一种混凝土路面的减阻施工方法技术

一种混凝土路面的减阻施工方法，以提高三轴式摊铺整平机施工效率目标，建立了施工阻力与混凝土屈服剪应力、路面表面提浆厚度与混凝土黏度系数的关系，进而用于优化三轴摊铺整平机的设计、三轴摊铺混凝土混合料组成设计和三轴摊铺整平施工工艺。通过本发明专利技术的方法，优化的混凝土混合料屈服值和粘度系数均有明显降低，施工阻力降低10％～50％；较普通三轴摊铺混合料的松铺系数1.15～1.25有明显降低，可减少振动遍数，提高混凝土密实度，控制表面提浆厚度和砂浆质量，具有明显提高施工效率，提升路面匀质性、平整度、耐磨性和抗滑性的效果。

A Drag Reduction Construction Method for Concrete Pavement

A drag reduction construction method for concrete pavement is proposed to improve the construction efficiency of triaxial paver leveler. The relationship between construction resistance and yield shear stress of concrete, thickness of surface grouting and concrete viscosity coefficient is established. The method can be used to optimize the design of triaxial paver leveler and the composition of triaxial paver concrete mixture. Design and three-axis paving leveling construction technology. By the method of the present invention, the yield value and viscosity coefficient of the optimized concrete mixture are obviously reduced, the construction resistance is reduced by 10%-50%, the loose paving coefficient is obviously reduced by 1.15-1.25 compared with the common triaxial paving mixture, the vibration times are reduced, the compactness of concrete is improved, the thickness of surface mortar and the quality of mortar are controlled. It has obvious effect of improving construction efficiency, homogeneity, smoothness, wear resistance and skid resistance of pavement.

【技术实现步骤摘要】
一种混凝土路面的减阻施工方法
本专利技术属于混凝土路面施工
，具体涉及一种混凝土路面的减阻施工方法。
技术介绍
机制砂在水泥混凝土路面中的应用已成为必然趋势，其中，水泥混凝土路面三轴式摊铺整平施工工艺已成为山区高速公路桥面铺装、隧道路面和各等级公路水泥混凝土路面的标准工艺，这种工艺用于天然砂混凝土路面已有成熟经验，取得良好的技术经济效果。但是，对于机制砂混凝土，由于机制砂的棱角性和石粉含量影响，显著增加混凝土的塑性强度，从而增大混凝土施工阻力。机制砂水泥混凝土路面三轴摊铺整平过程中，需要多次振动提浆，容易将石粉提到路表面，造成混凝土离析和表面泌水，大大降低路面平整度、耐磨性和抗滑性。目前，机制砂混凝土在水泥混凝土路面中的应用仍受到严格限制，已有的三轴式摊铺施工整平工艺无法生产出满意的机制砂水泥混凝土路面。对于大厚度和宽幅摊铺的水泥混凝土路面，施工阻力更大，路面使用功能下降更多。梁军林等提出了低阻力路面混凝土的概念，并用于大厚度水泥混凝土路面铺筑，取得了明显效果。对于机制砂水泥混凝土路面，克服三轴式摊铺施工阻力，提高水泥混凝土路面的使用性能，尚没有系统的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混凝土路面的减阻施工方法，降低机制砂混凝土路面三轴摊铺整平过程的施工阻力，提高机制砂水泥混凝土路面的平整度、耐磨性和抗滑性。