露石水泥混凝土表面特性分析

2022-09-10

露石水泥混凝土路面其英文名Exposed aggreg-ate cement concrete pavement (EACCP) , 作为一种新型的路面结构形式, 在20世纪90年代初由荷兰、比利时、英国等国家开始进行研究和应用。露石水泥混凝土路面有良好的路用性能, 除了具有普通水泥混凝土路面承载力高、稳定性好、耐久性好等特点外, 其在抗滑性能、降噪性能、防眩性能、排水性能等方面更为突出。本文主要对露石水泥混凝土表面特性进行分析, 并对施工工艺要点进行了阐述。

1 露石水泥混凝土路面的原理

露石水泥混凝土路面顾名思义就是粗集料外露的路面。其原理是水泥混凝土面层铺筑整修后, 喷洒露石剂 (即缓凝剂) 对混凝土表面进行化学处理, 使表面2 m m~3 m m的水泥砂浆在一定时间内不凝结硬化, 但不影响主体混凝土的凝结硬化, 当主体混凝土达到一定强度后, 再刷除掉表面粗集料颗粒间的砂浆, 露出高度1 m m~2mm、均匀分布的粗集料, 形成粗集料外露的路表面。

2 抗滑性能分析

就路面表面特性而言, 影响路面抗滑能力的主要是路表面排水性能、细构造和粗构造[1]。

露石水泥混凝土路面由于除去表面的砂浆, 粗集料外露, 因此, 具有较大的粗构造。一般说来表面粗糙度愈大, 抗滑性能愈好。公路水泥混凝土路面设计规范 (JTG D40-2004) 规定:混凝土路面的抗滑能力以构造深度 (TD) 为指标。同时, 摩擦系数常常也被作为抗滑能力的评价指标。露石水泥混凝土路面的构造深度和摩擦系数比普通水泥混凝土路面的相对较高, 具有较好的宏观构造和表面构造。露石水泥混凝土路面丰富的粗构造为排除雨天的路表水提供了通路, 防止车辆高速行驶时产生水漂、溅水及喷雾现象, 确保行车安全。

3 降噪性能分析

就路表面而言, 影响轮胎-路表面噪声产生的声学特性有两个方面:表面构造和声阻抗 (或声吸收) [1]。

普通水泥混凝土路面由于刚度较大、纵向及横向接缝的存在等导致减震缓冲效果较差, 车辆振动较大, 容易产生较大的噪声, 影响路面行驶的舒适性。露石水泥混凝土之所以能够降低噪声, 原因就在于粗集料外露, 这种凹凸的路面, 有效降低了空气泵吸和轮胎振动产生的噪声, 有利于声波在空隙中自行消散。研究表明, 在车速为80km/h的情况下, 露石水泥混凝土路面的噪声特性水平比旧混凝土路面降低7dB (A) , 而比采用纵向构造的新混凝土表面低2.5dB (A) , 因而外露集料降低噪声的效果以同多孔沥青路面相媲美。正是因为露石水泥混凝土路面具有良好降低噪声的性能, 欧洲国家也把露石混凝土称为“悄声混凝土”、“低噪音混凝土”, 其应用前景广阔。

4 防眩性能分析

通常沥青路面称为“黑色路面”, 而水泥混凝土路面称为“白色路面”。当光线照射在水泥混凝土路面上时, 会发生强烈的反射现象。尤其是夏季阳光强烈的时候, 驾驶员长时间行驶在水泥混凝土路面上容易引起视觉疲劳, 对安全行驶是非常不利的。“黑色”沥青路面在反光、防眩性能方面要优于水泥混凝土路面。而露石水泥混凝土路面基于其独特的路面构造, 防眩性能比普通水泥混凝土路面有很大改善。

