CN101619558A - 引气真空混凝土路面及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是包括以下步骤：(1)放线找平；(2)基层平整；(3)铺设无机料；(4)支设模板；(5)摊铺混凝土；(6)浇捣混凝土；(7)安装真空机组；(8)真空处理；(9)表面抹面压光；(10)压纹；(11)切缝；(12)灌缝；(13)养护。引气剂按重量比配制，固体引气剂∶氢氧化钠∶水＝1∶0.2∶30，先将氢氧化钠溶解于70℃～90℃水中，再将固体加气剂溶于氢氧化钠水溶液即可。引气剂按水泥重的0.003％掺入。本发明对改善混凝土施工质量、缩短工程施工周期、简化现浇混凝土养护设施、减轻劳动强度、降低施工成本、提高路面耐久性等方面有明显的作用。

Description

引气真空混凝土路面及施工方法

技术领域

本发明涉及市政施工领域，特别涉及引气真空混凝土路面及施工方法。

背景技术

对于一些早期强度要求高、工期紧的道路工程，传统混凝土往往不能满足要求，另外，早期混凝土抵抗收缩的能力能力差，容易发生早期收缩裂缝。对于高寒地区，普通混凝土的耐磨性、抗裂性、抗渗性很难达到理想的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种引气真空混凝土路面及施工方法，解决传统混凝土耐磨性、抗裂性、抗渗性不高的问题。

为此，本发明利用真空机组将已浇筑成型的混凝土表层中的水份部分吸出，降低表层混凝土的水灰比，从而提高混凝土的密实性、早强性、耐磨性和抗冻性。此外，在混凝土中掺入引气剂可以显著提高混凝土密实度、增加拌和物混凝土的流动性，并改善其粘聚性及保水性，引气混凝土的折压比比普通混凝土提高约20％，并且还提高了混凝土的韧性和抗裂性。

施工步骤包括：

(1)放线找平

(2)基层平整

路基的碾压采用10～16t碾压机，碾压顺车行方向从路边压至路中，开行速度为25～30m/min。

(3)铺设无机料

无机料铺摊时应采用刮平机找平，并采用10～16t碾压机碾压4遍，无机料每层碾压厚度不大于300mm。

(4)支设模板

为保证在缩缝位置分格线平直而且缝宽一致，缩缝模板采用成型槽钢，上部与路面平齐；用

短钢筋进行固定至混凝土浇筑完毕。

(5)摊铺混凝土

混凝土混合料运送车辆到达摊铺地点后，直接倒入安装好的侧模路槽内，并用人工找补均匀，如混合料有离析现象，则用铁铲翻拌均匀。混合料摊铺到一半厚度时，整平后用插入式振捣器振捣一遍，然后继续加铺。

(6)浇捣混凝土

摊铺好的混凝土混合料，应迅即用平板振捣器或插入式振捣器均匀的振捣。混凝土全面振捣后，再用振动梁进一步拖拉振实并初步整平。振动梁往返拖拉2～3遍，使表面泛浆，并赶出气泡。振动梁移动的速度要缓慢而均匀，前进速度以1.2～1.5m/min为宜。最后再用平直的滚杠进一步滚揉表面，使表面进一步提浆并调匀。然后挂线检查平整度，发现不符合之处应进一步处理刮平，直至平整度符合要求为止。

(7)安装真空机组

铺设吸垫前应先铺放尼龙布，尼龙布应比板面略小60～80mm。采用尼龙网格吸垫时应铺设网片，周边与尼龙布对齐，每网片间还应搭接20～30mm，最后铺上部吸罩，并接通接水桶。

(8)真空处理

对于处理不同的厚度的混凝土，采用不同的真空度，真空度选择根据表1采用。

在真空作业的初始阶段，采用的真空度不宜过高，可以从200mm汞柱开始。操作时真空度应逐渐增加，开机后3～5min内使真空度逐渐增大到要求值，以防止真空腔附近的混凝土拌和物表面过早形成密实层而发生脱水阻滞。当达到要求后，应使真空度保持稳定。结束吸水工作前，真空度应逐渐减弱，防止在混凝土内部留下出水通路，影响混凝土的密实度和平整度。

