机制干硬性混凝土路缘石质量控制技术

王 凯

（山东高速集团有限公司建设管理分公司，山东 济南 250000）

引言

路缘石作为高速公路重要的结构物，具有排水、安全防护等重要作用。常用的路缘石为混凝土预制路缘石，在生产运输过程中极易破损，在使用过程中存在抗腐蚀性能差、抗冻融性能差等缺点。

干硬性混凝土是指拌合物坍落度＜10 mm且须用维勃时间（s）表示其稠度的混凝土，具有早强、成型快等特点，是机制干硬性混凝土路缘石的绝佳成型材料。混凝土拌合物流动性按维勃稠度大小，可分为四级：超干硬性（≥31 s）；特干硬性（30～21 s）；干硬性（20～11 s）；半干硬性（10～5 s）[1]。用维勃时间可以合理表示坍落度很小甚至为零的混凝土拌合物稠度，维勃时间等级划分应符合《混凝土质量控制标准》（GB 50164—2011）[2]规定。论述的干硬性维勃稠度为20～11 s。以日兰高速公路巨野西至菏泽段改扩建工程为依托工程，系统性研究机制干硬性混凝土路缘石质量控制技术。

1 工程概况

日照至兰考高速公路巨野至菏泽段改扩建工程是G1511日兰高速、G35济广高速、G3W德上高速三条国家高速公路的重合路段，是鲁西南地区重要的交通干线。项目起自济广高速与日兰高速交叉的王官屯枢纽立交，终点为日兰高速与菏宝高速交叉的曹州枢纽立交，途经巨野县、郓城县、牡丹区，路线全长46.173 km，设计时速120 km/h，概算投资约46.6亿元，由双向四车道改扩建为双向八车道，项目建设工期2 a。本项目全线路缘石施工计划采用机制干硬性混凝土路缘石，机制干硬性混凝土路缘石设计见图1。

图1 机制干硬性混凝土路缘石样/cm

2 材料要求及级配设计

2.1 水泥

水泥与普通混凝土要求相同，符合《通用硅酸盐水泥》（GB 175—2007）[3]的规定。一般采用抗弯拉强度高、耐磨、耐疲劳、抗冻性能好、收缩小的水泥。不得采用结块的水泥；不同品牌和强度等级的水泥不得混用；不宜采用出厂超过三个月的水泥。

2.2 粗骨料

主要指标参照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）[4]中表6.4.1粗集料技术指标Ⅱ类要 求。碎石粒径控制在5～16 mm。

2.3 细集料

面料要求使用水洗筛分面料砂，细度20～40目。面料采用水泥∶面料砂∶水=1∶2∶0.2的配合比[5]。 混合料使用的砂要级配好，宜选用二区中砂，细度模数宜控制在2.4～2.7，含泥量、泥块含量、硬度及磨光值、氯离子含量、云母含量等指标参照《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）[4]中表6.3.1粗细集料技术指标Ⅱ类要求。

2.4 粉煤灰及外加剂

干硬性混凝土中可以掺加一定数量的粉煤灰，增加干硬性混凝土的和易性，粉煤灰掺入量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596—2017）[6]中Ⅰ级粉煤灰的指标要求，并通过配合比验证后确定。外加剂采用高效减水剂。

2.5 水

拌和用水符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）[7]规定的饮用水可直接作为拌合水与养生用水。

2.6 配合比设计

干硬性混凝土在配合比设计中应按“三低一高”原则设计。即：低水灰比，低砂率，低塌落度，高掺量减水剂[8]，保证设计配合比干硬性混凝土有效形成密实结构，具有较好的耐久性、力学性能及工作性。根据设计干硬性混凝土的水泥强度等级和混凝土设计强度，确定水灰比宜控制在0.3～0.5范围内。

3 机制路缘石生产工艺

3.1 制作工艺

根据定型液压设备的工作原理，机制路缘石的生产工艺参照（不同的液压设备，生产工艺存在不同，可调整）：准备工作（机械调试）→面料和混合料拌和→混合料入模→混合料整平→第一次压制→面料入模→第二次施压→叠板机脱模→搬运路缘石→洒水养生。

