聚合物多孔水泥混凝土彩色路面施工技术的改进与应用.pdf

公 交通技术 2 0 1 2 年6 月 第3 期T e c h n o l o g y o f H i g h w a y a n d T r a n s p o r t J u n 2 0 1 2 N o 3 聚合物多孑 L 水泥混凝土彩色路面 施 工技术 的改进与应用 帅立辉， 李平基， 王慧斌 ( 广东省长大公路工程有限公司第三分公司， 广州5 1 1 4 3 1 ) 摘要： 以广东省中山市城桂公路路面升级改造工程第 1标段聚合物多孔水泥混凝土彩色路面加铺罩面工程为依 托 ， 对沥青摊铺机 1次摊铺成型关键施工技术提出改进意见， 并将改进和优化方法运用于工程实践中， 获得 良好效 果 。 关键词 ： 聚合物 多孔水泥混凝土 ； 施 工技术 ； 改进 ； 应 用 文章编号 ： 1 0 0 9 6 4 7 7 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 2 0 0 5 中图分类号 ： U 4 1 6 2 1 7 文献标 识码 ： B I mp r o v e me n t a n d Ap p l i c a t io n o f Co n s t r u c t io n T e c h n o l o g y i n P o r o u s P o ly me r Ce me n t Co n c r e t e Co l o r Pa v e me n t S HU A I L i h u i ， L I P i n g j i WA N G Hu i b i n 聚合物多孔水泥混凝土是用聚合物水泥结合料 固结骨料形成的骨架 + 节点+ 孔 隙的内部空 间超静 定骨架结构混凝土 ， 采用单级配 ( 51 0 m m) 碎石 ， 是一种新型聚合物改性大孔隙水泥混凝土 ， 见图 1 。 聚合物多孔水泥混凝土彩色路面采用沥青摊铺机 1 次摊铺成型施工工艺 ， 无需压路机碾压 ， 既省去 了水 泥混凝土路面振捣 、 抹平等工艺 ， 也省去了沥青路面 热拌 、 碾压工艺 ， 仅仅依靠沥青摊铺机 自身的振动夯 实功能 ， 使路面的平整度和行车舒适性得到提高 。 路面的不同色彩是通过喷涂彩色功能性表面处 理层形成 的， 采用专 门的设备 将由聚合物乳液及水 泥、 颜料等填料混合组成的聚合物改性水泥胶浆喷涂 到处理层表面， 厚约 1 i n n。可以根据建设单位的要 求 ， 配制不同颜色的涂料喷洒在聚合物多孔水泥混凝 土路面， 从而产生立体彩色景观效果。功能性表面处 理层耐磨性能优异 ， 可减少路面扬尘 ， 且抗滑性能好。 聚合物多孔水泥混凝土彩色路面作为一种新型 路面结构， 不但具有优越 的力学性能 ， 而且还具有透 水 、 降噪、 彩色景观和标志功能。聚合物改性水泥骨 架孔隙混凝土彩色路面的应用 ， 可减少路面结构层 厚度 ， 节约资源和成本 ， 具有 良好 的经济和社会效 益 。本文以广东省 中山市城桂公路路面升级改造工 程第 1标段聚合物多孑 L 水泥混凝土彩色路面加铺罩 面工程为例 ， 将沥青摊铺机 1次摊铺成型关键施工 技术的改进和优化方法运用于工程实践 ， 与改进之 前相比， 机械化施工水平得到明显提高， 为今后聚合 物多孔水泥混凝土彩色路面的推广应用提供工程依 据。 