表1混凝土处理厚度与真空度的关系

混凝土处理厚度/mm	20	22	24	26	28	30
							真空度/mm汞柱	511～534	535～564	565～594	595～624	625～654	655～684

真空脱水时间按表2确定。

表2真空脱水时间

当脱水达到规定时间要求后或已超出规定脱水量(脱水率控制在10％～15％之间)后，在吸垫四周位置要略微掀起10～20mm，继续抽吸10～15s，以脱尽作业表面及管路中余水。

真空处理10～12min后暂停抽真空，接着进行15s左右的短暂振动，然后再抽真空。如此重复进行。

(9)表面抹面压光

经真空处理后的混凝土表面比较密实、干硬，可以立即进行机械抹光，

(10)压纹

抹光后，混凝土静置1～2h后可进行压纹。

(11)切缝

切缝时间一般在浇筑后的3h左右，最迟切缝时间按3确定。

表3最迟切缝时间

昼夜平均气温(℃)	5	10	15	20	25	＞30
							最迟切缝时间(h)	48～60	28～36	18～24	12～25	8～11	5～7

(12)灌缝

灌缝时沥青宜比板面浅1mm并不能溢出。

(13)养护

在压纹后12h即可覆盖草垫浇水养生，养护期间保持混凝土处于湿润状态，养护不得少于7天，养护期间禁止施工人员进入。面层混凝土抗压强度达到5MPa后方准上人行走。

本发明中引气剂按重量比配制，固体引气剂∶氢氧化纳∶水＝1∶0.2∶30，先将氢氧化纳溶解于70℃～90℃水中，再将固体加气剂溶于氢氧化纳水溶液即可。引气剂按水泥重的0.003％掺入。

本发明对改善混凝土施工质量、缩短工程施工周期、简化现浇混凝土养护设施、减轻劳动强度、降低施工成本、提高路面耐久性等方面有明显的作用，具有显著的社会效益和经济效益。

本发明适用于市政、交通工程中混凝土道路，尤其适用于对强度和耐磨性要求高的混凝土道路。

附图说明

图1引气真空混凝土路面及施工工艺流程

具体实施方式

下面结合附图详细描述。

某道路工程全长13km，分三个标段，其中一个标段引气真空混凝土施工工艺，长度为4km，其他二个标段采用普通混凝土施工工艺。混凝土板厚为25cm，混凝土抗压强度为30MPa，抗折强度为4.5MPa，采用本发明提供的施工方法，真空吸水有效深度为30cm。

在混凝土浇筑后铺设气垫薄膜真空吸水装置，在真空泵产生的真空负压作用下，使混凝土产生挤压、密实、脱水作用。真空处理过程中，气垫薄膜凸头对混凝土产生挤压力，使混凝土表面细颗粒楔入附近的颗粒，导致颗粒排列更紧密。混凝土表面真空处理有利于消除吸附于水泥颗粒表面的气膜，促进水泥的润湿水化，使混凝土表面硬度提高。同时，当混凝土表面出现一定真空度后，有利于排出气泡、游离水和部分孔隙水，避免气泡、游离水和部分孔隙水在混凝土硬化蒸发后留下的孔隙降低了混凝土的密实度，提高了混凝土的物理力学性能。

在混凝土中掺用松香热聚物引气剂，使混凝土拌和物中形成大量均匀分散、互不连通、微细而又稳定的气泡，由于气泡能隔断混凝土中毛细管渗水通道，故能显著提高混凝土的抗渗性。此外，由于引气剂具有一定的减水作用，在坍落度和单位水泥用量相同的情况下，掺入引气剂可以减少单位用水量，从而增加了混凝土的密实性，提高了混凝土的耐久性。

