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露石混凝土路面技術及施工設備應用

放大字體  縮小字體 發布日期:2008-08-25  來源:中國混凝土網  作者:長沙中聯重工科技發展股份有限公司
核心提示:露石混凝土路面技術及施工設備應用
  1、露石混凝土路面

  露石混凝土路面(Exposed-Aggregate Cement Concrete Pavement,簡稱EACCP),也稱“悄聲混凝土路面”(Whisper Concrete Pavement)技術,是一種將面層混凝土中的粗集料外露,形成粗糙表面路面的方法。通過這種技術所形成的露石水泥混凝土路面,具有隨機凸起集料的表面,使聲波和壓力波在輪胎花紋下的空隙中自行消散,從而降低了噪聲。與傳統混凝土路面相比,該路面還具有抗滑性好、表面排水性強、反光系數小等優良特性。它的出現拓寬了水泥混凝土路面的應用范圍,為我們提供了一種新型優質道路路面的修筑方法,被歐美國家譽為頗具應用前景的混凝土路面。

  露石混凝土路面技術的原理是在面層水泥混凝土混合料鋪筑完成后,噴灑露石劑并覆蓋塑料膜養生,通過露石劑作用對水泥混凝土表面層進行化學處理,延緩表面一定厚度水泥砂漿的凝結,當主體混凝土達到一定強度后,刷洗其表面進行表面除漿,露出均勻分布的粗集料。國內外試驗研究表明,集料、配合比、露石劑的選擇以及適宜的施工工藝都是成功運用該項技術的重要因素,其中集料的粒徑越小,噪聲就越低。路面的最佳紋理深度,即集料的外露高度大約為1.5mm。從降噪角度考慮,表面層的骨料一般應小于10 mm ,粒徑4~6 mm 為最好。但另一方面, 集料粒徑過小容易脫落,因此粒徑又不能太小。石料要求有棱角、質地堅硬、潔凈等,石料磨光值為65,以長時間維持良好的抗滑性能。
  2、露石混凝土路面技術研究與應用

  在歐洲,環保一直是一個重要議題。早在上世紀70年代,許多歐洲國家就已經開始研究減小道路噪音的方法。1980年,比利時的道路承包商ROBUCO申請了露石混凝土路面處理技術的專利,并開始運用于道路的建設,取得明顯的降噪、抗滑效果。隨后該項技術的研究應用在歐洲、美國、澳大利亞等國家鋪開,目前該項技術已經在比利時、奧地利、德國、荷蘭等歐洲國家得到廣泛的應用。
  3、露石混凝土路面的典型結構及施工設備

  目前修筑的露石混凝土路面,有單層結構,也有雙層結構,其中以雙層路面為多,是露石混凝土路面的典型結構。在奧地利,其露石混凝土路面的底層為質量較差的原集料或再生料,厚21cm,頂層為4cm厚的高質量耐磨集料,表面形成露石紋理。這種結構具有良好的摩擦性,噪音小,節省集料,歐洲其他國家的雙層結構的露石混凝土路面基本上與奧地利的類似。 

  根據雙層結構露石混凝土路面工藝,其主要施工步驟是:鋪筑下層混凝土→上層混凝土鋪筑→噴灑露石劑→覆蓋塑料膜養生→刷洗形成露石表面→第二次養生。

  下層和上層混凝土的攤鋪采用“濕接濕”鋪筑,即在攤鋪的下層混凝土還未凝結硬化時,即鋪筑表層混凝土。以保證兩層間完全粘接。相應的主要施工設備為混凝土攪拌設備、攤鋪設備、露石劑噴灑設備以及露石表面刷洗設備。在奧地利、德國等歐洲國家,上述路面的施工已經全部實現了機械化。其施工配套設備簡述如下。

  混凝土攪拌設備:

  在奧地利,產量200m3/h的連續式攪拌站常在露石混凝土路面的工程中使用,而在德國,現有高速公路的混凝土翻修的工期通常很短,超過工期,對承包商的懲罰非常嚴厲。對于這樣一個工程,混凝土需求量為3000m3/d,因此產量100-300m3/h的間歇式攪拌站和產量高達300m3/h的連續式攪拌站都是常用設備。

  路面攤鋪機設備:

  雙層結構露石混凝土路面的攤鋪既可同時采用兩臺滑模攤鋪機,也可使用一臺雙層攤鋪機完成。使用雙層攤鋪機在經濟上的優點如下:

 ?。?)可以方便地從攤鋪機前面提供第一層和第二層所需的混凝土。同時不會妨礙相鄰車道的交通;

  (2)與使用兩臺機器相比,采用雙層攤鋪所需的運行費用明顯要低;也可以減少設備投資經費及所需操作人員。同時,操作一臺機器比協調兩臺機器更容易。 

 ?。?)避免了使用兩臺機器時兩種集料可能出現的混淆以及分層問題。

  目前德國Wirtgen公司和美國Gomaco公司都開發了大型雙層水泥混凝土攤鋪機,并在露石混凝土路面施工中得到運用。

  Wirtgen的SP1600和SP1500L可以分上下兩層“濕對濕”同步攤鋪兩種不同配合比、不同厚度的水泥混凝土路面。前半部分鋪底層的常規水泥混凝土,這部分材料由卡車卸在正前方;后半部分在其表面再加鋪單一粒徑“露石面層”,這部分材料由水泥混凝土攪拌罐車從攤鋪機側前方料斗經傳送帶供應。Gomaco的GP-4000在原理上與前述設備基本類似,這兩種設備都可配置整平、抹平裝置或振動梁,形成所需的面層紋理。