图 l 骨架+ 结点+ 孔隙的混凝 土内部空间超静定 网架结构 收稿 E l 期 ： 2 0 1 2 一 O l 一 1 7 作者简 介 ： 帅立辉 ( 1 9 8 2 一)， 男 ， 江苏省江都市人 ， 本科 ， 工程师 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第3期 帅立辉， 等： 聚合物 多孔水泥混凝土彩 色路 面施工技术的改进与应用 2 1 图 2 聚合物多孔水 泥混凝 土彩色路面施 工工艺 流程 1工程概 况 广东省 中山市城桂公路路面升级改造工程第 1 标段全长 5 9 6 6 m， 路面宽 1 1 5 m， 路 面面层采用 4 e m聚合物多孔水泥混凝土彩色路面加铺层， 且加铺 前已对旧路面进行了病害处理 。 2聚合物多孔水泥混凝土路面施工工艺及相应改 进措施 2 1 施 工工 艺 聚合物多孔水泥混凝土彩色路面施工工艺流程 见 图 2 。 2 2 施工准备 2 2 1 前场施工准备 1 )为了加强下承层表面的粗糙度 ， 用铣刨机将 路面作拉毛处理 ， 拉毛深度为 0 51 e m。 2 )为了避免聚合物面层在接缝位置出现隆起 、 拉裂现象， 必须将每条接缝位置进行锯缝并切透 ， 平 面误差不超过 2 e m。开工前对全线 旧路接缝进行 调查和现场标记。 3 )施工前清扫路面 ， 并对原路面的接缝位置采 用改性沥青进行灌缝处理 ， 路面板 的微裂缝采用环 氧树脂乳液灌缝 。 4 )摊铺机改造。根据 以往沥青混凝土摊铺施 工经验 ， 一般用 1台非伸缩式摊铺机摊铺路面全宽 ， 摊铺后不需碾压 ， 压实依赖摊铺机 自身的夯实功能 ， 1 次摊铺成型即可。但是 ， 本项 目路面宽 1 1 5 m， 如 果用 1台摊铺机摊铺 ， 则摊铺宽度过大 ， 将影 响混凝 土的平整度和横坡 ， 因此采用 2台摊铺机以拼机形 式进行梯队摊铺施工 ， 这在 聚合物多孔水泥混凝土 路面施工 中尚属首例 。本项 目选用 了 2台 A B G一 4 2 3沥青摊铺机进行拼机摊铺。 拼机摊铺施工时 ， 需对搭接部位的接触式传感 器进行改装 。聚合物多孔水泥混 凝土在摊铺过 程 中， 混凝土暂时未产生强度 ， 当第 1台摊铺 机在新 铺混凝土路面上滑行 时 ， 原装 “ 棍状 ” 接触 式传感 器会因为 自重而下沉 ， 并在混凝土路面留下 1条纵 向痕迹 ， 严重影 响外 观。另外 ， 聚合物混凝 土为单 一 级配碎 石 ， 表 面粗糙 ， 且 为孔 隙型结 构 ， 采用 棍 形传感器无法综合反映接缝 区域 的高程和平整度 状况 。为此 ， 施 工 中需 将 拼机摊铺 搭接 部位 的传 感器进行 改装 ， 换成 薄型不 锈钢板 雪橇 板状 传感 器 。传感器 的底板加宽后 ， 单位面积压力减 小 ， 传 感器滑行式就 不会产 生纵痕 ， 可综 合 反映接 缝 区 域的高程。因此， 与传统棍形传感器相比， 雪橇状 传感器可提高接 缝位 置 的平 整度 ， 改装 后 的雪橇 状传感器见 图 3 。 图 3 改装之后的雪橇状 传感器 2 2 2 后场施工准备 1 )原材料检验 。 碎石应严格测定集料的含水率 ， 以便及时调整 施工配合 比， 严格控制设计配合比中液料总量 。 2 )水泥搅拌机改装 。 本项 目采用 H Z S 1 2 0型混 凝土搅拌机 ， 搅拌 主 机出料容量为 2 m。 ， 设计生产率为 1 2 0 m h ， 是 双 卧轴搅拌机。聚合物乳 液的掺水量可根据配合 比、 每盘料的出料容量计算 。