就路面而言, 路面构造对路面的反光性能有一定的影响。露石水泥混凝土路面的防眩性能主要是由于外露集料形成的漫反射和集料本身的颜色。露石水泥混凝土路表面由于集料的外露形成粗糙表面, 当光线射到路面时形成漫反射, 从而降低了光的发射强度;通过测定不同路面的反光系数可以评定不同路面的反光性能。反光系数越小, 路表面防眩性能越好。其中集料本身的颜色对露石混凝土表面的反光系数影响是比较大的, 因此可以选择深色集料来提高路面的防眩性能。

5 施工工艺

5.1 施工工艺流程

5.2 施工工艺要点

(1) 材料选择。露石水泥混凝土路面对水泥的品种没有特殊的要求, 优先选用道路硅酸盐水泥, 提高水泥砂浆对集料的粘结强度, 避免碎石颗粒的剥落;粗集料除了具有普通混凝土所要求的技术指标外, 优先选用磨光值高、耐磨性好的集料, 有利于长期保持抗滑性能;不同的集料颜色会产生不同的路面效果, 影响路面的反光性能, 因此集料颜色也是综合设计要考虑的要素之一, 在条件允许的情况下, 优先选用能形成路表光线柔和、路面颜色赏心悦目的碎石, 提高路面行车的舒适性。砂的细度模数不宜小于2.5, 其硅质砂或石英砂的含量不宜低于25%;露石剂即是缓凝剂, 主要是延缓路表薄层水泥的硬化速度, 起到缓凝的作用。

(2) 确定露石剂量。

露石剂在混凝土表面的渗透深度是露石工艺关键问题之一, 如果渗透深度过大, 石料在混凝土表面的稳定性将受到影响;如果渗透深度过浅, 得不到理想的抗滑、减噪效果。露石水泥混凝土路面的适宜露石深度为1.5mm±0.25mm, 水泥混凝土路面露石剂的适宜用量250g/m2~300g/m2。

(3) 露石剂喷洒时间。

从混凝土表面抹面结束后到开始喷洒露石剂之间所需等待的时间即露石剂喷洒时间。气温、阳光、空气湿度、风速是影响喷洒时间的重要因素。一般在表面水膜消失后, 在水泥混凝土表面即可喷洒露石剂。如果喷洒时间过早, 由于表面水膜的存在, 露石剂将会沿路拱横坡流动, 造成露石剂量分布不均匀, 甚至会沿路拱坡度而流失, 会严重影响露石效果。其次表面水降低露石剂的浓度, 即降低渗透深度, 从而影响露石效果。如果喷洒过晚, 混凝土表面已凝结硬化, 露石剂难以渗透, 无法保证露石效果。

(4) 露石混凝土刷洗时间。

露石水泥混凝土刷洗时间控制是否适宜, 是露石水泥混凝土施工工艺的关键。表层水泥砂浆刷洗的太早, 主体混凝土强度不足, 粘结力不够, 处理时会造成表面集料的剥落, 形成坑槽, 使路面平整度下降, 路面施工质量和使用性能大幅下降;刷洗的太晚, 混凝土泥浆的凝结硬化会增加处理难度, 不能行成良好的路面纹理, 甚至露不出粗集料。

在进行大面积刷洗前, 可进行小面积试刷洗。在喷洒露石剂、覆盖塑料膜进行养生后, 当主体混凝土已达到一定强度, 而混凝土表面1.5mm~3.0mm厚度内的砂浆未硬化, 同时, 混凝土表面刷除或冲洗时, 石料不脱落, 最佳集料外露高度为1.5mm。如果小面积试刷洗达到上述效果, 则可以进行大面积刷洗。

(5) 养生。

露石处理后的养护主要是是保持混凝土湿润, 并尽可能的使之接近饱和, 为混凝土进一步凝结硬化反应提供足够的水分, 同时防止混凝土中水分蒸发或风干过快而产生缩裂。充分养护对优质混凝土是十分必要的, 它不仅影响混凝土的强度, 也影响混凝土的耐久性。