混凝土護(hù)欄滑模施工試驗(yàn)研究

1、混凝土護(hù)欄滑模施工試驗(yàn)研究 摘要：本文通過(guò)對(duì)混凝土護(hù)欄進(jìn)行滑模施工的試驗(yàn)研究，探討如何利用簡(jiǎn)易型的滑模施工設(shè)備進(jìn)行護(hù)欄施工作業(yè)，試驗(yàn)中著重對(duì)混凝土配合比和滑模施工工藝進(jìn)行了探索，積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：混凝土護(hù)欄滑模施工配合比施工工藝?yán)没＿M(jìn)行公路混凝土護(hù)欄施工，是國(guó)外普遍采用的一種施工方法，并大多采用滑模式混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行水泥護(hù)欄、擋墻、路緣石等的鋪筑。對(duì)于利用“滑模式混凝土攤鋪機(jī)”進(jìn)行路面施工，國(guó)內(nèi)已進(jìn)行了專門的研究。而對(duì)于混凝土護(hù)欄的滑模施工，國(guó)內(nèi)研究較少，尚未形成具有參考價(jià)值的技術(shù)規(guī)范或施工指南等。由于護(hù)欄的高度尺寸要比路面的厚度尺寸大得多，因此.摘要：本文通過(guò)對(duì)混凝土護(hù)欄進(jìn)行

2、滑模施工的試驗(yàn)研究，探討如何利用簡(jiǎn)易型的滑模施工設(shè)備進(jìn)行護(hù)欄施工作業(yè)，試驗(yàn)中著重對(duì)混凝土配合比和滑模施工工藝進(jìn)行了探索，積累了一定的施工經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：混凝土護(hù)欄滑模施工配合比施工工藝?yán)没＿M(jìn)行公路混凝土護(hù)欄施工，是國(guó)外普遍采用的一種施工方法，并大多采用滑模式混凝土攤鋪機(jī)進(jìn)行水泥護(hù)欄、擋墻、路緣石等的鋪筑。對(duì)于利用“滑模式混凝土攤鋪機(jī)”進(jìn)行路面施工，國(guó)內(nèi)已進(jìn)行了專門的研究。而對(duì)于混凝土護(hù)欄的滑模施工，國(guó)內(nèi)研究較少，尚未形成具有參考價(jià)值的技術(shù)規(guī)范或施工指南等。由于護(hù)欄的高度尺寸要比路面的厚度尺寸大得多，因此，單純從對(duì)混凝土的工作性要求（即滑模鋪筑時(shí)已成型的混凝土既不出現(xiàn)塌邊又不出現(xiàn)麻面）來(lái)講，鋪

3、筑混凝土護(hù)欄的難度要比鋪筑混凝土路面大得多。為此，利用我院自行開(kāi)發(fā)的一種簡(jiǎn)易型“滑模式護(hù)欄鋪筑機(jī)”，重點(diǎn)對(duì)滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的配合比要求及施工工藝進(jìn)行試驗(yàn)。1滑模護(hù)欄施工混凝土用原材料1.1骨料1.1.1粗骨料粗骨料應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬、強(qiáng)度高、耐磨耗、潔凈的軋制碎石或卵石，卵石不如碎石，粗骨料的最大粒徑為30mm、20mm，分兩種級(jí)配，粗骨料顆粒級(jí)配要求應(yīng)符合JGJ53-92普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法的要求，粗骨料的超徑含量不得大于5%。粗骨料的技術(shù)要求應(yīng)符合GBJ97-87水泥混凝土路面施工及驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。1.1.2細(xì)骨料細(xì)骨料應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬、潔凈、級(jí)配曲線在區(qū)、區(qū)，細(xì)度模數(shù)在2.3

4、3.5之間的中粗砂，天然砂、河砂、碎石砂和配制砂均可采用。細(xì)骨料的技術(shù)要求應(yīng)符合JBJ52-92普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法和水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定，泥土含量3%，硫化物含量1%，有機(jī)物和雜質(zhì)含量符合要求，注意砂的含量不應(yīng)超標(biāo)。1.2膠凝材料1.2.1水泥水泥應(yīng)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，水泥標(biāo)號(hào)不宜低于425。水泥的化學(xué)成份、物理力學(xué)性能應(yīng)符合GB1344-92礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥的規(guī)定。選用的水泥必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)，確定是否可用，水泥的有效期不得超過(guò)三個(gè)月。1.2.2粉煤灰粉煤灰在滑模攤鋪水泥混凝土路面中是屬于推薦使用的一種膠

