影响水泥砼路面平整度的因素及控制措施

仲丛闯

【摘 要】水泥混凝土路面属刚性路面，其路面平整度较难控制。在施工中影响路面平整度的因素较多，分别体现在原材料（如集料级配和材质）、混凝土配合比设计（水泥及水用量的大小对混凝土收缩及其品质的影响）、混凝土拌和、施工机械的选择和操作等方面。文章就水泥混凝土路面施工中影响平整度的这些因素作出了分析，并对在使用水泥混凝土滑模摊铺机施工时，如何提高其工作性能，保证路面平整度提出了一些建议。

【关键词】水泥砼路面平整度

1 概述

水泥砼路面属刚性路面，其路面平整度比沥青砼路面更难于控制。多年以来，因缺乏优良的施工设备和砼在成型后硬化过程中因材料因素的影响所造成的不均匀收缩而导致水泥砼平整度较差。故如何减小砼的不均匀收缩，提高水泥砼路面平整度已成为当今水泥砼路面施工技术中的一个重要课题。

2 原材料、砼配合比对砼收缩及路面平整度的影响及控制

2.1 原材料的影响及控制

⑴ 粗集料（碎石）

为了保证砼的施工和易性和砼中各组成间嵌锁质量。对砼中碎石的要求一般为：颗粒方正，针片状含量少，级配良好，粉尘少，且具备足够的坚固性。对水泥砼滑模摊铺机而言，为满足砼抗折强度和摊铺需要，要求碎石粒径不应大于30mm。

i 对高等级公路水泥砼路面用碎石集料，应采取将碎石筛分为5mm～15mm、15mm～25mm、25mm～31.5mm等单粒级集料，在施工砼配制中用各单粒级集料按连续（或间断）级配所要求的需用量进行掺配，以有效地控制砼组成，使砼在单位用水量和砂率不变的情况下，所配制混合料的和易性趋于稳定。

ii 低等级公路的水泥砼路面所使用粗集料采用5mm～40mm（或5mm～31.5mm）的碎石混合料时，在碎石的轧制中对小于5mm的颗粒（该部分颗粒只能算作为砂，且其中小于0.075mm的粉尘较多）均应予以剔除。否则将不易控制砂率，影响砼的工作性能，增大对路面平整度的控制难度。

⑵ 水泥

水泥砼路面用水泥的标号和品种应根据路面交通等级所要求的抗折强度和满足施工需

要的性能来选择。对由不同厂家生产的同强度等级水泥而言，因各厂家的生产配方不一致，其水泥水化热、收缩率都不相同。故在施工中禁止混合使用。而同品牌不同批次的水泥，将可能因水泥生产时的配料偏差而造成水泥水化热、收缩率不一致，故在使用中应做到对各批次水泥依次存堆，并按生产时间的先后逐一使用。

2.2 配合比对砼收缩及平整度的影响及控制

⑴ 集浆比（集料与水泥浆绝对体积之比）

砼中水泥浆愈多，拌和物的流动性愈大，一方面不利于施工整平，另一方面砼单位用水量增大，由砼水灰比要求水泥的用量也将随之增大，此时将增大砼收缩率，降低其耐久性，增加砼成本。因此在砼配合比时，应在满足砼强度、耐久性和工作性能的前提下采用较大的集浆比（即较少的水泥用量）。

⑵ 水灰比

在砼中其它组成成分一定的情况下，砼的水灰比将直接影响砼混合料的强度、和易性和砼收缩。水灰比增大时，砼收缩增大，强度相应降低；反之则砼收缩减少、强度相应提高。故在满足砼施工需要的情况下，添加适量的减水剂降低砼水灰比，并在施工中严格控制砼用水量，以控制砼的收缩和不均匀收缩。例如，在使用滑模摊铺机施工时，要求施工高速和一级公路时砼水灰比不大于0.44，施工二、三级公路时的砼水灰比不大于0.48，而在四川广渝路、遂回路等高速公路的水泥砼路面施工中，采用的砼水灰比控制在0.37～0.40间。