为使 聚合物乳液每盘料的 使用量与设计配合 比相符 ， 必须利用搅拌机 自身的 水秤进行动态称量 ， 以实现控制室的精确 自动控制。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路交通技术 2 0 1 2互 为此 ， 聚合物乳液的稀 释是在搅拌机旁安装 的 3个 1 mx 1 5 m 1 m 的方形铁箱 内完成 ， 将水与聚 合物乳液按比例混合后再用水泵抽上水秤进行称 量 ， 类似于外加剂添加原理 。而且先行混合搅拌均 匀后再加入搅拌缸， 混凝土中乳液 的分布较均匀， 同 时利用水秤称重减少 了使用外加剂秤 的称量时间， 从而缩短搅拌时问 ， 增加搅拌机产量。 搅拌机 附近需 准备聚合物乳液储 存池或储存 罐 ， 其大小需根据施工面积及工期决定， 至少满足正 常开工 5 d所需的聚合物乳液储存量。 2 3 界面粘结防水层和聚合物多孔水泥混凝土拌制 2 3 1 界面粘结防水层拌制 界面粘结防水层位于 旧路面水泥混凝土面层和 聚合物多孑 L 水泥混凝土面层之间 ， 其作用是增强界 面的粘结 ， 以保证面层与下承层共 同受力 和变形协 调， 同时也起防水作用。界面粘结防水层采用聚合 物乳液 、 水 泥兑拌成 的聚合 物水泥浆 ， 其存储 时间 短 ， 最多储存时间为 3 4 h ( 依据水泥净浆试验测 试的水泥初凝时间确定 ) 。 1 ) 常用搅拌生产工艺。 在以往的工程 中， 对于此种界面粘结层 ， 需在施 工现场 由人工手持高速搅拌器对聚合物乳液 、 水泥 和水进行搅拌 ， 其原理是利用搅拌叶片的高速旋转 将水泥和聚合物乳液进行分散混合 ， 这种工艺的缺 点是在现场根据各种材料用量进行称重配料 ， 且搅 拌速度慢 ， 很难搅拌均匀 ， 工效低 ； 另外， 搅拌过程中 水泥容易结 团、 沉底 ， 形成结块 ， 无法达到配合 比要 求的水泥含量 ， 如 图 4所示。优点是可 以根据现场 摊铺情况随时拌制界 面粘结防水材料 ， 可 以做到随 拌随用 ， 适合于小面积的路面施工。 图 4 人工拌制时水泥易结 块 、 成 团 2 )改进后的搅拌生产工艺和运输方案。 本工程对界面粘结防水层材料的搅拌工艺进行 了改进 ， 即在混凝土搅拌机进行后场拌和 ， 利用搅拌 机 的称量系统进行称量 。称量过程 中， 要求搅拌缸 不间断搅拌 ， 直至最后 1次称量搅拌完成 。本工程 经过多次试拌 ， 最终确定搅拌 时间为 3 0 s 。采用这 种搅拌生产工艺后 ， 不但 可以保证各种原材料称量 准确 ， 加快拌制速度 ， 而且还可以避免将所有原材料 搬运至施工现场和不停地转场 ， 降低 了人工搅拌的 强度 ， 提高 了工效 。界面粘结防水层 材料搅拌完成 后 ， 用水泥搅拌罐车运输 ， 运输过程中利用罐车 自转 的特点防止水泥沉淀 ， 使界 面粘结防水材料 的质量 稳定性得到保证 。 2 3 2 聚合物多孔水泥混凝土拌制 聚合物多孑 L 水泥混凝土 的拌 制与常规水泥 混 凝土的拌制工艺相 同。将 聚合 物乳液与水在方 形 铁箱乳液搅拌池 中按 比例混合并充分搅 拌。开 始 时 ， 将混合好 的乳 液 由电脑 自动控 制泵泵 入水 秤 称量 系统 ， 乳液计 量准确 度 由搅 拌机 上 的电脑 计 量装置 、 可调 阀 门来 控制 。聚合物乳 液混 合搅 拌 池见图 5 。 图5 聚合物乳液混合搅拌池 聚合物多孔水泥混凝土搅拌采用双卧轴强制式 混凝土搅拌机， 各成分添加完成后， 搅拌时间控制在 3 0 6 0 s ， 按照 J T G F 3 0 -2 0 0 3 ( 公路水泥混凝土路面 施工技术规范 要求最短纯拌和时间不宜少于 3 5 s 。 