本专利技术采取的技术方案是：一种混凝土路面的减阻施工方法，包括机制砂混凝土路面三轴摊铺整平施工阻力控制、低阻力机制砂混凝土性能与组成设计、低阻力机制砂混凝土路面三轴式摊铺整平施工工艺优化三方面的内容，按以下步骤进行：步骤一：以三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力为控制目标，计算出混凝土允许的最大屈服剪应力，同时根据混凝土路面提浆厚度控制要求，计算出允许的粘度系数1-1三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力，由三轴式摊铺整平机振动一遍的最大摊铺和整平作用力确定，摊铺整平作用力为：F＝nfqB(1)其中，F为三轴摊铺整平机作业时的向前驱动力(kN)，要求其不小于2kN；n为驱动轴的轴数(根)；f为驱动轴与模板顶之间的接触摩擦系数；q为每根轴每延米的重量(kN/m)；B为摊铺机总宽度(m)；所述的混凝土允许最大屈服剪应力，计算公式为：其中，τy为混合料的屈服剪应力(kPa)；b为一次摊铺路面宽度(m)；a为振动轴沉入混凝土中的接触弧长度(m)，其计算公式为：式中，R为振动轴的半径(m)，h为振动轴的沉入值(m)；常用三轴摊铺整平机驱动轴数为2根，每根轴重为(0.50～0.75)kN/m，混合料沉入值为(10～30)mm时，摊铺宽度b≤4.5m，要求τy≤2kPa；摊铺宽度b＝5.0～9.0m时，要求τy≤1kPa；1-2根据混凝土路面表面提浆厚度控制要求计算允许的黏度系数，计算公式为：其中，umax为颗粒的最大移动距离(m)；d为颗粒直径(m)；g为重力加速度(m/s2)；ρg为颗粒的表观密度(kg/m3)；ρ为混凝土混合料的表观密度(kg/m3)；A为振动轴的振幅(m)；ω为振动轴的角频率(Hz)；t为持续振动时间(s)；η为混合料的黏度系数(Pa·s)；步骤二：根据屈服剪应力以及粘度系数与混凝土的各组成参数的关系，设计并配制低阻力机制砂混凝土2-1所述的屈服剪应力与混凝土的各组成参数的关系，用公式(5)进行表示：式(5)中，τy为混凝土屈服剪应力(kPa)；SV为每立方米混凝土中全部固体颗粒的体积浓度(以小数表示)；VF为每立方米混凝土中0.075mm以下的对屈服剪应力有贡献的颗粒体积含量(以小数表示)，包括石粉、掺合料和未水化水泥颗粒；H1为经验常数，取值为：H1＝1.0×10-4kPa·mm3；τ0为与排斥力及外加剂有关的剪应力参数；λ为颗粒的线性浓度，根据颗粒的体积浓度计算，计算公式为：λ＝[(1/SV)1/3-1]-1(6)编号i取值1～6，仅0.075mm以下的粉体颗粒对屈服剪应力有贡献，i取值分别对应于粒径为0.075mm，0.04mm，0.02mm,0.01mm，0.005mm和0.003mm的颗粒序列；di为颗粒级配序列中第i号筛的筛孔直径(mm)；Pi为级配序列中通过第i号筛的含量(以小数计)，采用RRB公式计算，计算公式为：Pi＝1.0-exp(-di/d0)k(7)式(7)中，k为颗粒均匀系数，取值为：k＝0.85～1.20，比表面积大时取高值；d0为特征粒径(mm)，G为粉体颗粒的平均相对密度，无量纲；S为粉体颗粒的比表面积(m2/kg)，包括粒径≤0.075mm的石粉、水泥和掺合料；2-2所述的混凝土黏度系数与材料组成的关系，其计算公式为：η＝ηgrηsrηbrηL(8)式中，η为混凝土混合料的黏度系数(Pa·s)；ηgr为混凝土中粗集料相对于砂浆的比黏度系数；ηsr为砂浆相对于水泥胶浆的比黏度系数；ηbr为水泥胶浆相对于外加剂水溶液的比黏度系数；ηL为含外加剂水溶液的黏度系数(Pa·s)；其中，2-2-1含外加剂水溶液的黏度系数，其计算公式为：式(9)中，ηw为水的黏度系数(Pa·s)；ka为外加剂的减水率常数(以小数表示)，选用引气缓凝型减水剂，ka为0.30～0.70；c为外加剂掺量(％)；c0为外加剂饱和掺量(％)；2-2-2水泥胶浆相对于外加剂水溶液的比黏度系数ηbr，计算公式为：式(10)中，λb为0.075mm以下颗粒在水泥胶浆中的线性浓度，计算公式为：λb＝[(0.52/SVb)1/3-1]-1(11)式(11)中，0.52是水泥的临界体积浓度；SVb为水泥胶浆中，石粉、水泥和掺合料颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVb＝kV(1+kcGmw/mb)-1(12)式(12)中，mw