在实际施工中砼水灰比可在表观上反应为砼混合料坍落度的大小。坍落度随砼混合料拌和到成型的时间、运输及环境因素（温度、湿度、风速）的影响而变化，故在施工期间，应经常测定砼混合料在拌和后及成型前的坍落度，并以砼成型前的坍落度为控制依据，在减少砼混合料离析的前提下，根据上述影响因素适时调整砼混合料的拌和用水量，以达到砼成型硬化后均匀收缩的目的，减少其对平整度的影响。

⑶ 砂率

砂率的选用与调整是水泥砼配合比设计中的重要内容，其大小直接影响到砼的和易性。砂率适中，砼混合料的“棍度”、“含砂情况”、“粘聚性”和“析水情况”均良好，才会有优良的粘聚性和保水性。在水泥浆用量一定的条件下，砂率偏大会令砼拌和物显得干稠、流动性小，砂率过小则不但会使砼拌和物流动性降低，更严重的是降低了砼拌和物的粘聚性和保水性，使砼显得粗涩、粗骨料离析、水泥浆流失，甚至出现溃散等现象。由此可见，砂率过大、过小都将直接影响砼和易性，从而影响施工，降低铺筑平整度。因此在实际施工中宜选用适宜的砂率，使砼具有良好的和易性，便于施工并保证平整度。下表是在使用滑模摊铺机施工时，砼的砂率同砂的细度模数以及和不同粗集料种类之间的关系。

3 砼拌和的影响及控制

3.1 砼拌和时间

在水泥砼配合比一定的情况下，混合料拌和时间的长短对混合料质量有显著地影响，拌和时间过短则砼混合料颗粒松散、粗涩，影响砼强度和施工平整度；拌和时间过长则使砼混合料过稠、流动性增大、易产生离析，影响结构强度和施工整平。从经济性和工作效率出发，应根据砼的粘聚性、均质性和强度稳定性确定其最短搅拌时间。其中，单立轴式和双卧轴式搅拌机在原材料到齐后的纯拌和时间不得短于35s，而连续式搅拌楼（双锅拌和）的最短搅拌时间不得低于40s。

⑴ 拌和前取料

i 细集料（砂）

由于路面用砂在露天堆放，砂的含水量易受气候的影响而产生变化，虽然有一些用计算机控制的搅拌机上安装有砂的湿度感应器，但该设备在使用过程中容易因吸附砂而引起测量偏差。故施工中应坚持在每次作业前对砂堆分层（根据作者经验可按以堆高80cm处为界进行分层）测定砂含水量换算施工配合比，在施工中取上层砂凿装，以便于控制砂率和砼单位用水量。避免因砂率和单位用水量不一致而产生砼不均匀收缩，影响平整度。

ii 粗集料（碎石）

在碎石堆放中其含水量对配合比的影响相对较小，但也须参与施工配合比的换算。且在夏季高温时还应采用洒水降温的方法进行预处理，以防止其过多地吸走混合料水分而损失坍落度，甚至造成干品砼。

4 全机械化施工是提高水泥砼路面结构质量和路面平整度的重要手段

水泥砼路面的施工经过了人工、半机械化、机械化以及采用滑模式摊铺机施工的全机械化等四种施工方式。其中用滑模摊铺机铺筑的砼从混合料卸料到砼振捣、找平成型一次铺成，提高了砼铺筑效率。且从砼拌和到成型在时间上的减少，砼路面密实度、平整度以及施工的连续性和铺筑速度都是其他三种施工方式所不能比拟的。该种设备特别适合于高等级水泥砼路面和机场砼的施工。

滑模摊铺机的工作装置由主机、行走装置、传感和升降系统、进料仓、螺旋布料器、振捣系统、夯实杆、侧模和挤压模、自动抹平器、打传力杆装置等部分构成。在摊铺机工作时由各部分装置随着摊铺机机身的行走而连续、共同地工作，使砼路面从混合料卸料到砼成型、找平一次性完成。

滑模摊铺机施工要求砼混合料具有良好的工作性能，同时也要求确保自身的机械精度，这样方可使砼路面的平整度得到更大提高。

4.1 防止砼混合料离析

砼混合料在搅拌站的出料、自卸汽车运输及卸料过程中都将产生不同程度的离析。其主要表现在混合料中砂浆分布不均匀、砂浆与石子分离、水泥浆上浮。解决办法是：①采用合适的砼配合比；②适宜的搅拌时间；③尽量保持运输道路的平整；④在摊铺机前布置布料机，对砼进行再拌和；⑤摊铺机自身的螺旋布料器也有再拌和的作用。