本工程经多次现场试验， 最终确定纯拌和时间为4 0 s 。 2 4聚合物多孔水泥混凝土运输 通常， 机械摊铺系统配套 的运输 车辆数量理论 计算可参照 J T G F 3 0 -2 0 0 3中的计算 公式进行 ， 本 项 目还考虑了总运力需 比总拌和能力略有富余 的要 求 ， 确定运输车数为 7台。施工过程 中， 7台运输车 完全满足现场摊铺 的需要 ， 所 以利用该公式计算施 工运输车辆数是可行的。 2 5界面粘结防水层施工 界面粘结防水层材料运抵施工现场后 ， 先用洒 水车将要施工的路段洒水润湿 ， 以保证 聚合物水泥 界面结合料 的流动性可保持足够长的时间。聚合物 混凝土摊铺过程中 ， 需 确保界面粘结防水层材料均 匀布满底层表面， 并保持一定的流动能力 ， 不 出现硬 化或凝固现象 ； 在摊铺前 1 0 m范围内进行防水层洒 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第3期 帅立辉， 等 ： 聚合物多孔水泥混凝土彩色路 面施 工技术的改进与应 用 2 3 布， 为防止其厚度不均匀 ， 洒布后需立即用特制橡胶 耙将溶液耙平 ， 界面粘结 防水 层涂刷见 图 6 。用水 泥搅拌车可 以对界面粘结防水层材料进行不问断搅 拌 ， 并可根据进度情况逐步向前推进 。 图 6 界面粘结防水层涂刷 2 6聚合物多孔水泥混凝土摊铺 本项 目首次采用了 2台自振实功能良好 的非 自 由伸缩式沥青摊铺机进行拼机摊铺 。因属于旧路加 铺罩面 ， 所以采用挂线找平 的摊铺方式 ， 1次成型。 2台摊铺机之间的搭接位置采用铝合金拼接 以提供 摊铺基准面。摊铺过程中要保证平整度 ， 标高误差 不超过沥青路面规范要求。 碾压混凝土摊铺速度参照 J T G F 3 0 2 0 0 3的公 式进行计算。本项 目中， 搅拌机实际产量为 6 0 m 。 h ， 摊铺宽度为 1 1 5 m， 成型后的路面厚度为 4 c m， 系数 值取 0 8 5 ， 则理论计算摊铺 速度为 1 8 m ra i n ， 一般 取 2 m m i n为宜 ， 且尽量避免中途停顿 ， 以确保所摊 铺路面均匀 、 不问断。 根据试验及施工经验 ， 为保证路面最佳性能， 聚 合物多孔水泥混凝土搅拌完毕至摊铺完毕的整个过 程最好控制在 1 h以内， 最长允许时间为 1 5 h 。摊 铺后 1 0 h内， 路面禁止行人通行 ， 4 8 h内不能行车。 摊铺过程中施工缝 的处理方法和沥青混凝土施工类 似 。 2 7 聚合物多孔水泥混凝土养生 路面摊铺成型后 ， 根据气候情况 ， 立 即用薄膜覆 盖养生 ， 1 2 d后即可揭开薄膜进行锯缝施工。 2 8 聚合物多子 L 水泥混凝土锯缝 聚合物多孔水泥混凝土罩面层摊铺结束后 ， 根 据老路状况 ， 在旧路有纵横缝的分块位置 ， 需要重新 恢复纵横缝 ， 以避免上下层温缩位置不一而造成 聚 合物路面隆起或拉裂。 根据前期准备工作所做标记 ， 找出纵横缝位置 ， 并用切割机对聚合物面层进行切缝 ， 锯缝应将面层 锯透 ， 使面层在锯缝处彻底断开。 2 9 彩色功能性表面层喷涂 彩色功能性表面处理层是聚合物多孑 L 水泥混凝 土路面的技术特色之一， 形成彩色路面 的特殊表 面 材料特性和立体 的彩色表观效果 ， 很大程度上可美 化环境 、 引导车流 ， 不仅 给驾乘人员带来美 的享受 ， 而且还构筑起和谐的道路与环境景观。