为每立方米混凝土的用水量(kg/m3)，mb为每立方米混凝土中0.075mm以下的颗粒含量(kg/m3)，kV为水泥水化体积增大系数，对于普通硅酸盐水泥，其C3S≤60％，C3A≤10％，kV≤1.10；kc为水泥水化需水修正系数，kc≥0.96；mw/mb＝0.36～0.46；表观相对密度G，选用密度大的水泥、掺合料和机制砂，G≥3.05；2-2-3砂浆相对于水泥胶浆的比黏度系数，计算公式为：式(13)中，λs为砂浆中砂颗粒的线性浓度，按式(14)计算：λs＝[(0.52/SVS)1/3-1]-1(14)式(14)中，0.52是砂浆的临界体积浓度，要求机制砂的空隙率≤0.48；SVS为砂浆中砂颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVS＝VS/(Vb+Vw+Vs)(15)式(15)中，VS为每立方米混凝土中砂的体积(m3)；Vb为每立方米混凝土中胶凝材料的体积(m3)；Vw为每立方米混凝土中水的体积(m3)；2-2-4混凝土中粗集料相对于砂浆的比黏度系数，其计算公式为：式(16)中，λg为混凝土中粗集料颗粒的线性浓度，按式(17)计算：λg＝[(0.52/SVg)1/3-1]-1(17)式(17)中，0.52是混凝土的临界体积浓度，要求粗集料的空隙率≤0.48；SVg为混凝土中粗集料颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVg＝Vg(18)式(18)中，Vg为每立方米混凝土中粗集料的体积(m3)；2-3设计并配制低阻力混凝土，包括以下步骤：2-3-1根据低阻力混凝土的屈服剪应力设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混凝土路面的减阻施工方法，其特征在于，包括机制砂混凝土路面三轴摊铺整平施工阻力控制、低阻力机制砂混凝土性能与组成设计、低阻力机制砂混凝土路面三轴式摊铺整平施工工艺优化三方面的内容，按以下步骤进行：步骤一：以三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力为控制目标，计算出混凝土允许的最大屈服剪应力，同时根据混凝土路面提浆厚度控制要求，计算出允许的粘度系数1‑1三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力，由三轴式摊铺整平机振动一遍的最大摊铺和整平作用力确定，摊铺整平作用力为：F＝nfqB     (1)式(1)中，F为三轴摊铺整平机作业时的向前驱动力(kN)，要求其不小于2kN；n为驱动轴的轴数(根)；f为驱动轴与模板项之间的接触摩擦系数；q为每根轴每延米的重量(kN/m)；B为摊铺机总宽度(m)；所述的混凝土允许最大屈服剪应力，计算公式为：

【技术特征摘要】
1.一种混凝土路面的减阻施工方法，其特征在于，包括机制砂混凝土路面三轴摊铺整平施工阻力控制、低阻力机制砂混凝土性能与组成设计、低阻力机制砂混凝土路面三轴式摊铺整平施工工艺优化三方面的内容，按以下步骤进行：步骤一：以三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力为控制目标，计算出混凝土允许的最大屈服剪应力，同时根据混凝土路面提浆厚度控制要求，计算出允许的粘度系数1-1三轴式摊铺整平机施工时允许的施工阻力，由三轴式摊铺整平机振动一遍的最大摊铺和整平作用力确定，摊铺整平作用力为：F＝nfqB(1)式(1)中，F为三轴摊铺整平机作业时的向前驱动力(kN)，要求其不小于2kN；n为驱动轴的轴数(根)；f为驱动轴与模板项之间的接触摩擦系数；q为每根轴每延米的重量(kN/m)；B为摊铺机总宽度(m)；所述的混凝土允许最大屈服剪应力，计算公式为：式(2)中，τy为混合料的屈服剪应力(kPa)；b为一次摊铺路面宽度(m)；a为振动轴沉入混凝土中的接触弧长度(m)，其计算公式为：式(3)中，R为振动轴的半径(m)，h为振动轴的沉入值(m)；常用三轴摊铺整平机驱动轴数为2根，每根轴重为0.50～0.75kN/m，混合料沉入值为10～30mm时，摊铺宽度b≤4.5m，要求τy≤2kPa；摊铺宽度b＝5.0～9.0m时，要求τy≤1kPa；1-2根据混凝土路面表面提浆厚度控制要求计算允许的黏度系数，计算公式为：其中，umax为颗粒的最大移动距离(m)；d为颗粒直径(m)；g为重力加速度(m/s2)；ρg为颗粒的表观密度(kg/m3)；ρ为混凝土混合料的表观密度(kg/m3)；A为振动轴的振幅(m)；ω为振动轴的角频率(Hz