4.2 控制拉线精度

滑模摊铺机施工路面的平面位置、高程、横坡度及路纵面平顺度均由机侧传感器通过对拉线的感应来控制。故拉线精度对摊铺路面的精度、平整度影响很大。在实际施工时，拉线托架应安装牢固不松动，拉线测量要严防出错，挂线后应随时注意贴线检查，看是否有肉眼所能看出的不顺适，若有则立即纠正。架设好的拉线应严禁碰撞，并在摊铺过程中随时观察其与传感器的工作情况，及时纠正以确保拉线精度。

4.3 调整好挤压模的仰角和平整度

挤压模的不平整将直接影响路面的横向平整度。因挤压模属拼装式模板，在安装时应将其底板调校整平。同时为保证其对路面有足够压力和形成完好的砼表面，应由模尾部向摊铺机前进方向调整出2%左右的仰斜角度，且保持模板尾部线型同砼路面横坡相一致。在使用过程中加强观察，定期检校。

4.4 摊铺过程中的工作暂停将影响路面的纵向平整度

由于刚铺筑成的砼尚处于柔性状态，摊铺中的暂停将因挤压模对砼的挤压力作用而导致挤压模下砼路面标高降低，此种情况对砼路面的纵向平整度影响较大。故在施工过程中应尽量调整好砼拌和、运输、卸料能力及摊铺机的摊铺速度并使之相互适应，保证摊铺机的正常工作和机前砼混合料供应连续不断，尽量避免停机。对不可避免的停机，也可采取措施使路面纵向平整度得到一定补偿，即：①紧接在挤压模后工作的自动抹平板沿路面纵向长3.6米，其前后左右往复抹平可使砼路面平整度得到一定补偿；②坍落度较小的砼抗挤压变形能力较强，因此在施工中应根据温度、湿度、运输、运距及拌和至成型时间等各方面因素的影响，使砼混合料在摊铺前的坍落度控制在20mm～30mm范围内，以增强砼抗变形能力。

4.5 调校、控制自动抹平器精度

使悬挂自动抹平器的横梁与挤压模尾部调试平行后，①调平抹平板的底部并使其沿路纵向的前后板端向上微翘10mm～15mm以保证板底有足够的进浆角，避免板工作时过多推移砼表面形成凹坑影响平整度；②调校好抹平板压力，压力过大将会使砼表面产生较大变形，过小则影响路面找平效果。

4.6 防止摊铺机履带陡然升降

滑模摊铺机的摊铺高度是通过传感器感应拉线后，将信息反馈到控制系统，并由控制系统自动指令四个（或三个）履带支承柱升降的工作来控制的。整个工作要经过一个短暂的时间过程。履带的陡升、陡降将会使挤压模在短时间内不能根据工作指令及时完成升降工作而导致砼表面发生变形。故应保持摊铺机履带行走部位的下部支承（即路面基层）有较好的平整度和足够的承载能力，避免因履带的颠簸影响路面平整度。

5 抗滑构造施工对平整度的影响

横向抗滑构造的施工方法主要有压纹、拉纹、刻纹等三种。其中因刻纹工作是在砼硬化并达到一定强度后进行的，故其对路面平整度基本无影响。而压纹方法对平整度影响最大，拉纹次之。

压纹方法是通过滚轴在砼表面的推拉成纹形成抗滑构造，在滚轴工作的过程中将对砼表面产生挤压而导致表面局部拥包，影响路面平整度。

在高等级水泥砼路面施工中宜采用刻纹和拉纹方法施工。

6 结语

一直以来，水泥砼路面的平整度比沥青砼路面要难于控制。这就要求要从路面原材料的选用和制取、砼配合比设计以及优良的成套设备和强有力的路面施工技术方法、措施等方面工作出发，认真掌握水泥砼路面施工的各个环节，不断总结经验，使水泥砼路面的平整度得到更大的提高。