施工步骤包括：

(1)放线找平

根据设计中线及给定的座标、相对位置和高程准确地测定线路的中线、标高及开挖边线。

在路旁设置临时水准点，以便在施工过程中复核路面标高。检查道路中线、路基边缘及纵横断面，对不符合设计要求部分应予整修。整修部分包括路床、路肩、边沟和边坡等项目。

(2)基层平整

路基的碾压采用10～16t碾压机，碾压是应顺车行方向从路边压至路中，开行速度为25～30m/min。并重叠碾压至平整坚实，轮迹相互搭接200mm为宜。在碾压机不能达到的路槽和检查井边缘，可用人工夯实。

路面范围内的管沟、涵洞回填土时，应先用人工分层夯实到500mm的高度(从管沟、涵洞顶部算起)，然后继续填土，使用碾压机压实。

碾压机每层夯实厚度不大于500mm，人工机械夯填每层夯实厚度不大于300mm。

车行道路基的压实密度应符合表4要求。

表4车行道路基的压实密度

填土高度(从路基底算起)	车行道路基的压实密度
		800mm内	95％
800～1500mm	90％～93％
		1500mm以下	85％～90％
0～40mm以内挖填	95％

(3)铺设无机料

无机料垫层施工应坚实、稳定，铺摊时应采用刮平机找平，并采用10～16t碾压机碾压4遍，无机料每层碾压厚度不大于300mm，基层完成后，应加强洒水养护。如有损坏应在浇筑混凝土板前采用相同材料修补压实，严禁用松散粒料填补。对加宽的基层，新旧部分的强度应一致。当日平均气温低于5℃时，不应施工。无机料养护时间应保证7d以上。

(4)支设模板

混凝土板按一个车道宽度来铺筑，因此板两边的模板正好沿车道线安装。边模采用钢模，高度与混凝土板厚度相等。模板顶面高度用水平仪校准，内侧涂刷肥皂液或废机油以便拆模。接缝位置在安装好的模板上做出标记。

为保证在缩缝位置分格线平直而且缝宽一致，缩缝模板采用成型槽钢，上部与路面平齐；用短钢筋进行固定至混凝土浇筑完毕。

(5)摊铺混凝土

混凝土混合料运送车辆到达摊铺地点后，直接倒入安装好的侧模路槽内，并用人工找补均匀，如混合料有离析现象，则用铁铲翻拌均匀。摊铺时不得抛撒，保持混合料的均匀性。松铺高度由试验确定，以路面高程符合设计为准。混合料摊铺到一半厚度时，整平后用插入式振捣器振捣一遍，然后继续加铺。

在一个规定连续浇注的区域内，浇注施工过程不得中断，也不得因拌合料干涩而加水。

(6)浇捣混凝土

摊铺好的混凝土混合料，应迅即用平板振捣器或插入式振捣器均匀的振捣。采用功率较小的平板振捣器，平板振捣器的有效深度一般为220mm左右。插入式振捣器主要用于振捣面板的边角部、窨井、进水口附近，以及安设钢筋的部位。

振捣混凝土混合料时首先用插入式振捣器在模板边缘角隅等平板振捣器振捣不到之处振一次，同一位置不宜少于20s。插入式振捣器移动间距不宜大于其作用半径的0.5倍，并应避免碰撞模板和钢筋。分二次摊铺的，振捣上层混凝土混合料时，插入式振捣器应插入下层混凝土混合料50mm，上层混凝土混合料的振捣必须在下层混凝土拌和物初凝之前完成。其次，再用平板振捣器全面振捣。振捣时应重叠100～200mm。同一位置振捣时，当水灰比小于0.45时，振捣时间不宜少于30s；水灰比大于0.45时，不宜少于15s，以不再冒气泡并泛出水泥浆为准。