)；t为持续振动时间(s)；η为混合料的黏度系数(Pa·s)；步骤二：根据屈服剪应力以及粘度系数与混凝土的各组成参数的关系，设计并配制低阻力机制砂混凝土2-1所述的屈服剪应力与混凝土的各组成参数的关系，用公式(5)进行表示：式(5)中，τv为混凝土屈服剪应力(kPa)；SV为每立方米混凝土中全部固体颗粒的体积浓度(以小数表示)；VF为每立方米混凝土中0.075mm以下的对屈服剪应力有贡献的颗粒体积含量(以小数表示)，包括石粉、掺合料和未水化水泥颗粒；H1为经验常数，取值为：H1＝1.0×10-4kPa·mm3；τ0为与排斥力及外加剂有关的剪应力参数；λ为颗粒的线性浓度，根据颗粒的体积浓度计算，计算公式为：λ＝[(1/SV)1/3-1]-1(6)编号i取值1～6，仅0.075mm以下的粉体颗粒对屈服剪应力有贡献，i取值分别对应于粒径为0.075mm，0.04mm，0.02mm，0.01mm，0.005mm和0.003mm的颗粒序列；di为颗粒级配序列中第i号筛的筛孔直径(mm)；Pi为级配序列中通过第i号筛的含量(以小数计)，采用RRB公式计算，计算公式为：Pi＝1.0-exp(-di/d0)k(7)式(7)中，k为颗粒均匀系数，取值为：k＝0.85～1.20，比表面积大时取高值；d0为特征粒径(mm)，G为粉体颗粒的平均相对密度，无量纲；S为粉体颗粒的比表面积(m2/kg)，包括粒径≤0.075mm的石粉、水泥和掺合料；2-2所述的混凝土黏度系数与材料组成的关系，其计算公式为：η＝ηgrηsrηbrηL(8)式(8)中，η为混凝土混合料的黏度系数(Pa·s)；ηgr为混凝土中粗集料相对于砂浆的比黏度系数；ηsr为砂浆相对于水泥胶浆的比黏度系数；ηbr为水泥胶浆相对于外加剂水溶液的比黏度系数；ηL为含外加剂水溶液的黏度系数(Pa·s)；其中，2-2-1含外加剂水溶液的黏度系数，其计算公式为：式(9)中，ηw为水的黏度系数(Pa·s)；ka为外加剂的减水率常数(以小数表示)，选用引气缓凝型减水剂，ka为0.30～0.70；c为外加剂掺量(％)；c0为外加剂饱和掺量(％)；2-2-2水泥胶浆相对于外加剂水溶液的比黏度系数ηbr，计算公式为：式(10)中，λb为0.075mm以下颗粒在水泥胶浆中的线性浓度，计算公式为：λb＝[(0.52/SVb)1/3-1]-1(11)式(11)中，0.52是水泥的临界体积浓度；SVb为水泥胶浆中，石粉、水泥和掺合料颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVb＝kV(1+kcGmw/mb)-1(12)式(12)中，mw为每立方米混凝土的用水量(kg/m3)，mb为每立方米混凝土中0.075mm以下的颗粒含量(kg/m3)，kV为水泥水化体积增大系数，对于普通硅酸盐水泥，其C3S≤60％，C3A≤10％，kV≤1.10；kc为水泥水化需水修正系数，kc≥0.96；mw/mb＝0.36～0.46；表观相对密度G，选用密度大的水泥、掺合料和机制砂，G≥3.05；2-2-3砂浆相对于水泥胶浆的比黏度系数，计算公式为：式(13)中，λs为砂浆中砂颗粒的线性浓度，按式(14)计算：λs＝[(0.52/SVS)1/3-1]-1(14)式(14)中，0.52是砂浆的临界体积浓度，要求机制砂的空隙率≤0.48；SVS为砂浆中砂颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVS＝VS/(Vb+Vw+Vs)(15)式(15)中，VS为每立方米混凝土中砂的体积(m3)；Vb为每立方米混凝土中胶凝材料的体积(m3)；Vw为每立方米混凝土中水的体积(m3)；2-2-4混凝土中粗集料相对于砂浆的比黏度系数，其计算公式为：式(16)中，λg为混凝土中粗集料颗粒的线性浓度，按式(17)计算：λg＝[(0.52/SVg)1/3-1]-1(17)式(17)中，0.52是混凝土的临界体积浓度，要求粗集料的空隙率≤0.48；SVg为混凝土中粗集料颗粒的体积浓度，其计算公式为：SVg＝Vg(18)式(18)中，Vg为每立方米混凝土中粗集料的体积(m3)；2-3设计并配制低阻力混凝土，包括以下步骤：2-3-1根据低阻力混凝土的屈服剪应力设计要求，确定每立方米混凝土的用水量和外加剂掺量，其中：按照屈服剪应力设计公式(5)，优选每立方米混凝土的用水量Vw为0.14～0....

【专利技术属性】
技术研发人员：梁军林，白伟，万成，黎水昌，容洪流，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45