摻合料應(yīng)用于道路碾壓混凝土及其路面施工技術(shù)

關(guān)鍵詞：摻合料；碾壓混凝土；路面；施工技術(shù)

　　碾壓混凝土是一種單位用水量較少、坍落度為零的超干硬性混凝土，適用于道路工程、壩體工程等大體積混凝土工程。碾壓混凝土路面是采用瀝青路面攤鋪機(jī)將超干硬性的道路碾壓混凝土攤鋪，并用壓路機(jī)碾壓成型，修筑而成的一種路面結(jié)構(gòu)。上世紀(jì)80年代道路碾壓混凝土技術(shù)傳入我國(guó)后得到了一定發(fā)展，雖然目前瀝青與瀝青混合料已成為我國(guó)高等級(jí)公路面層的主要修筑材料，但由于碾壓混凝土自身具有可大面積連續(xù)澆筑、施工質(zhì)量與強(qiáng)度有保證、設(shè)備利用率與機(jī)械化程度高、可摻加大量摻合料、減少工程成本、工期較短等優(yōu)點(diǎn)，較之瀝青混合料在抗車(chē)轍能力、水穩(wěn)定性、耐磨性、耐油性、使用壽命、養(yǎng)護(hù)與維修費(fèi)用等方面也具有一定優(yōu)勢(shì)，且有助于緩解我國(guó)當(dāng)前建設(shè)需求與建設(shè)資金、資源等的矛盾，故在我國(guó)道路建設(shè)中具有較好的應(yīng)用前景——適用于路面面層，特別是高等級(jí)公路面層的維修與改造、高等級(jí)公路碾壓混凝土與瀝青混凝土復(fù)合面層的新建、一般公路面層的新建，也適用于路面基層、軟土地基上的路基工程等。

　　本文綜合近期國(guó)內(nèi)外對(duì)道路碾壓混凝土的最新研究成果與工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合筆者對(duì)高摻量粉煤灰道路碾壓混凝土、磨細(xì)礦渣粉道路碾壓混凝土、硅灰道路碾壓混凝土等的試驗(yàn)研究結(jié)論，探討了道路碾壓混凝土的摻合料及其發(fā)展，論述了碾壓混凝土路面的施工技術(shù)，以期更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐。

　　1道路碾壓混凝土的摻合料及其發(fā)展

　　混凝土摻合料技術(shù)是指在混凝土拌和前或拌和過(guò)程中，在其中摻入活性或非活性的磨細(xì)礦物摻合料，用以節(jié)約水泥用量、改善混凝土和易性等的新技術(shù)。該項(xiàng)新技術(shù)同樣適用于道路碾壓混凝土，摻合料不僅可以取代部分水泥、減少水泥用量、降低工程成本；而且可以改善道路碾壓混凝土稠度、耐久性等技術(shù)性能；此外，適用于道路碾壓混凝土的摻合料多為具有一定活性的固體工業(yè)廢渣，它們的使用具有節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、變廢為寶的作用。故在道路碾壓混凝土中摻用摻合料，具有十分顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益。

　　縱觀當(dāng)前世界各國(guó)道路碾壓混凝土摻合料研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，適宜用作道路碾壓混凝土的摻合料主要有粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅灰等。對(duì)于粉煤灰摻合料的研究開(kāi)展較早，粉煤灰取代水泥量5%～30%的中低摻量粉煤灰碾壓混凝土在我國(guó)道路工程中已有較多的應(yīng)用，筆者認(rèn)為其已不屬于新技術(shù)范疇。當(dāng)前，道路碾壓混凝土摻合料的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：

　　其一，高摻量粉煤灰道路碾壓混凝土的應(yīng)用。粉煤灰摻量的提高可以在更大程度上節(jié)約水泥用量、降低工程成本、利用工業(yè)廢料、保護(hù)資源環(huán)境，但也會(huì)在很大程度上改變道路碾壓混凝土的技術(shù)性能。孫偉院士、曹誠(chéng)等人分析了高摻量粉煤灰對(duì)道路碾壓混凝土強(qiáng)度的影響及其機(jī)理，研究表明雖然碾壓混凝土的早期強(qiáng)度會(huì)隨著粉煤灰摻量的提高而下降，但高摻量粉煤灰對(duì)強(qiáng)度的影響會(huì)逐漸從早期的負(fù)效應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楹笃诘恼�效�?yīng)，高摻量粉煤灰對(duì)碾壓混凝土抗折強(qiáng)度的影響效應(yīng)大于抗壓強(qiáng)度。2002年印度首次將高摻量粉煤灰碾壓混凝土應(yīng)用于從Ropar至Punjab公路的面層修筑，所用碾壓混凝土層厚30cm，粉煤灰取代水泥量高達(dá)50%，28d抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度分別為41.6MPa、7.6 MPa，取得了很好的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效果。

