高强混凝土在城市道路与交通工程中的实践应用探究

文／刘欣、董民、郭芮 山东汇友市政园林集团有限公司 山东济南 250031

引言：

在现代化城市建设和发展过程中，城市道路建设以及交通工程施工是城市化构建目标达成的重要举措，相对于住宅类建筑工程而言，城市道路以及桥梁交通类工程的建筑难度更高，且施工面积也比较广，此时对于混凝土的质量要求更高，必须确保混凝土具备高性能、高强度功能，如此才能进一步提升交通工程使用过程中的耐压性和抗热性，减少病害类问题出现。鉴于此，针对高强混凝土在城市道路与交通工程中的实践应用这一内容进行深入分析具有重要现实意义。

1.沥青混凝土道路施工技术概念

沥青混凝土道路施工技术是较为先进的道路施工技术，主要利用沥青与混凝土等材料铺筑道路，从而形成较为平整的路面。混凝土材质有高强度、高性能、抗重载、耐磨损和道路基层结构稳定等优点，用于耐重载交通道路交通大环境下，不仅能够提高超重载运输车辆对道路的使用效果，还能从很大程度上减小超重载车辆对混凝土道路的破坏性，道路运行顺畅，提高行车安全性，延长混凝土道路的使用寿命。所以在水泥混凝土道路研究过程中，针对耐重载交通进行混凝土的研发是具有重要意义的。

2.高强混凝土在结构设计方面的特点

（1）与普通的混凝土相比，高强混凝土虽然在强度方面明显提升，但是高强混凝土会更易受外界相关影响因素的干扰。因此，在进行现场实践应用过程当中，高强混凝土的建筑强度可能会比标养条件下的试块强度明显更低，在进行有关城市道路与交通工程的设计过程当中，一定要充分地考虑相关干扰因素。（2）与普通的混凝土相比，高强混凝土在耐火性方面也存在着明显的区别。环境温度较高的条件之下，普通混凝土与高强混凝土在损失强度值的水平方面是能够基本维持一致的。在温度为95℃到300℃的环境之下，高强度混凝土损失强度的比率，约为25%～35%左右，而此时普通混凝土的强度损失比率会明显略低，由此可知高强混凝土虽然强度方面表现优异，但是其耐火性并不十分理想。（3）在水化热的阶段当中，高强混凝土十分容易出现裂缝，因此在针对城市道路与交通施工的方案设计以及施工过程当中，都需要对设计方案以及施工方案进行优化及探讨，科学合理地计算收缩开裂，确保施工方法以及构造措施都能够满足实际的道路需求。（4）高强混凝土的弹性模量以及抗拉强度会受到配合比及原材料的影响。高强混凝土的等级相同时，其砂率、外加剂、水胶比、矿物掺合料、水泥、骨料比率之间是可以完全不同的，同时其弹性模量也会存在较大的差异。因此，在对高强混凝土的弹性模量或抗拉强度进行设计时，一定要对其范围水平进行科学合理的设定。较为理想的方法就是通过试验来测量得到结果。（5）大部分高强混凝土都是在受压构件当中使用，十分容易受压而发生断裂，因此在对钢筋搭锚固以及构件局压等进行设计时，一定要强化对箍筋的设计。不仅如此，高强混凝土相对来说脆性比较大，在变形性能方面相对较小，在搭接钢筋时会可能出现应力集中的现象；在钢筋弯曲的边角点位置，同样的也可能会因为局部压力过大而出现高强混凝土开裂的现象。（6）在等值横向力的约束当中，相比普通混凝土，高强混凝土的纵向力承载性能要明显较弱，所以在进行城市道路与交通工程的设计过程当中，一定要设计具有复合螺旋箍筋的局部压力承载力或柱子，要对横向力的约束作用进行修改。（7）高强混凝土的强度升高时，其抗拉能力、抗剪能力及粘结力也会随之不断升高，但是高强混凝土的抗压能力与抗拉能力、抗剪能力、粘接力之间的比值会不断缩小，所以在进行城市道路与交通工程的规划设计过程当中，一定要对构件的抗剪、抗冲切及抗扭等系列问题进行重点解决。（8）超强混凝土的脆性较高，假如构件受力较大时，需要采用一定的措施来使得其延性进一步加强。

