能够获得很好的净化处理效果,如BioMag工艺和MagBR工艺,这也是废水净化处理中磁分离技术的未来发展趋势。
3.3 节能减排技术的发展
近年来,粮食匮乏及环境污染问题越来越突出,发酵企业已经认识到发展节能减排、生物环保技术的重要性,在原料精制、高附加值产品开发、加大对工业废水及废渣的处理和回收再利用方面有了很大进步。下面介绍一些节能减排的生物环保技术。
3.3.1 热管式发酵设备热管式发酵设备是指利用热管作为传热或散热元部件的发酵设备。该设备的工作原理是:当发酵罐温度没有达到预定的最高温度或生产的最佳温度时,热管不工作;一旦其温度达到或超过规定的最高温度时,为了达到控制发酵罐温度的目的,热管就会自启,开始控温工作,将发酵罐产生的多余热量传到罐外冷凝段热管,通过风扇冷却、自然冷却、水冷却或其他方式强制冷却。为了排除发酵产生的多余热量,该设备是将不同热管的冷凝段放在发酵罐外,蒸发段放在发酵罐中。为满足不同发酵设备的需求,主要根据不同发酵生产工艺和不同发酵产品的要求,准确选择发酵设备所需热管的材质、管径、长度、数量、排列形式等,并合理确定冷凝段的冷却方式。
热管式发酵设备的优点:①减少发酵工业的能耗,节约大量水、电等;②传热效率高,副反应减少;③热管安装布置方式灵活,结构简单紧凑,同时可根据换热量的多少增减热管元件的数量,亦可单独更换热管;④安全可靠,不需要经常维护。
3.3.2 结晶技术结晶技术是能够控制发酵产物固体特定物理形态的制造与分离纯化技术,具有高效率、低污染、低能耗等优点。分离提取也是发酵生产下游过程中最重要的部分。许多发酵产品可以通过结晶技术获得,并且所获得的产品浓度和质量都有所提高。近年来,随着发酵工业的发展,结晶技术也在不断发展,结晶技术在发酵工业中的应用也越来越普遍。例如将多种结晶方法相结合的耦合结晶技术在发酵后目标产物的提取分离纯化中的应用,结晶技术在生物大分子聚合物后提取纯化工艺中的应用等。在发酵工业中,目标产物的分离提取纯化是整个发酵工业的重中之重,如果将结晶技术应用到发酵工业目标产物的提取中,不但可以降低成本,也可简化复杂的传统操作工艺,而且有助于提高产品质量,增加发酵工业效益。
3.3.3 膜技术与过程耦合膜技术可据不同种类发酵产品的具体要求,去除不需要的成分和物质,如除菌、除浊、除微粒、脱色、去酸、去异味等,保留所需成分和物质,以实现分离、分级、净化、浓缩、精制及回收再利用。过程耦合就是将发酵过程中两个及两个以上相连的独立单元操作有机结合成一个完整的单元操作。近年来,膜技术在发酵工业的原料精制、发酵过程及下游分离纯化过程中都有广泛的、有时甚至是关键性的作用。过程耦合膜技术已广泛用于发酵工业的许多过程中,成为整个发酵过程的组成部分或单元操作。合理设计的单元操作之间的相互耦合过程,可以提高发酵过程的效率和经济性,也有利于发展循环经济环境友好型发酵工业。
为了提高发酵工业的核心竞争力,必须深化产业结构调整,加快产业升级,进一步扩大产品应用领域;企业也要积极研发新的生产技术、装备和生产工艺,淘汰落后的生产技术和工艺,降低产品耗能和耗粮,提高原料的综合利用率;同时也要学会借鉴发达国家或其他行业的经验,将一些新技术、新设备、新工艺应用到我国发酵行业中,实现资源利用的最大化,实现清洁生产,解决环境污染问题,推动发酵工业的可持续发展。
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