　　其二，其它品種摻合料的應(yīng)用。隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，僅依賴(lài)粉煤灰一種作為道路碾壓混凝土的摻合料，并不是實(shí)現(xiàn)環(huán)保與建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的最佳之路，應(yīng)當(dāng)積極研究其它品種摻合料應(yīng)用于道路碾壓混凝土的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特性。就強(qiáng)度而言，摻入硅灰的效果最佳，摻入磨細(xì)礦渣粉的效果其次，而摻入粉煤灰則會(huì)在一定程度上降低道路碾壓混凝土的強(qiáng)度。但對(duì)于道路碾壓混凝土的實(shí)際工程應(yīng)用而言，不僅需要考慮到強(qiáng)度等技術(shù)性質(zhì)，經(jīng)濟(jì)成本也是不可忽視的重要方面。目前粉煤灰與磨細(xì)礦渣粉的市價(jià)差別不大，而硅灰自身的成本很高，約是前兩者的20倍；在中、高摻量時(shí)，每方硅灰道路碾壓混凝土的成本要高出粉煤灰碾壓混凝土、磨細(xì)礦渣粉碾壓混凝土約1000元左右。故雖然硅灰道路碾壓混凝土的技術(shù)性質(zhì)優(yōu)于其它兩者，但在工程中大量推廣的前景不好；相比目前使用最多的粉煤灰道路碾壓混凝土，磨細(xì)礦渣粉道路碾壓混凝土的強(qiáng)度更高、而成本接近，將來(lái)具有很好的應(yīng)用前景，特別是在礦渣廢料來(lái)源較多的地區(qū)。

　　其三，多種摻合料復(fù)摻技術(shù)的應(yīng)用。最新研究表明，粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉、硅灰等摻合料各自具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，將兩種或兩種以上的摻合料復(fù)合應(yīng)用于道路碾壓混凝土，不僅可以發(fā)揮各種摻合料的技術(shù)長(zhǎng)處、而且可能具有“1+2≥3”的超疊加效應(yīng)。從上世紀(jì)90年代開(kāi)始，國(guó)外在道路碾壓混凝土中應(yīng)用了“粉煤灰+硅灰”的復(fù)摻技術(shù)，他們的研究表明，同時(shí)摻入5%粉煤灰與5%硅灰的技術(shù)效果相當(dāng)于摻入10%硅灰的技術(shù)效果，但復(fù)摻后的經(jīng)濟(jì)成本卻大幅降低。國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者的研究結(jié)論表明“磨細(xì)礦渣粉與粉煤灰以質(zhì)量比4：1復(fù)摻”具有很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，對(duì)于我國(guó)粉煤灰應(yīng)用技術(shù)成熟且易于獲得的多數(shù)地區(qū)，可采用“以粉煤灰為主，復(fù)摻磨細(xì)礦渣粉”的方法。

　　2碾壓混凝土路面施工技術(shù)

　　施工技術(shù)與施工質(zhì)量對(duì)于道路碾壓混凝土工程的最終質(zhì)量具有直接影響。研究表明，碾壓混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度與其壓實(shí)度有著極好的相關(guān)性，均隨著壓實(shí)度的降低而顯著下降，因此在道路碾壓混凝土施工過(guò)程中，提高路面的壓實(shí)度可以提高碾壓混凝土路面強(qiáng)度與質(zhì)量。但由于碾壓混凝土超干硬性等特點(diǎn)，其施工具有一定難度與特殊性，壓實(shí)度和平整度問(wèn)題、以及如何實(shí)現(xiàn)壓實(shí)度與平整度的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是道路碾壓混凝土施工的技術(shù)難題，路面平整度的不足會(huì)制約碾壓混凝土在路面工程中的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)外經(jīng)過(guò)大量道路碾壓混凝土工程的實(shí)踐形成了許多新的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，除了做好施工機(jī)械的選型與配套外，主要體現(xiàn)在道路碾壓混凝土“拌和—運(yùn)輸—攤鋪—壓實(shí)—養(yǎng)護(hù)”一系列施工過(guò)程中。