浅谈露石水泥混凝土路面

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　　摘要：露石水泥混凝土路面是一种新型的地面形式。国内对其相关研究相对较少，本文通过实际工程案例对露石水泥混凝土路面的优良性能、材料选用以及施工工艺等方面进行探讨，可供参考。
　　关键词：露石水泥混凝土路面性能露石剂
　　一、引言
　　厦门某战备公路工程，项目地处东南沿海台地地段，地势起伏较大，海拔在34-320m之间，道路全线平均纵坡达到10.89%，最大纵坡达到16%。厦门属东南沿海亚热带海洋性季风气候，气候温暖湿润，雨量充足，年降雨量达1100-1500mm。经过长期使用表明，普通水泥混凝土路面抗滑性能较差，尤其在雨季，潮湿的路面抗滑性能大大降低，易使车辆打滑失控，造成人员伤忘、财产损失等重大事故；同时水泥混凝土路面具有噪声大、拉毛易被磨光、阳光反射强烈等缺陷。
　　露石水泥混凝土路面是一种新型的路面形式，较好的解决了普通水泥混凝土路面抗滑性差、噪声大及眩光严重等问题，在许多方面表现出优良的性能。露石水泥混凝土路面的主要工艺在面层水泥混凝土混合料铺筑完成后，喷洒露石剂对混凝土表面进行化学处理，延缓表面2～2.5mm厚水泥砂浆的凝结，但不影响主体混凝土的正常凝结硬化，当主体混凝土达到一定强度后，再进行表面除浆,露出粗集料。
　　二、露石混凝土路面特性
　　露石混凝土路面具有优良的宏观与微观结构，露石混凝土路面除保持普通混凝土路面强度高、使用寿命长、养护费用低等特点外，还具有以下一些优异的性能：
　　 1、良好的抗滑性能
　　在施工工艺中，露石混凝土路面表层喷洒了专门的露石剂，通过冲洗的方法，使骨料露出，其表面构造类型属粗糙的宏观构造与粗糙的微观构造，微观和宏观构造都非常丰富（见图1），这使露石混凝土路面有良好的抗滑性能。特别在潮湿状态下高速行车时，露石混凝土大的宏观构造通过扩散并排走滚动车轮下的路表水，使细纹理所提供的低速抗滑能力在高速时也能保持。而且当选用磨光值高、耐磨性好的优良集料时，这种路面结构可以长期保持良好的抗滑性能。
　　
　　图1 露石混凝土路面表面纹理
　　2、优良的防眩性能
　　露石混凝土路面露出的集料本身具有一定的颜色，它会吸收一定的光线，减轻路面反射的强度，并且露出的集料形成良好微观和宏观构造，能对强烈的光线形成漫反射。这种光学特性在白天可以防止阳光耀眼，缓解视力疲劳，给驾驶员提供一个安全、舒适的行车环境，减少交通事故的发生。
　　3、优良的减噪性能
　　露石混凝土路面的减噪原因就在于采用外露集料表面，这种具有随机凹凸的路表，使气流在轮胎下的空隙中自行消散，减轻所产生的压爆声和泵吸声。露石路面的噪声特性水平比普通的水泥混凝土路面的噪声降低了很多，它的降低噪声的效果可以同多孔沥青路面相媲美。
　　4、优良的排水性能
　　露石混凝土路面由于露出了粗集料形成了粗糙的微观、宏观构造，这使其有着良好的排水性能。露石混凝土路面的构造深度比其它路面大，这种大的构造深度意味着路面存在着发达、丰富的凹凸不平表面，它们能借助道路横坡作用使雨水从其沟槽纹理中迅速排走，避免形成水膜，避免车轮快速旋转造成水膜压力增加而形成漂滑现象；同时露出的集料粗糙并有一定的棱角，防止形成连续的水膜，提高轮胎与路面的附着力，以保证行车安全。
　　5．优良的的耐磨性能
　　露石混凝土路面由于采用了磨光值高、综合力学性能优良的集料，使路面在使用年限里能长期的保持抗滑性能，保持良好的使用品质，解决了路面结构强度寿命和表面功能寿命悬殊甚大的矛盾，减少维护修复的工作量，提高了经济效益和社会效益。
　　三、露石混凝土路面材料选用
　　露石混凝土路面的所有材料应符合交通部发布《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG B40-2002）的要求。