混凝土全面振捣后，再用振动梁进一步拖拉振实并初步整平。振动梁往返拖拉2～3遍，使表面泛浆，并赶出气泡。振动梁移动的速度要缓慢而均匀，前进速度以1.2～1.5m/min为宜。对不平之处，应及时人工补填找平。补填时应用较细的混合料原浆，严禁用纯砂浆填补，振动梁行进时，不允许中途停留。牵引绳不可过短，以减少振动梁底部的倾斜，振动梁底面要保持平直，当弯曲超过2mm时应调查或更换，下班或不用时，要清洗干净，放在平整处(必要时将振动梁朝下搁放，以使其自行校正平直度)，不得暴晒或雨淋。

最后再用平直的滚杠进一步滚揉表面，使表面进一步提浆并调匀。然后挂线检查平整度，发现不符合之处应进一步处理刮平，直至平整度符合要求为止。

(7)安装真空机组

检查泵垫。打开真空泵机组水箱盖，向真空室和集水室注入清水，使水面与箱内管口相平或略高一些，调节搭扣松紧，盖严箱盖，用3～4mm厚橡胶板堵住进水口，检查泵的空载真空度，泵表位应大于650～700mmHg。此外，还要检查粘结剂和修补用品以及常用的修理工具是否齐全。

铺设吸垫。铺设吸垫前应先铺放尼龙布。要求布面拉平，少皱折，过长时可折叠放置，尼龙布应比板面略小60～80mm。安放时，应用小擦刷沿密封边轻轻扫一遍。开泵脱水的同时，再拉压一遍，以保证密封效果。吸垫的位置要放好，吸垫的密封带预留长度要适宜。吸垫的密封带预留过大，其超出部分的混凝土因脱水不良而呈潮湿状，吸垫下方的混凝土因水分被吸走而向内收缩，这种干湿交界处容易产生收缩裂缝，影响平整度。但如果预留太小或重叠，会造成密封不好，影响吸水效果。如采用尼龙网格吸垫时应铺设网片，周边与尼龙布对齐，每网片间还应搭接2～3cm，最后铺上部吸罩，并接通接水桶。

要铺设工作桥，避免真空操作人员在吸垫上面来回走动，从而损坏吸垫，并影响真空混凝土的平整度。

(8)真空处理

真空检测工艺包括：

1、开泵吸水5min内达不到规定真空度要求时，应立即查找漏气处进行补救。如使用密封带时，一般可略浇些水将密封边湿润，再轻轻扫压一下，如仍不见效，要采取修补或更换等措施。

2、真空处理过程中，要认真记录真空度、脱水时间与脱水量，并观察各处气垫薄膜内水流状况，若发现局部水分移动不畅，可间隔短暂地掀起邻近的密封边，借此渗入少量的空气，促使混凝土表层水分移动。

3、在真空处理的过程中要随时注意观察真空泵的真空度，若读数小于350mm汞柱，要检查各连接部位是否漏气。如没有漏气，说明混凝土振捣不密实，有较大的蜂窝或空洞，应立即停止真空作业。

真空度越高，吸水量越大，真空延续时间越短，混凝土越密实。真空度过低，总吸水量较少，真空时间延长，生产效率相应降低。真空度过大时水泥浆层很容易吸干形成薄壳，使毛细管堵塞，从而降低了脱水效果因此真空度过大，混凝土的吸水量不仅没有增加，反而有下降的趋势。对于处理不同的厚度的混凝土，可采用不同的真空度，真空度选择根据表1确定。

在真空作业的初始阶段，为保持排出通道，提高脱水效率，扩大作业的有效范围，采用的真空度不宜过高，可以从200mm汞柱开始。真空度突然升高，易产生弹簧状的假凝现象，故操作时，真空度应逐渐增加，开机后3～5min内使真空度逐渐增大到要求值，以防止真空腔附近的混凝土拌和物表面过早形成密实层而发生脱水阻滞，这在混凝土拌和物中及粉料或者细砂含量较多的情况下尤其注意。当达到要求后，应使真空度保持稳定。结束吸水工作前，真空度应逐渐减弱，防止在混凝土内部留下出水通路，影响混凝土的密实度和平整度。