5、凝材料，粉煤灰應(yīng)符合粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范、級(jí)的粉煤灰各項(xiàng)技術(shù)要求，粉煤灰進(jìn)貨要有檢驗(yàn)報(bào)告。級(jí)粉煤灰要有技術(shù)指標(biāo)合格的實(shí)驗(yàn)論證報(bào)告方可使用。宜采用散裝粉煤灰。1.3外加劑外加劑應(yīng)符合GB8076-87混凝土外加劑中合格品或一等品的各項(xiàng)技術(shù)要求。外加劑的應(yīng)用應(yīng)符合GBJ199-88混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。2滑模施工用混凝土配合比設(shè)計(jì)2.1配合比設(shè)計(jì)基本要求混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)滿足強(qiáng)度、工作性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性四項(xiàng)基本要求。由于是專門為滑模鋪筑護(hù)欄設(shè)計(jì)的配合比，上述四項(xiàng)基本要求中，滿足和保證滑模式護(hù)欄鋪筑機(jī)高質(zhì)量攤鋪施工和新拌混凝土最優(yōu)工作性是首要目標(biāo)，這是滑模鋪筑護(hù)欄配合比設(shè)計(jì)獨(dú)具的特點(diǎn)

6、。2.1.1強(qiáng)度要求對(duì)于高等級(jí)公路橋梁護(hù)欄和公路擋墻用混凝土，其抗壓強(qiáng)度最高應(yīng)不小于30MPa，抗折強(qiáng)度應(yīng)不小于5.0MPa。2.1.2工作性要求滑模鋪筑護(hù)欄時(shí)新攔混凝土工作性的要求有兩項(xiàng)：(1)護(hù)欄混凝土應(yīng)振動(dòng)密實(shí)，禁止出現(xiàn)蜂窩麻面，對(duì)新拌混凝土有一個(gè)最大振動(dòng)粘度系數(shù)和最小坍落度的要求。(2)混凝土護(hù)欄滑模式鋪筑后應(yīng)不塌邊流角，表面應(yīng)平整良好，對(duì)新拌混凝土有一個(gè)最小振動(dòng)粘度系數(shù)和最大坍落度的要求。進(jìn)行混凝土護(hù)欄鋪筑時(shí)的最佳工作性和施工允許工作性范圍：參考滑模攤鋪混凝土路面施工指南的有關(guān)要求，初定工作性范圍，坍落度為07cm，振動(dòng)粘度系數(shù)1001000N·s/m2，鋪筑速度05m/m

7、in。2.1.3耐久性要求參考GBJ97-87的規(guī)定，滿足護(hù)欄混凝土耐久性要求的最大水灰比應(yīng)不大于0.46。在滿足上述三項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的配合比應(yīng)貫徹盡可能經(jīng)濟(jì)合理的原則。水泥用量一般不應(yīng)超過(guò)400kg/m3。2.2確定配合比計(jì)算參數(shù)(1)已知滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的試配抗折強(qiáng)度R，其灰水比可依據(jù)水泥膠砂的抗折強(qiáng)度Rs、粗集料類型按公式（1）進(jìn)行初步估算：碎石混凝土R=-1.0079+0.3485Rs+1.5684(c/w)(1)式中c/w為灰水比。(2)滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的水泥用量：采用525#普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥宜控制在300350kg/m3范圍內(nèi)，此時(shí)最小水泥

8、用量應(yīng)不小于300kg/m3；采用425#普通硅酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥宜控制在340400kg/m3范圍內(nèi)。(3)滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的砂率，為了滿足最佳工作性和表面平整光滑的要求，較人工施工的混凝土的砂率一般大2%3%，砂率在32%40%范圍內(nèi)選取。(4)滑模鋪筑護(hù)欄混凝土的單位用水量WO可先按公式（2）進(jìn)行初步估算：碎石混凝土WO=104.97+3.09h+11.27(c/w)+0.61Sp(2)式中h為坍落度，cm；Sp為砂率，%。2.3配合比調(diào)整2.3.1配合比的試配調(diào)整由公式計(jì)算得到的水灰比和單位用水量?jī)H為估算值，最終水灰比和單位用水量應(yīng)以滿足試配各項(xiàng)技術(shù)要求為準(zhǔn)?；?/p>

9、模鋪筑護(hù)欄混凝土的單位用水量（粉煤灰摻量）、砂率、粗集料級(jí)配和數(shù)量、外加劑摻量，應(yīng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度、砂的細(xì)度模數(shù)、粗集料的粒形，通過(guò)配制新拌混凝土達(dá)到最優(yōu)工作性和試配強(qiáng)度試驗(yàn)確定。在采用假定混凝土容重法計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)容重調(diào)整單位立方混凝土粗集用量和用砂量。2.3.2配合比在施工中的調(diào)整試配調(diào)整后的配合比在施工中，除了單位用水量和外加劑摻量，其它參數(shù)一般不能隨意變更。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)砂、石集料的含水量變化，在攪拌時(shí)及時(shí)調(diào)整單位用水量，另外隨施工期間氣溫的高低及從混凝土攪拌出機(jī)到鋪筑的間隔時(shí)間不同，適當(dāng)調(diào)整單位用水量及減水劑的種類或劑量。 3試驗(yàn)過(guò)程3.1室內(nèi)模擬試驗(yàn)為了在實(shí)際鋪筑護(hù)欄試驗(yàn)中少走彎