3.在城市道路及交通工程中高强混凝土的实践应用要点

耐重载交通道路混凝土道路主要结构作用就是承受车辆行驶的冲击、震动和道路磨损等，主要性能就是抗折、耐磨和抗疲劳等。抗折是保证车辆重载形式的前提，耐磨是保证混凝土路面防滑的基础，也是影响行车安全和道路使用持久性的重要依据。所以在耐重载交通环境下，抗折性和耐磨性至关重要，这种混凝土路面能够很好地解决超载、重载所面临的道路使用难题，大大延长了道路使用寿命。普通水泥混凝土由于轻度不足以支撑超重载道路压力，路面极易受到高强度破坏，为耐重载交通而生的高抗折、高耐磨混凝土材料，具有强度高、耐磨性强和持久性高等性能，能真正解决混凝土路面因超重、超载导致的破坏和使用寿命短等问题，同时还大大提高了行驶车辆的安全性，为了深入研究高抗折、高耐磨的性能指标，开展对其性能的研究及推广应用。

3.1 原料投放与拌制

高抗折、高耐磨道路施工过程中，对原料的投放比例和搅拌工艺要求严格，稍有不慎就会影响整个环节质量。但是在施工过程中，道路混凝土需要的原料种类较多且成分复杂，在投放和搅拌过程中，要想达到理想的效果，必须注意搅拌过程是否均匀，所以在搅拌机的选择上也要下功夫，一般选择双卧轨强制搅拌机，才能达到均匀搅拌的效果。除了搅拌均匀外，还要严格控制搅拌时间，防止由于搅拌时间过长或者过短影响性能。做配合比实验时，主要应以抗弯强度为主要目标。主要采用干硬性比较大的混凝土，对于这种混凝土的利用，可以减少用量。减小收缩率。进行配合比实验时，对水灰比的要求一般应在0.5 的范围内。砂率的要求应在和易性满足的情况下取较小值，一般为(26%}28%)水泥的使用量为330-360kg/m3，水泥的多少对工程的质量安全尤为重要。工程施工时应注意混凝土的拌和方法。要求采用强制方法进行拌和工作。

3.2 沥青混凝土混合料配合比与拌和

在选择材料之后需要科学计算沥青混凝土混合料的配合比，并对配合比进行马歇尔试验，判断配合比是否合理，从而进一步提升混合料性能。之后需要利用专用机械设备进行混合料的拌和。在该工程中需利用拌和能力为的间歇式沥青混合料拌和设备进行拌和。在拌和时需要严格控制加热时间及加热温度，将沥青混凝土混合料的出料温度控制在最佳状态中。需要密切观察混合料的颜色变化情况，如果出现花白料需要及时分析沥青计量是否存在问题，如存在问题需及时补充沥青并重新拌和，当混合料颜色一致且完全均匀后可以停止拌和。

3.3 沥青混凝土混合料运输

在完成沥青混凝土混合料的拌和工作后，需要利用大吨位自卸载重汽车将混合料运输至施工现场。在运输前需要清洗车厢，避免杂质进入到混合料中，且每卸一斗混合料就需要挪动一下汽车位置，避免混合料出现离析等问题。在运输时需要利用篷布覆盖车辆，从而达到保温防雨等效果，最后需要将车辆停在摊铺机前10 ～30cm 处，为后续摊铺提供便利。

