用于农村公路路面的碾压混凝土技术

Roller Compacted Concrete Technology for Rural Highway Pavement

罗晖1，王传彪1，黄煜镔2，李欣1（1重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆　400074；2重庆大学土木工程学院，重庆　400044）



用于农村公路路面的碾压混凝土技术

Roller Compacted Concrete Technology for Rural Highway Pavement

罗晖1，王传彪1，黄煜镔2，李欣1
（1重庆交通大学材料科学与工程学院，重庆400074；2重庆大学土木工程学院，重庆400044）

摘要：农村公路多为三、四级以及等外公路,碾压混凝土路面符合农村公路的设计等级及小交通量要求，相比普通水泥混凝土路面，碾压混凝土路面水泥用量少、收缩小、且便于利用工业固体废弃物，另外还具有施工效率高、材料和人工成本低等优点。

关键词：碾压混凝土；碾压混凝土路面；改进VC值；干硬性水泥混凝土；农村公路

Abstract:Rural highways contain three-grade, four-grade and substandard highways. RCC pavement meets the requirements of design levels and less traffic volume and, compared with ordinary cement concrete, it has the advantages of less cement amount, little shrinkage and convenient recycle of industrial solid waste as well as high construction efficiency and low material and labor cost.

Keywords:roller compacted concrete; RCC pavement; VC value improvement; dry cement mortar; rural highway

0　引言

农村公路多为三、四级以及等外公路,根据《2014年交通运输行业发展统计公报》，截至2014年末，三级及以下等级的公路占到全国公路总里程的87.8%，全国农村公路（含县道、乡道、村道）里程中村道占了57.3%。全国农村公路2014年增加9.68万km，其中村道增加7.71万km[1]。可见我国农村公路的建设及维护工作量大，选择合适的农村公路建设技术显得非常重要。

1　碾压混凝土路面

碾压混凝土(简称RCC)是一种振动碾压成型的干硬性水泥混凝土，用碾压混凝土通过振动碾压机具压实而成的路面则为碾压混凝土路面（简称RCCP）。欧洲国家较早修筑碾压混凝土路面，上世纪70年代，由于发生了两次世界性能源危机，使得沥青材料缺乏，各国对公路路面材料的研究注意力转向碾压混凝土，到80年代后期，瑞典、挪威等国开始将碾压混凝土用于低交通量公路及干线公路。

国内，碾压混凝土用于水利水电工程相对较成熟，有相应的设计规范和施工技术规范。对于碾压混凝土路面，自1981年安徽等省开始研究以来，国家及多省、区相继设立课题进行研究，有关研究成果被纳入《公路水泥混凝土路面设计规范》[2]JTG D40和《公路水泥混凝土路面施工技术细则》[3]JTG∕T_F30中，里面含碾压混凝土面层适用范围，碾压混凝土配合比设计、碾压混凝土路面施工和碾压混凝土面层质量标准的相关章节。另外，《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》[4]JTG E30则给出了碾压混凝土拌合物稠度试验方法和碾压混凝土抗弯拉试件的制作方法。已有研究成果为我国推广应用碾压混凝土路面创造了有利的条件。

1.1碾压混凝土路面的优点

由于碾压混凝土是干硬性混凝土，其单位用水量和水泥用量都较少，水泥用量的减少对于减少资源消耗及碳排放是有利的，同时其材料造价也低于普通水泥混凝土路面。

由于单位用水量和水泥用量小，相对于普通水泥混凝土，碾压混凝土的干缩率及水泥水化收缩都相对较小，因此碾压混凝土路面的设计接缝间距可以远大于普通水泥混凝土路面。普通水泥混凝土面层横向接缝间距一般为4～6m，而碾压混凝土面层横向接缝间距可以是6～10m，重庆万州区分水镇的碾压混凝土示范公路采用的横向接缝间距即为10m，接缝间距增大意味着接缝数量的减少，不仅有利于行车舒适性，且降低了切缝的人工费及填缝材料的费用。

另外，相对于普通塑性混凝土路面，碾压混凝土路面还具有机械化程度高，可不用模板，施工快速、高效，可更早开放交通等优点。

1.2碾压混凝土路面的常见问题

碾压混凝土路面会出现平整度差、压实度不够及耐磨性能不足的问题，这和碾压混凝土配合比、施工机械、原材料、施工工艺都有关系。例如，碾压混凝土路面施工过程中，如果改进VC值过大，则混凝土不易压实，导致强度降低；如果改进VC值过小，碾压时则易出现波浪，影响路面平整度。强度的高低及表面出浆情况都会影响碾压混凝土的耐磨性能。

在碾压混凝土施工过程中由于相关技术普及率不够，施工配合比仍存在水泥用量偏大的问题，使得该形式路面结构的经济性下降。

2　碾压混凝土路面用于农村公路

2.1碾压混凝土路面对农村公路的适用性

碾压混凝土不宜用作高速或一级公路或者承受特重或重交通的二级公路的面层[2]，山区农村公路多为三、四级以及等外公路,设计行车速度为40 km/h以下,路基宽度为6.5 m或4.5 m(单车道) ,主要起集散、联通与运输作用[5]，交通量小，因此采用碾压混凝土路面是合适的。