（1）按配合比拌和面料和混合料。用水量应根据配合比控制在0.5%以内，用水量过大则预制块强度低，不利于预制块搬运；用水量过低，预制块不易成型。（2）把拌和均匀的混合料装入模具中。装入混合料的松铺厚度根据预制块的厚度和压实系数确定。完成混合料入模后，整平混合料表面，以确保加压时模具中各部位的混合料均匀受力，既可保证预制块密实度的均匀性，又可防止模具变形。（3）开启液压机施压，加压到设定压力，然后停止加压，提升加压杆。（4）在压实的混合料表面均匀撒铺一层面料，以确保成品预制块表面密实和光洁，撒铺的厚度不宜过厚，以能确保表面质量为准。然后进行第二次施压，成型压力控制在75～120 kN。（5）成型后，经叠板机叠板，达到设计层数后，用叉车运送至阴凉处存放，完成压实工艺。在搬运过程中要注意预制块水平放置，防止损坏混凝土棱角。（6）需进行试生产，满足质量要求后，经批准方可定型生产。

3.2 养生

将预制块在阴凉处放置6 h后，再集中堆放。在养生区进行喷淋洒水养生，喷淋设备装置计电器，可进行24 h无人管理喷淋，养生7 d。

3.3 打包存放

养生到期的路缘石采用专用打包机包装，外封塑料薄膜保护，存放于托盘上，进行成品码垛，移送至成品区分型号、分类别存放。根据目视化要求，在路缘石上张贴二维码，标注生产日期、批次及编号；待监理验收后采用印章在非裸露位置，喷涂验收图章后，准许使用。

4 机制路缘石外观及尺寸标准

根据《混凝土路缘石》（JC/T 899—2016）[9]的 标准，机制路缘石外观质量应符合表1，路缘石的尺寸允许偏差见表2。

表1 外观质量

表2 尺寸偏差

5 机制路缘石的抗压强度检测方法及标准

5.1 制件

（1）从路缘石的正侧面距端面和顶面各20 mm以内的部位切出100 mm×100 mm×100 mm三个试样。（2）以垂直于路缘石成型加料方向的面作为承压面。试样的两个承压面应平行、平整。否则应将承压面磨平或用水泥净浆或其它找平材料进行抹面找平处理，找平层厚度≯5 mm，养护3 d。（3）与承压面相邻的面应垂直于承压面。

5.2 试验步骤

（1）将制备好的试样，用硬毛刷将试样表面及周边松动的渣粒清除干净，在温度为（20±3）℃的水中浸泡（24±0.5） h。（2）用卡尺或钢板尺测量承压面互相垂直的两个边长，分别取其平均值，精确至 1 mm，计算承压面积A，精确至1 m2。（3）将试样从水中取出用拧干的毛中擦去表面附着水，承压面应面向上、下压板，并置于试验机下压板的中心位置上。启动试验机，加荷速度调整在0.3 ～0.5 MPa/s，匀速连续地加荷，直至试样破坏，记录最大荷载Pmax。

5.3 试件抗压强度计算

试验结果以三个试样抗压强度的算术平均值和单件最小值表示，计算结果精确至0.1 MPa，抗压强度计算公式：

式中：Cc—抗压强度，MPa；P—压力，N；A—受压面积，mm2。

5.4 抗压强度标准

抗压强度标准见表3。

表3 抗压强度

6 结语

以日兰高速公路巨野西至菏泽段改扩建工程为依托工程，系统研究了机制干硬性混凝土路缘石的原材料要求和制作工艺，提出了机制干硬性混凝土路缘石的外观质量、尺寸要求以及抗压强度检测方法及标准，机制干硬性混凝土路缘石具有很高的工程应用和推广价值。项目建成后，对改善现有通行条件、促进山东省西部经济隆起带建设和新旧动能转换重大工程实施、带动以菏泽为中心的区域经济快速发展等方面将发挥重要的交通引领作用。