　　1、水泥及水泥标号的选择
　　水泥是混凝土的重要组成材料之一，它直接影响混凝土的强度性质、变形性质及耐磨性质。露石混凝土路面的水泥应优先选用道路硅酸盐水泥，保证道路具有较好的耐磨性及较高的抗折强度，从而延长道路混凝土的使用寿命，提高道路的行车安全。
　　在其它相同的条件下，水泥标号越高，粘结力会越大。各级交通路面适用的水泥标号如表3-1-1所示：
　　表3-1-1
　　交通等级 水泥标号
　　特重 525
　　重、中等、轻 425
　　2、粗集料的选择
　　由于露石混凝土路面的粗集料直接承受车轮荷载冲击、剪切、磨耗、磨光等综合力学作用，因此,露石混凝土路面的粗集料应选择表面粗糙、带有棱角、近似立方体、洁净的集料，同时控制针、片状颗粒含量。露石水泥混凝土用粗集料应满足表3-2-1的要求，表中指标最为关键的集中在集料的磨光值指标上，在其他性能同样满足要求的情况下，要优先用磨光值高、坚硬的集料类型。
　　集料的粒径大小则影响路面的表面构造,从而进一步影响路面的抗滑性与滚动噪声水平；合适的集料粒径大小会使路面既具有较高的抗滑性，又具有较低的滚动噪声水平；对于本项目道路纵坡较大，对陡坡、急弯等地选择大粒径碎石较合适。集料的颜色会影响露石表面的外观与反光性能，赏心悦目的路面外观与光线柔和的路表将大大提高露石混凝土路面行车的舒适性。在其它条件允许的情况下, 粗集料优先选用能形成路表光线柔和、路面颜色赏心悦目的碎石。
　　抗滑表层用粗集料技术要求 表3-2-1
　　项目 指标要求
　　石料磨光值(PSV)不小于 35
　　磨耗值(道瑞法)AAV不大于 16
　　冲击值LSV不大于 30
　　3、细集料的选择
　　细集料应质地坚硬、耐久、洁净，符合规定集配，泥土、云母、硫化物和硫酸盐以及有机物的含量应满足我国《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTG B40-2002）的技术要求。
　　四、露石混凝土路面施工工艺
　　1、混凝土的振捣及收水抹面：在施工中，露石混凝土路面的混凝土摊铺与振捣同普通混凝土施工，但表面层振捣过程中需注意的是混凝土的提浆厚度约为1-2mm，防止提浆太厚太多，其中整平是重要的施工工艺，要严格控制施工面层的平整度，这直接涉及到露石效果，是确保露石混凝土路面工程质量的关键。
　　收水抹面是在路面混凝土浇捣成型、并经过平整后的一道表面处理工艺，其目的是使表面的砂浆密实、平整。抹面在混凝土平整完毕15min后进行，采用长45cm、宽20cm、厚2.5cm的长木抹在混凝土表面来回抹平。待水分稍微蒸发后，约过10-15min后进行第二次抹面，采用铁抹进行拖抹，仔细抹光。
　　2、露石剂的喷洒：经过铁抹收面后，待表面水膜消失后，可进行露石剂的喷洒。露石剂的应用是露石水泥混凝土路面不同于普通水泥混凝土路面施工的主要内容，它所涉及到的露石剂的喷洒及混凝土表面冲洗是露石水泥混凝土路面施工中的关键工序。在使用前，首先要检查露石剂的储量是否充分满足工程需要；其次要检查露石剂的性能指标，保证露石剂的固体含量、细度、粘度等指标符合规定的要求，经搅拌后且颜色均匀，无结块、沉淀；露石剂在运输和存储过程应避免污染，必须密封保存。本项目采用HU-露石剂，具体指标要求如表4-2-1
　　 HU-露石剂的指标要求表4-2-1
　　固体含量
　　（%） 细度
　　（μm） 粘度
　　(s)
　　密度
　　（g/ cm3） PH值
　　 颜色 容器中
　　存放状态
　　15.6 ＜70 8.5 ＞1 9 淡兰 经搅拌无结块、沉淀

　　喷洒露石剂是整个施工工艺的关键之一，必须严格加以控制，露石水泥混凝土的施工应严格控制好露石剂的喷洒时间、喷洒剂量、喷洒方法。