  露石劑噴灑養生設備:

  露石劑噴灑設備緊跟在攤鋪機后面,以便在攤鋪后立即進行噴灑,對混凝土路面進行養生。Wirtgen的TCM系列,Gomaco的T/C系列均可進行養生施工。

  露石表面刷洗設備:

  當混凝土路面達到一定強度后,使用表面刷洗設備除掉表面砂漿,形成露石路面。這種設備具有足夠的動力保證刷頭的旋轉速度,從而去掉路面砂漿,同時還具有除塵和灰塵收集功能。其輪胎花紋淺,氣壓低,有一定的寬度以避免破壞路面。

  二次養生設備:

  在形成露石混凝土表面后一小時內,必須對整個路表面和側面均勻噴灑養生劑進行二次養生。

  4、露石混凝土路面在我國的應用前景及面臨的問題

  經過多年的研究和運用,露石混凝土路面的降噪性、抗滑性、耐久性不斷改善,施工工藝日臻成熟并形成了整套機械化施工設備,露石混凝土路面技術在國外眾多國家獲得廣泛應用。國內目前有關研究同樣證明了這種路面技術的先進性。對于雙層結構的露石混凝土路面,由于底層結構可以使用質量較差的集料或路面再生料,優質的集料只需供應上面層,因而與單層結構相比更具有經濟性和環保性。從長遠的觀點分析,隨著我國對節約型經濟建設要求的進一步落實,這種路面將越來越凸顯其潛在的應用前景。

  首先,我國擁有得天獨厚的水泥資源,因此在現有的公路和城市道路路面中,水泥混凝土路面占有相當大的比例,隨著近年來我國大型滑模攤鋪機的運用、《公路水泥混凝土路面施工技術規范》的編制以及對水泥路面養護新技術研究的深入,我國的水泥混凝土路面修筑技術不斷提高,水泥混凝土路面的占比呈上升趨勢。來自國家交通部《2007年公路水路交通行業發展統計公報》的統計顯示:截止2007年底,我國有鋪裝路面125.03萬公里,其中水泥混凝土路面84.88萬公里,占有鋪裝路面的67.89%,而從2006年到2004年,其比例分別為64.87%、57.56%、58.22%。在今后的路面修建中,水泥混凝土路面將扮演越來越重要的角色。

  其次,當前國際原油價格長期高位運行,瀝青價格同比快速上升。2007年普通重交通瀝青價格由2005年的2000元/噸上升至4200元/噸,改性瀝青為5200元/噸,快速上升的成本使瀝青路面的公路建設受到極大的沖擊,而水泥混凝土路面的成本優勢得到進一步顯現。

  第三,噪聲大是水泥混凝土路面普遍存在的技術和質量難題之一。目前道路交通噪聲,特別是人口密集區、臨近城市的快速干線、隧道內的交通噪聲已成為環境噪聲污染的重要來源。經各國的研究證明,道路的表面特征是影響路面噪聲的主要因素,所以通過改善水泥混凝土路面結構的方法來降低路面噪聲是一種行之有效的方法。而露石混凝土路面為我國提供了一種低噪聲優質路面,將徹底改變水泥混凝土路面高噪聲現象。

  第四,從露石混凝土路面的發展歷史分析,在奧地利等歐洲國家,水泥混凝土路面同樣經歷了被視為費用高、噪聲大、維修難的路面而陷于低速發展的過程,而露石混凝土路面的高性能以及相應技術的發展成為推動水泥混凝土路面技術發展的動力之一。這一發展歷程對我國處于起步階段的露石混凝土路面技術研究具有明顯的借鑒作用。

  不過,目前我國露石混凝土路面的推廣仍然存在一些問題,從而制約了它的發展。其一,國內只做了少量嘗試性鋪筑,缺乏系統深入的研究,無法為道路建設承包商提供成熟的設計、工藝以及施工設備;其二,施工費用較高。與傳統混凝土路面施工相比,費用增加主要體現在兩方面:增加一套混凝土攪拌站的購置、運行、占地、運輸、油耗以及人工費用;增加一臺攤鋪機或雙層攤鋪機的購置、維護、油耗、運行以及人工費用。1993年,美國密歇根州在底特律市區的主要超速干道I75上進行了雙層結構露石混凝土路面試驗,根據美國的報告,雙層結構露石混凝土路面的造價幾乎是同一工程傳統混凝土路面的兩倍。盡管該項技術具有良好的應用前景,同時若承包商在底層使用低廉的混凝土,其節省的費用可以彌補添加設備、人工等造成的多余費用,但總的建造成本仍有可能增加。在國內,機械化施工技術及配套機具仍不完善,主要的施工設備滑模攤鋪機絕大部分仍從國外進口,造成了購置和使用成本偏高,加之國內對舊有路面的再生沒有實施強制性的要求,因而在現階段還無法完全體現露石混凝土路面的優勢。
 
 
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