10、路，我們制作了一個(gè)截面形狀與護(hù)欄一致、高度與護(hù)欄相近的試驗(yàn)?zāi)?，利用這個(gè)試驗(yàn)?zāi)＿M(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。按照混凝土配合比設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，配制不同配合比的新拌混凝土，對(duì)其進(jìn)行試配強(qiáng)度試驗(yàn)，并將其裝入試驗(yàn)?zāi)?nèi)，用插入式振搗棒將混凝土振實(shí)，然后小心地將模板抽掉，觀察脫模后混凝土的成型情況，不允許出現(xiàn)塌邊、麻面等情況，同時(shí)測(cè)量混凝土坍落的高度。在滿足混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本要求，即強(qiáng)度、工作性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的情況下，初步確定各材料的用量，425#硅酸鹽水泥的用量為350370kg較合適，砂率為32%40%。在坍落度不大于4cm的情況下，能保證成型后的混凝土不易出現(xiàn)變形、坍邊、流掛等現(xiàn)象，當(dāng)坍落度大于7cm時(shí)，成型后的

11、混凝土易出現(xiàn)站立不穩(wěn)、截面形狀易變化、側(cè)面外鼓的情況。3.2實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程通過(guò)上述混凝土配合比設(shè)計(jì)及室內(nèi)模擬試驗(yàn)，初步得到混凝土的配合比數(shù)據(jù)，在混凝土中水泥用量、砂率基本不變的條件下，進(jìn)一步對(duì)有關(guān)工藝參數(shù)，如混凝土用水量（主要影響坍落度）、添加粉煤灰對(duì)試驗(yàn)的影響、行走速度控制、混凝土振搗方式等進(jìn)行探索和研究。3.2.1混凝土坍落度及有關(guān)因素對(duì)滑模鋪筑護(hù)攔的影響首先選定一組混凝土配合比數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)，水泥C=360kg，砂S=668kg,骨料G=1264kg，水W=158kg，外加劑AT=2.36kg?；炷恋臄嚢璨捎秒p臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行，混凝土從攪拌出機(jī)到鋪筑的時(shí)間為15min左右，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定混凝

12、土坍落度為6cm。試鋪后的混凝土護(hù)攔出現(xiàn)了坍塌、變形、流掛等現(xiàn)象，護(hù)攔高度明顯降低，說(shuō)明坍落度偏大，用水量偏高。重新減少用水量進(jìn)行試驗(yàn)，適當(dāng)延長(zhǎng)混凝土攪拌出機(jī)到鋪筑的間隔時(shí)間，從15min增加到30min，試鋪后的混凝土護(hù)攔外觀質(zhì)量有所改善，但仍出現(xiàn)有少量的開(kāi)裂、坍塌現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土坍落度為2.5cm。根據(jù)前兩次試驗(yàn)的情況，決定進(jìn)一步減小用水量，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土坍落度降到0，在鋪筑過(guò)程中出現(xiàn)了因混凝土振搗不足使護(hù)攔表面產(chǎn)生麻面、開(kāi)裂等現(xiàn)象。針對(duì)上述試驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們及時(shí)進(jìn)行了分析和改進(jìn)：(1)通過(guò)減少用水量，降低混凝土坍落度，可以減少脫模成型護(hù)欄出現(xiàn)塌邊流掛的可能，坍落度大于2cm時(shí)，成

13、型護(hù)攔易出現(xiàn)變形、塌邊現(xiàn)象。但單獨(dú)降低混凝土坍落度并不能完全提高護(hù)攔成型的質(zhì)量，坍落度過(guò)低，將使混凝土更難振搗密實(shí)，護(hù)攔表面易出現(xiàn)蜂窩麻面；(2)試驗(yàn)中只用振搗棒難以完全滿足混凝土的振實(shí)、脫模需要，應(yīng)采用大功率的強(qiáng)力振搗棒，特別是對(duì)于用水量很小的低坍落度混凝土，需增加使用附著式振動(dòng)器，這樣可以有利于脫模，同時(shí)提高成型護(hù)欄的表面質(zhì)量；(3)當(dāng)滑模的行走速度偏快，大于3m/min時(shí)，易產(chǎn)生不足振搗，混凝土不易振搗密實(shí)，成型護(hù)欄易出現(xiàn)開(kāi)裂、坍塌現(xiàn)象，另外因混凝土提漿不足，也將影響護(hù)欄表面質(zhì)量，行走速度小于1m/min較好。改進(jìn)后的試驗(yàn)結(jié)果表明，混凝土成型牢固，沒(méi)有裂縫、坍塌等缺陷，表面質(zhì)量有所提高。