　　1）喷洒时间：要严格控制好露石剂的喷洒时间，以保证露石剂在混凝土表面达到均匀的渗透深度，保证良好的露石效果。露石剂的喷洒时间随着施工时的温度不同而不同，一般有阳光、气温在25 以下，抹面后需待40-60min；气温在25-35 时，需待10-40min；35 以上只需10min即可冲洗。原则上，在表面水干燥后即可喷洒露石剂，但若气温较低时，表面水干燥后，等待20min左右，再喷洒露石剂。
　　2）喷洒剂量：露石剂的喷洒量必须严格控制，每次喷洒前，要严格称量露石剂的重量，并测量好喷洒面积。避免喷洒量过多或过少，导致冲洗时路面的构造深度太深或太浅，而不能达到要求的构造深度，影响路面的抗滑、粘结强度及耐久性等一系列路面功能指标。露石剂最佳剂量为200-250g/m2，对于控制良好、雾化良好的机械化喷洒设备，露石剂的用量可选较低值。
　　3）喷洒方法：露石剂必须喷洒均匀，喷洒后面层表面的露石剂颜色一致（呈淡兰色），且要避免发生流淌现象。喷洒人员应站在横跨混凝土板的跳板上，由1人掌握喷枪，担任喷洒工作，由2人负责移动人力空压机、溶液灌，并协助移动输液管。空气压在0.4-0.5MPa，这种压力喷出的溶液能被较好的雾化。喷枪头距混凝土表面约100cm，喷洒顺序自横向从一板边喷至另一板边，一行一行向前移动。混凝土板边喷量应多一些，弥补周边覆盖不严引起的露石剂损失。
　　3、露石水泥混凝土路面的养护： 喷洒露石剂后约10分钟左右，覆盖塑料薄膜。如温度较高，可立即覆盖。塑料膜必须把混凝土表面封严，边缘用重物压实，以防止露石剂的蒸发损失。
　　4、露石水泥混凝土路面的冲洗：施工中要严格根据可冲洗标志和适宜冲洗时间控制露石混凝土的冲洗。到了混凝土的适宜冲洗时间，就该揭去塑料薄膜，对混凝土表面进行冲洗，除去表面砂浆以露出集料。
　　混凝土达到的可冲洗状态是在喷洒露石剂、覆盖塑料膜进行养生后，当主体混凝土达一定的强度，而混凝土表面1.5-2.5mm厚度内的砂浆为硬化。具体可冲洗状态通过以下两种方法确定：
　　①用测试小车划痕确定：小车的带刻痕钢片的一端加一定的荷载 ，当以一定的速度拉东测试小车，在荷载的作用下会在未凝结的混凝土表面留下划痕，根据划痕深度、划痕周边破损情况估计是否适宜冲洗。当划痕很浅、单清晰可见、且划痕边缘基本上无破损时，即为合适的冲洗标志；如划痕较深、周边破损较大，则还需等待一定时间再冲洗。
　　②根据施工时的气温参考表4-4-1确定：
　　425R水泥冲洗时间与温度关系表表4-4-1
　　
　　
　　成熟度M（ •hrs）
　　325 380 450 460 475
　　综合上述两种方法确定冲洗时间后，应进行混凝土的冲洗。冲洗前先小面积的试冲，并对现场采用的冲洗器具调整到合适的冲洗力度。直到所有都达到预定的要求后，才可进行露石混凝土的冲洗。要求混凝土表面在冲洗时，石料不脱落，最佳集料外露高度不大于1.5mm。如果超过了露石混凝土的可冲洗状态，即喷洒的露石剂作用消失，混凝土表面已凝结硬化，露石工艺则不可能完成。因此，一定要注意随时观察，控制好冲洗时间。
　　5、混凝土的切缝、养生：露石混凝土路面同其他混凝土须进行切缝，把面层分为较小的板块。切缝后应进行养生，以保证水泥水化过程的顺利进行，避免出现收缩裂缝，并使混凝土路面在开放交通时有足够的强度。
　　五、结束语
　　露石混凝土路面作为新型的水泥混凝土路面，通过该战备公路二、三年的使用结果表明，其具有很高的抗滑性、耐磨性、防眩性；在实施露石混凝土路面时应注意粗集料的选择，特别是集料的磨光值、最大粒径、集料的表面特性等指标；由于露石混凝土路面大大提高了混凝土路面的使用品质，因此，在公路建设中值得推广应用，这将大大改善水泥混凝土路面的使用性能；对抗滑要求特别高的陡坡路段，露石水泥混凝土路面是一种极佳的选择。
　　
　　
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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