设置彩色功 能性表面层的 目的如下。 1 )彩色胶浆进入骨架孑 L 隙结构混凝土的缝 隙 且凝 固后 ， 会使颗粒之 间的粘结更强 、 更牢固， 从 而 防止表面骨料过早脱落 、 飞溅和松散。 2 )实现高质量的彩色铺装 。孑 L 隙 中存在彩色 胶浆 ， 会使整个路面的色彩呈现立体感观， 更均匀 、 饱满 、 美观 ； 表面低 凹处的彩色喷层不直接承受轮胎 作用 ， 因此色彩更持久； 可 以提高路面 的景观效果 ， 增强路面的安全标识功能。 3 )可以有效阻止太 阳光照 中的紫外线进入面 层结合料中， 延长结合料光照老化进程。 功能性表面处理层 通常的施工工艺是 ： 人工在 现场将聚合物乳液 、 水泥、 颜料等各种填料混合后 ， 手持高速搅拌器将其搅拌均匀 ， 在高粘度泵和空气 压缩机的双重压力作用下 ， 将粘稠的混合料吹散 ， 并 均匀喷洒在路 面表面。这 种施工工 艺 的缺点 主要 有 ： 混合料固化时问较短 ， 一般 为 3 0 ra i n ( 固化时间 与气温有关 ) ， 而混合料 十分 粘稠 ， 若 采用 人工 搅 拌 ， 则搅拌时问长 ， 工效低 ， 致使安全喷涂操作时间 较短 ， _旦发生堵管或者机械故障 ， 就会发生固化现 象 ， 造成严重的材料浪费 ； 人工喷涂对操作人员 的熟 练程度要求很高。 为此 ， 笔者提出一些改进想法 ： 针对固化时问短 的问题 ， 可以借鉴喷射混凝土施工工艺 ， 在喷嘴位置 通过控制空压机的流量来添加固化剂 ， 这样可 以使 未喷涂的混合料在短时问内存放不发生固化反应。 因此 ， 本项目对人工搅拌进行了改进， 利用分散机 搅拌混合料 ， 不但可以快速均匀搅拌， 而且还为安全喷 涂赢得了宝贵时间， 避免了固化现象出现。功能性表 面处理层施工完成后， 需封闭交通 ， 直到面层和表面处 理层的力学指标满足设计要求后 ， 才可开放交通。 2 1 0 聚合物多孔水泥混凝土彩色路面 日常养护 对于因粉尘和泥沙堵塞造成的孔 隙混凝土路面 透水功能下降 ， 目前国内尚未规定 日常养护方案 ， 故 可以借鉴 日本采用的恢复透水能力方法 ， 即采用压 力为 47 M P a的小 型高压清洗机清洗路面 ， 或采用 ( 下转第2 7页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 3期 蒋科 ： 水泥搅拌桩在岩溶地 区高速公路 建设 中的应用 2 7 民交通出版社 ， 2 0 0 5 4 董志良， 郑新亮高速公路软基处理方法 J 水运工 程 ， 2 0 0 4 ( 2 ) ： 5 l 一 5 4 5 陈立 高速公路常用软基处理技术简介 J 山西建 筑 ， 2 0 0 7 ， 3 3 ( 1 5 ) ： 1 1 8 1 1 9 6 屠书荣， 蒋科 ， 黄昕高原湖泊软土地基特性及其 路堤设计施工关键技术 J 交通标准化， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 9 3-9 7 7 单彦贤 连云港海相软土地区高速公路软基处理技术 应用现状分析 J 现代交通技术， 2 0 1 1 ， 8 ( 2 ) ： 2 9 3 0 8 唐胜刚 浅谈公路施工中软土地基的处理措施 J 科 技 资讯 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 