3.4 设置稳定层

在第一透水层凝固成型前，将若干管体以大于小于的预设角度倾斜插设于第一透水层使其固定，将管体交叉的部位固定，例如通过胶粘结，或焊接，或绑扎等方式固定，具体的固定方式以能够牢靠固定为准，以使管体形成稳固的网状结构。并且使上述的若干管体的端部大致均匀分布于稳定层，使网状结构为空间网状结构，即从由路面至路基方向以任意角度在稳定层获取截面时，若干管体均呈网状结构。本文所述的透水基层，其包括透水的稳定层，包括透水的稳定层，稳定层包括填料和多根管体，管体至少具有沿轴向的用于容许水流通过的流道，流道至少贯穿管体的端部;任一管体均与路面成预设角度固定设置，预设角度大于0°且小于180°，多个管体相互交叉成网状，填料填充管体形成的网状结构的空隙中，管体之间相互连接或通过填料支撑以保持各个管体的预设角度。通过设置与路面成预设角度固定的多根管体，其预设角度大于0°小于180°，管体与路面不平行，若干管体交叉并连接以形成网状的结构，将填料填充于管体形成的网状结构的空隙中最终形成稳定层，或者说将管体以预设角度放置于填料形成的几何体内，通过填料来支撑管体以保持其预设的角度最终形成稳定层。在稳定层受到靠近路面一侧传来的压力时，该稳定层中管体形成的网状结构能够沿管体及各管体的连接节点传递压力，使该压力至少部分转化为其他方向的力，提高稳定层抵抗沉降变形的能力。通过设置管体形成网状结构，在填料的孔隙率较大时，能够弥补稳定层的结构强度、刚度和抗变形能力，以兼顾稳定层的透水能力和结构强度。同时，在填料的孔隙率较小，不足以应付突然增大的瞬时排水需求时，管体设置的流道还能够提高稳定层的临时蓄水能力，提高路面即时排水的速率。在同一填料情况下，填料孔隙率较小时，则其排水率较小而强度较大，管体在进一步提高稳定层抗变形能力的同时，其流道还能提高即时排水的需求，从而使稳定层能够进一步兼顾排水能力和结构强度。

3.5 浇筑及振捣

浇筑混凝土是施工过程当中的一个重要步骤，在进行施工的过程当中，一定要对高强混凝土进行充分的振捣，从而确保能够均匀地浇筑高强混凝土。在进行高强混凝土的振捣过程当中，一定要使用频率较高的振动器，振捣一定要密实，尽可能地避免过度振捣，但是也不得漏振捣，以高强混凝土表面呈泛浆平坦状为适宜。每一个位置的振捣时间维持在30 秒左右，不宜过长，假如高强混凝土的粘度较高时，可将振捣的点适当加密。在进行浇筑施工之前，一定要确保混凝土被充分地振捣，避免未被振捣的高强混凝土被浇筑施工。不仅如此，还需要对施工完成之后的止水带周围的高强混凝土进行密实的振捣，确保在振捣过程当中止水带不会发生位置偏移，而在对其他物件进行调运或者是拆模的过程当中，严禁损坏止水带。

3.6 路面碾压

在完成摊铺工作后需立即利用专用碾压设备对路面进行碾压，增强沥青混凝土混合料的压实度。在该工程中需要利用台双钢轮振动压路机与胶轮压路机共同进行碾压，且碾压前需要对设备进行检查，避免后续出现无法正常运行等问题。根据《公路沥青路面施工技术规范》明确路面压实度，如将压实度控制在以上。同时，需要优化碾压顺序，即先进行初压，之后进行复压，最后进行终压。此外，在碾压前需再次检查沥青混凝土混合料的松铺厚度、平整度，确保完全符合要求后再进行碾压。在碾压时需要先利用双钢轮压路机进行次碾压并使轮迹每次重叠前轮宽的;之后利用胶轮静压机进行复压并使轮迹每次重叠前轮宽的;最后利用双钢轮压路机进行终压。碾压时需将初始碾压速度调整为之后逐渐将速度调整为。在完成碾压工作后需要检测路面压实度，如果压实度仍然不符合要求需再次进行碾压。

3.7 接缝处理

沥青混凝土道路施工过程中会产生横向接缝与纵向接缝，如果不做好处理工作会影响施工质量，所以需要优化接缝处理。（1）横向接缝的处理。横向接缝属于工作缝，可以利用平接缝技术进行处理。从实际情况来看，若将摊铺层的侧端直尺调整为悬臂状则直尺与摊铺层接触的位置就是横向接缝的位置，可以利用切缝机进行处理，减少外界因素对接缝平整度的影响。且需要清洗处理过程中产生的灰浆并在接缝处涂抹一定的粘层油，利用熨平板摊铺接缝位置的沥青混凝土混合料，最后可利用钢轮压路机碾压接缝处并利用直尺检测接缝处的平整度。（2）纵向接缝的处理。如果采用整幅摊铺这种方式就不会产生纵向接缝，但该工程采用的是半幅摊铺的方法，便会出现纵向接缝。若想有效处理纵向接缝就需要在摊铺时将缺口预留在已经摊铺路面的混合料位置，将其当作高程基准面。且需要利用热接缝这种方式进行碾压处理，从而消除缺口。