混凝土真空作业时间的长短，与混凝土处理厚度、真空度、环境温度、水泥品种、水泥用量和水灰比等因素有关。混凝土处理厚度越大，需要的真空作业时间越长。混凝土施工的环境温度越低，真空作业的时间需要延长。真空脱水时间根据表2确定。

当脱水达到规定时间要求后或已超出规定脱水量(脱水率控制在10％～15％之间)后，在吸垫四周位置要略微掀起10～20mm，继续抽吸10～15s，以脱尽作业表面及管路中余水。

在真空处理时，混凝土的脱水过程有时出现阻滞，影响路面质量。可以采取短暂间歇振动的方法，消除了这种现象，即在真空处理10～12min后，暂停抽真空，接着进行15s左右的短暂振动，然后再抽真空。如此重复进行。按照这种方法，混凝土的早期强度将比非真空处理混凝土强度提高40％左右。

(9)表面抹面压光

经真空处理后的混凝土表面比较密实、干硬，可以立即进行机械抹光，抹光时，操机手要将真空处理后混凝土表面的局部凸凹研磨平整，直至出浆为止，对边角局部用人工压光收浆，以弥补机械抹光的不足。

(10)压纹

抹光后，混凝土静置1～2h后，当手指压混凝土表面不沾手时，即可进行压纹。压纹过早时，混凝土表面未凝固，容易粘掉表皮，使压纹高低不一；压纹过迟时，混凝土表面已硬化，压不出纹。压纹时用力要适度，速度要均匀。对于局部过湿处，若压纹深度不匀，应先抹平，待软硬合适后重压，或轻轻将凸出的地方压平即可。

(11)切缝

切缝时间一般在浇筑后的3h左右，此时真空混凝土强度已达到10～15MPa，切缝时刀片不会带起石子，且省力快速，若切缝时间过迟，混凝土的冷缩会导致混凝板开裂。最迟切缝时间根据表3确定。

在气温较高的夏季施工时，混凝土收缩很快，一台切缝机往往跟不上砼收缩的发展，故可采用跳跃式切割，先将板切成20～30m长的大块，然后再按4～5m小块进行切割。因切缝位置不当造成的横向裂缝，如裂缝与切缝之间的宽度小于20mm，则可将裂缝边切割整齐，将两缝间混凝土凿除60～80mm深，按胀缝的填缝办法作成假胀缝、真缩缝，不加传力杆填缝料比周围路面低2～3mm。

(12)灌缝

缝槽要保持干燥，缝槽如果潮湿，灌缝料与缝壁不能很好粘合，会导致雨水侵蚀基层。灌缝料选择30#沥青，灌缝前用铁丝钩清理缝槽，灌缝时沥青宜比板面浅1mm，不能溢出。

(13)养护

经真空处理后的混凝土早期强度增长快，因此早期养护很重要，在压纹后12h即可覆盖草垫浇水养生，养护期间保持混凝土处于湿润状态，养护不得少于7天，养护期间禁止施工人员进入。面层混凝土抗压强度达到5MPa后，方准上人行走。

冬季施工时，除调整配合比、减小水灰比、掺入防冻早强剂、对粗骨料与水加温外还在混凝土表面覆盖塑料布、草帘等保温层并定期测温。

引气剂采用PG-2型引气剂，引气剂按重量比配制，固体引气剂∶氢氧化纳∶水＝1∶0.2∶30，先将氢氧化纳溶解于70℃～90℃水中，再将固体加气剂溶于氢氧化纳水溶液即可。PG-2型引气剂按水泥重的0.003％掺入。

水灰比采用0.45～0.55，水泥用量比同样标号的普通混凝土降低8％，砂率比普通混凝土提高3％～5％。砂含泥量不大于3％，石采用碎石或卵石，石子粒径不大于40mm，含泥量不大于2％。