4 5 9 王启升 公路施工 中软体路基的处理 J 硅谷， 2 0 0 8 ( 2 3) ： 9 3 1 0 何宁， 高凯， 王国利公路软土地基处理设计方法 探讨 J 现代交通技术， 2 0 1 0 ， 7 ( 6 ) ： 1 8 2 1 1 1 苏广威 ， 马明祥， 宋云霞 公路软土地基 的处理方法 J 科技创新导报， 2 0 0 8 ( 1 8 ) ： 4 3 1 2 王浩 ， 邓家喜桂 阳高速公路路基岩溶土洞发育成 因与处 治技术 J 现代交通技术 ， 2 0 1 1 ， 8 ( 5 ) ： 4 7 1 3 贺定能 浅谈水泥搅拌桩加固软土地基的施工 J 四 川兵工学报 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 1 4 3 1 4 5 ( 上接第 2 3页) 高压清洗和真空吸附相结合 的方法来恢 复， 这样可 混凝土路面 C 交通资源节约和环境保护新技术研 以使透水功能恢复到初期的 8 0 。 讨会论文集 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 7 2 1 1 聚合物多孔水泥混凝土彩色路面性能指标检测 E 2 申爱琴 改性水泥与现代水泥混凝土路面 M 北京： 广东省 中山市城桂公路路面升级改造工程第 1 人民交通出版社， 2 o 0 8 标段聚合物多孔水泥混凝土彩色路面修筑完毕后 ， 物多孔水泥混凝土 M - 北京： 人民交通 对 其 进 行 了 质 量 检 测 ， 主 要 包 括 抗 压 强 度 、 弯 拉 强 E 4 蒜 学 研 究 所 JT G F 3 0 2 0 0 3 公 路 水 泥 混 度 、 马歇尔稳定度 、 流值 、 平整度、 构造深度 、 抗滑摆 凝土路面施工技术规范 s 北 京 ： 人 民交通 出版 社 ， 3结 语 本文系统研究 了现有聚合物多孔水泥混凝土彩 色路面摊铺机 1 次成型施工工艺存在 的不足 ， 基 于 依托工程提出了一些改进方法 ， 并将其应用于工程 实践中， 获到了较好效果 。实践表明 ， 优化后 的沥青 摊铺机 1 次摊铺成型的聚合物多孔水泥混凝土彩色 路面施工工艺， 提高了机械化施工水平 ， 符合公路建 设大面积施工需要 ， 值得推广应用 。 参 考 文 献 1 易志坚 ， 杨庆国 ， 赵朝华 ， 等 多功能聚合物骨架空隙 5 汪文黔 道路透水性路面 J 国外公路 ， 1 9 9 5， 1 5 ( 1 ) ： 4 4-46 6 钟世云， 袁华 聚合物在混凝土中的应用 M 北京： 化学工业出版社 ， 2 0 0 3 7 赵至缙， 赵 帆 新型? 昆凝土及施工工艺 ( 第三版 ) M 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 5 8 李继业 新型混凝土技术与施工工艺 M 北京： 中国 建材工业 出版社 ， 2 0 0 2 9 交通部公路科学研究所 J T G F 3 0 - - 2 0 0 3 公路水泥混凝 土路面施工技术规范 S 北京： 人民交通出版社 ， 2 0 0 3 1 O 交通部公路科学研究所 T G F 8 0 1 -2 0 0 4 公路工程 质量检验评定标准( 第一册) s 北京： 人民交通出版 社 2 0 0 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m