3.8 养生

为保证道路的施工质量和后期的使用寿命，在施工完成后对路面进行养生，多采用道路喷洒养护，喷湿后覆盖保险薄膜进行养生，或者在施工现场能有充分的水源情况下，采用麻袋进行封堵，注水2cm 左右进行养护。

4.施工过程中的注意事项

在泵送高强混凝土时，一定要选用优异性能的设备最大泵送，高强混凝土的压力，必须要小于最高泵压的80%。为了预防高强混凝土因为外界因素的影响而发生裂缝，从原材料方面就要进行温度保护及温度控制，不仅如此，在施工现场还需要使用木模板来进行保温，确保高强混凝土的表层温度与中心内部温度之间的温度差小于25℃；确保高强混凝土周边气温与表层温度的温差小于25℃。在进行施工之前，一定要对施工当天的天气情况进行了解并掌握，尽可能地避免在不良天气下施工，比如说雨天及雪天都是不适合施工的，不仅如此，还需要在现场准备相应的覆盖物，比如说塑料薄膜等，确保在紧急出现恶劣天气时，可以对高强混凝土进行有效的保护，避免其受到雨水的冲刷而影响质量。

5.质量保证措施

5.1 外观平整度

在道路施工完成后，检查道路外观平整性，有无麻点、坑洼、蜂窝、裂痕和粗细集料外露等情况出现，在养生过程中，及时发现路面不平现象，验收合格标准为路面平整不存水，几何方向不偏离。验收标准应严格按照国家标准执行。

5.2 摊铺质量控制

摊铺是至关重要的环节，如果这一环节出现问题将会影响工程整体质量，所以需要严格控制摊铺环节的施工质量。（1）在摊铺前应利用液化气对摊铺机的熨平板进行加热处理，使熨平板的温度与沥青混凝土混合料的温度相似。（2）在调整摊铺机的位置后，施工人员需要缓缓地将卸料车中的沥青混凝土混合料倒人摊铺机中。此外，需要科学控制摊铺机的摊铺宽度，使其大于半幅宽度。

5.3 性能达标率

高抗折、高耐磨是耐重载道路的重要优点，也是保证该性能的重要指标，能否达到这些性能直接影响道路的使用年限和使用功能，所以完工后通过道路养护后，严格计算抗折、耐磨的技术指标，各项指标达到国家标准后方可正式投入使用。

5.4 施工温度控制

施工温度会对沥青混凝土道路施工技术的应用质量产生较大影响，所以施工过程中需要加大温度控制力度。即在施工过程中严格控制沥青加热温度、矿料加热温度、混合料出料温度、混合料仓贮存温度、混合料运输到现场的温度等，减少温度对施工造成的影响，从而提高施工质量。

结语：

综上所述，随着交通事业的飞速发展，超载、重载运输越来越多，这对常规的水泥混凝土道路的挑战增加。由于重载交通为货物运输常态，常规道路混凝土使用期间经常会出现断裂、错台及脱空等现象，甚至有很多道路由于受重载车辆的碾压，直接出现路面粉碎等现象，大大减少了道路的使用寿命，还存在着很大的交通运输安全问题。随着对抗折、耐磨道路混凝土的研究，在常规水泥混凝土的基础上进行改良，成功研究出高抗折、高耐磨的混凝土，在水泥里加入矿物掺和料和聚丙烯纤维等原材料，极大改善道路混凝土的整体性能，增加抗折、抗磨损的强度，严格按照原材料比例进行搅拌，使力学性能和耐磨性能都实现了质的飞跃。抗折、耐磨性能都要保持的前提，是对施工工艺和技术要求更加严格，除了按照标准进行配置外还要更加考验现场施工人员的技术水平，因为施工条件限制，施工人员的经验就发挥了重要作用，把标准控制在合格之内，是每个专业道路施工人员的基本要求，所有配比结果都要符合耐重载道路混凝土满足高强度、高耐磨的需要。