本实施例中真空脱水提高了混凝土早期强度，加快了模板周转率，模板周转率提高近一倍。真空混凝土可以采用坍落度较大的混凝土混合物，浇灌、摊铺及振动时问均可缩短，而且便于操作，减轻了劳动强度，改善了劳动环境。实现了立即抹光，保证了机械化流水作业。每班全部工序可由原来的16～24h缩短到9～12h完成。浇筑效率提高近一半。真空混凝土早期强度发展快，浇水养护时间可缩短近1/3，相应地降低了养护设施费。改善了混凝土表面质量。如减少了泌水、起壳、干缩裂纹、起粉等现象。因真空混凝土的强度发展快，所以开放交通和交付使用时间可较普通混凝土提前。经过核算，采用引气真空混凝土施工比普通混凝土施工降低工程造价16％左右，工期提前约50d。

Claims (7)

1、一种引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是包括以下步骤：

(1)放线找平

(2)基层平整

路基的碾压采用10～16t碾压机，碾压顺车行方向从路边压至路中，开行速度为25～30m/min。

(3)铺设无机料

无机料铺摊时采用刮平机找平，并采用10～16t碾压机碾压4遍，无机料每层碾压厚度不大于300mm，

(4)支设模板

(5)摊铺混凝土

混凝土混合料运送车辆到达摊铺地点后，直接倒入安装好的侧模路槽内，并用人工找补均匀。

(6)浇捣混凝土

摊铺好的混凝土混合料，应迅即用平板振捣器或插入式振捣器均匀的振捣。混凝土全面振捣后，再用振动梁进一步拖拉振实并初步整平。最后再用平直的滚杠进一步滚揉表面。

(7)安装真空机组

铺设吸垫前应先铺放尼龙布，尼龙布应比板面略小60～80mm。采用尼龙网格吸垫时应铺设网片，周边与尼龙布对齐，每网片间还应搭接20～30mm，最后铺上部吸罩，并接通接水桶。

(8)真空处理

在真空作业的初始阶段，采用的真空度不宜过高，可以从200mm汞柱开始。操作时真空度应逐渐增加，开机后3～5min内使真空度逐渐增大到要求值。当达到要求后，应使真空度保持稳定。结束吸水工作前，真空度应逐渐减弱。

(9)表面抹面压光

经真空处理后的混凝土表面可以立即进行机械抹光，

(10)压纹

抹光后，混凝土静置1～2h后可进行压纹。

(11)切缝

切缝时间在浇筑后的3h左右。

(12)灌缝

灌缝时沥青比板面浅1mm并不能溢出。

(13)养护

在压纹后12h即可覆盖草垫浇水养生，养护期间保持混凝土处于湿润状态，养护不得少于7天，养护期间禁止施工人员进入。面层混凝土抗压强度达到5MPa后方准上人行走。

2、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是引气剂按重量比配制，固体引气剂∶氢氧化纳∶水＝1∶0.2∶30，先将氢氧化纳溶解于70℃～90℃水中，再将固体加气剂溶于氢氧化纳水溶液即可。引气剂按水泥重的0.003％掺入。

3、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是：对于处理不同的厚度的混凝土，采用不同的真空度，真空度根据表1确定。

表1混凝土处理厚度与真空度的关系

  混凝土处理厚度/mm   20   22   24   26   28   30   真空度/mm汞柱   511～534   535～564   565～594   595～624   625～654   655～684

4、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是：真空脱水时间按表2确定。

表2真空脱水时间

5、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是：当脱水达到规定时间要求后或已超出规定脱水量(脱水率控制在10％～15％之间)后，在吸垫四周位置要略微掀起10～20mm，继续抽吸10～15s。

6、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是：真空处理10～12min后暂停抽真空，接着进行15s左右的短暂振动，然后再抽真空。

7、根据权利要求1或2所述的引气真空混凝土路面及施工方法，其特征是：最迟切缝时间按表3确定。

表3最迟切缝时间

  昼夜平均气温(℃)   5   10   15   20   25   ＞30   最迟切缝时间(h)   48～60   28～36   18～24   12～25   8～11   5～7

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