14、其中一次試驗(yàn)的混凝土配合比參數(shù)如下：C=360kg，S=690kg,G=1266kg，W=150kg，AT=2.16kg。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土坍落度為1.0cm。根據(jù)對(duì)這個(gè)配合比制成的混凝土試配進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果分別為：7d強(qiáng)度31.3MPa，28d強(qiáng)度37.1MPa。3.2.2添加粉煤灰對(duì)滑模鋪筑護(hù)攔的影響如果進(jìn)一步減少用水量，降低坍落度，來(lái)提高護(hù)欄成型能力，防止出現(xiàn)塌邊，將使混凝土更難振實(shí)，表面質(zhì)量反而降低。試驗(yàn)表明，當(dāng)混凝土坍落度小于1cm時(shí)，成形后護(hù)攔表面質(zhì)量就不容易保證。因此，參考有關(guān)滑模施工混凝土配合比的資料和施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)護(hù)欄混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整，按比例適量添加粉煤灰，添加粉煤灰后可

15、降低坍落度，同時(shí)由于粉煤灰的“微珠”潤(rùn)滑作用，使得混凝土更易振實(shí)，可以提高脫模能力，改善成型后的表面質(zhì)量。同時(shí)由于使用粉煤灰，替代了部分水泥，可以降低施工成本。采用滲加不同含量的粉煤灰混凝土進(jìn)行的滑模鋪筑護(hù)欄試驗(yàn)結(jié)果表明，在其它材料用量基本不變的情況下，粉煤灰用量越大，混凝土越易振實(shí)，另外混凝土的強(qiáng)度、耐久性也越好。對(duì)于坍落度小于2cm的混凝土，如不用粉煤灰，混凝土就較難振實(shí)，表面提漿不足，鋪筑后的混凝土表面較易出現(xiàn)麻面現(xiàn)象。而滲加粉煤灰后，滑模成型后的護(hù)欄質(zhì)量明顯提高。其中一次試驗(yàn)的混凝土配合比參數(shù)為：C=320kg,S=665kg,G=1270kg,W=145kg,AT=1.92kg，粉煤

16、灰=44kg?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試混凝土坍落度為1.0cm。根據(jù)對(duì)這個(gè)配合比制成的混凝土試配進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，7d強(qiáng)度為32.6MPa，28d強(qiáng)度為38.5MPa。4試驗(yàn)結(jié)果分析利用滑模式護(hù)欄鋪筑機(jī)進(jìn)行混凝土護(hù)欄的施工實(shí)踐表明，要想較好地進(jìn)行護(hù)欄鋪筑施工作業(yè)，其混凝土的配合比及施工工藝應(yīng)滿足如下要求：(1)對(duì)于水泥混凝土用原材料的要求，如粗骨料、細(xì)骨料、水泥、水、外加劑、粉煤灰等，應(yīng)符合“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目“滑模攤鋪混凝土路面施工指南”的有關(guān)規(guī)定。(2)滑模攤鋪?zhàn)o(hù)欄對(duì)新拌混凝土工作性的要求：護(hù)欄混凝土應(yīng)振動(dòng)密實(shí)，禁止出現(xiàn)蜂窩麻面，對(duì)新拌混凝土有一個(gè)最大振動(dòng)粘度系數(shù)和最小坍落度的要求；對(duì)新拌混凝土有一個(gè)

17、最小振動(dòng)粘度系數(shù)和最大坍落度的要求。進(jìn)行混凝土護(hù)欄鋪筑時(shí)，水泥混凝土最佳工作性能的振動(dòng)粘度系數(shù)為5001000N·s/m2，坍落度應(yīng)在02.0cm之間。(3)在混凝土中應(yīng)適當(dāng)添加粉煤灰，其配合比按照GBJ146-90粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范中的超量取代法進(jìn)行計(jì)算。粉煤灰超量系數(shù)：一級(jí)灰取1.2，二級(jí)灰取1.5，其摻量可為水泥用量的1/41/5，這樣才能保證攤鋪后的混凝土護(hù)欄既不易出現(xiàn)因坍落度大而產(chǎn)生塌邊流角，也不易出現(xiàn)因坍落度小難以振實(shí)而產(chǎn)生蜂窩麻面。另外由于減少了水泥用量，可以減少施工成本。(4)滑模的行走速度控制在0.21.0m/min為最佳，速度過(guò)低易產(chǎn)生過(guò)度振搗，速度過(guò)高時(shí)易產(chǎn)生不足振搗。混凝土坍落度越小，相應(yīng)的滑模行走速度也應(yīng)越低。