农村公路的建设及维护里程长，且大部分位于自然生态条件较好的边远山区，因此，在保证农村公路建设质量的前提下，显著减少农村公路建设过程中的碳排放，节约资源也是非常重要的，碾压混凝土技术相对普通塑性混凝土的水泥用量更少，符合国家节能减排及环境保护的战略要求。另外，碾压混凝土的建设成本相对较低，可以缓解农村公路建设常会面对的资金短缺的问题。

2.2碾压混凝土路面在农村公路的应用情况

重庆被大巴山、巫山、武陵山、大娄山环绕，地貌以丘陵、山地为主，农村面积大、人口多，截至2014年末乡村人口比重仍占到40.4%，山区农村公路建设需求量大。重庆市先后在交通部西部项目、市科委项目及地方自立项目的资助下在涪陵、长寿、万州修筑了碾压混凝土示范路面。其中，万州区分水镇的C30碾压混凝土路面水泥用量为280kg，体现出较好的环境性能及经济性能。国内其他地区如昆明、大理也有将碾压混凝土用于农村公路路面的示范，如大理西黄路C25强度等级的碾压混凝土路面。如图1。

图1　农村公路碾压混凝土路面示范工程

2.3农村公路碾压混凝土路面中固体废弃物的利用

由于农村公路的建设及维护量大，因此在路面混凝土技术中采用固体废弃物将对环保及减排做出积极贡献。以重庆为例，重庆辖区有很大一部分是三峡库区，库区每年固体废弃物产生量高达2000万t以上，累积堆存上亿t。每年汛期经暴雨和洪水冲入库区的废弃物就高达数百万t。固体废弃物一方面占用大量土地，另一方面污染环境，直接威胁三峡水库的水质安全和库区生态环境[6-7]。

在碾压混凝土路面施工中可以结合工程当地情况掺用工业固体废弃物，不仅符合国家低碳化发展思路，且能进一步降低公路造价。经试验研究，对于碾压混凝土这种干硬性混凝土体系，在农村公路路面碾压混凝土性能满足设计要求的情况下，可以使用需水量比较大的工业固体废弃物，如循环流化床灰、等外级粉煤灰等。流化床灰的掺量可按碾压混凝土中胶凝材料的SO3总量不大于3.5%控制，如果胶凝材料的SO3总量超过3.5%小于4.5%，需测试分析所配混凝土的体积稳定性是否合格，测试结果合格该掺量可以使用。

重庆长寿和万州分别修筑了固体废弃物碾压混凝土路面，长寿渡舟镇的固体废弃物碾压混凝土路面每方混凝土使用了粉煤灰和电石渣共350kg，万州分水镇龙沟路每方碾压混凝土使用了循环流化床灰70kg，28d抗压强度达到40MPa。

针对掺用了较多固体废弃物的农村公路碾压混凝土路面，为提高其耐磨性等路用性能，研究人员也提出了新型的农村公路路面结构[8]，如图2所示自上而下依次包括乳化沥青稀浆封层（3～10mm）、橡胶沥青应力吸收层（1～2cm）、工业固体废弃物碾压混凝土层（15～20cm）和路基。

图2　高固体废弃物掺量的农村公路碾压混凝土路面结构

3　结论

农村公路的建设及维护工作量大，选择合适的建设技术显得非常重要。碾压混凝土路面符合农村公路的设计等级及小交通量要求，并且相对成本较低、施工效率高、节约水泥、便于利用工业固体废弃物，符合国家低碳环保的发展思路。正像明显的优点一样，碾压混凝土路面仍然有一些问题需要通过深入研究在应用过程中加以克服，为确保碾压混凝土路面质量，制定更详细的规程和测试方法也是必要的。

参考文献：

[1] 2014年交通运输行业发展统计公报[R].北京：中华人民共和国交通运输部，2015.

[2]交通运输部.JTG/D40公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3]交通运输部.JTG/TF30公路水泥混凝土路面施工技术细则[S].北京：人民交通出版社，2014.

[4] JTG/E30公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S].北京：中华人民共和国交通运输部，2005.

[5]许金良，周育名，杨宏志.山区农村公路路侧安全保障技术[J].长安大学学报，2011,31(3)：1-6.

[6]王庆珍，邢海娟，钱觉时.三峡库区农村公路建设与生态环境保护[J].三峡环境与生态,2012（4）：20-24.

[7]黄煜镔,钱觉时，张建业.燃煤固硫灰渣混凝土路面材料研究[J].应用基础与工程科学学报，2011（5）：767-775.

[8]周小平,黄煜镔，等.农村公路路面结构[P].中国专利：ZL201220522391.X，2013-04-03.

责任编辑：孙苏，李红

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收稿日期：2016-02-05

doi：10.3969／j.issn.1671-9107.2016.03.025

中图分类号：U415

文献标识码：A

文章编号：1671-9107（2016）03-0025-03

基金论文：该论文为重庆市科学技术委员会应用技术开发重点项目（项目编号：cstc2014yykfb30004）和重庆市科学技术委员会集成示范计划项目（项目编号：cstc2015jcsf30001）论文之一。