摘 要：本文通過對混凝土護欄進行滑模施工的試驗研究，探討如何利用簡易型的滑模施工設備進行護欄施工作業，試驗中著重對混凝土配合比和滑模施工工藝進行了探索，積累了一定的施工經驗。?
關鍵詞：混凝土護欄 滑模施工 配合比 施工工藝
利用滑模進行公路混凝土護欄施工，是國外普遍采用的一種施工方法，并大多采用滑模式混凝土攤鋪機進行水泥護欄、擋墻、路緣石等的鋪筑。?
對于利用“滑模式混凝土攤鋪機”進行路面施工，國內已進行了專門的研究。而對于混凝土護欄的滑模施工，國內研究較少，尚未形成具有參考價值的技術規范或施工指南等。由于護欄的高度尺寸要比路面的厚度尺寸大得多，因此，單純從對混凝土的工作性要求（即滑模鋪筑時已成型的混凝土既不出現塌邊又不出現麻面）來講，鋪筑混凝土護欄的難度要比鋪筑混凝土路面大得多。為此，利用我院自行開發的一種簡易型“滑模式護欄鋪筑機”，重點對滑模鋪筑護欄混凝土的配合比要求及施工工藝進行試驗。
1 滑模護欄施工混凝土用原材料
1.1 骨料
1.1.1 粗骨料
粗骨料應采用質地堅硬、強度高、耐磨耗、潔凈的軋制碎石或卵石，卵石不如碎石，粗骨料的最大粒徑為30mm、20mm，分兩種級配，粗骨料顆粒級配要求應符合JGJ53-92《普通混凝土用碎石或卵石質量及檢驗方法》的要求，粗骨料的超徑含量不得大于5%。粗骨料的技術要求應符合GBJ97-87《水泥混凝土路面施工及驗收規范》的規定。
1.1.2 細骨料
細骨料應采用質地堅硬、潔凈、級配曲線在Ⅰ區、Ⅱ區，細度模數在2.3～3.5之間的中粗砂，天然砂、河砂、碎石砂和配制砂均可采用。細骨料的技術要求應符合JBJ52-92《普通混凝土用砂質量標準和檢驗方法》和水泥混凝土路面設計規范的規定，泥土含量≤3%，硫化物含量≤1%，有機物和雜質含量符合要求，注意砂的含量不應超標。?
1.2 膠凝材料
1.2.1 水泥
水泥應采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥，也可采用礦渣硅酸鹽水泥，水泥標號不宜低于425。水泥的化學成份、物理力學性能應符合GB1344-92《礦渣、火山灰、粉煤灰硅酸鹽水泥》的規定。選用的水泥必須經過實驗室檢驗，確定是否可用，水泥的有效期不得超過三個月。?
1.2.2 粉煤灰
粉煤灰在滑模攤鋪水泥混凝土路面中是屬于推薦使用的一種膠凝材料，粉煤灰應符合《粉煤灰混凝土應用技術規范》Ⅰ、Ⅱ級的粉煤灰各項技術要求，粉煤灰進貨要有檢驗報告。Ⅲ級粉煤灰要有技術指標合格的實驗論證報告方可使用。宜采用散裝粉煤灰。
1.3 外加劑
外加劑應符合GB8076-87《混凝土外加劑》中合格品或一等品的各項技術要求。外加劑的應用應符合GBJ199-88《混凝土外加劑應用技術規范》的規定。?
2 滑模施工用混凝土配合比設計
2.1 配合比設計基本要求
混凝土配合比設計應當滿足強度、工作性、耐久性和經濟性四項基本要求。由于是專門為滑模鋪筑護欄設計的配合比，上述四項基本要求中，滿足和保證滑模式護欄鋪筑機高質量攤鋪施工和新拌混凝土最優工作性是首要目標，這是滑模鋪筑護欄配合比設計獨具的特點。?
2.1.1 強度要求
對于高等級公路橋梁護欄和公路擋墻用混凝土，其抗壓強度最高應不小于30MPa，抗折強度應不小于5.0MPa。?
2.1.2 工作性要求?
滑模鋪筑護欄時新攔混凝土工作性的要求有兩項：?
(1)護欄混凝土應振動密實，禁止出現蜂窩麻面，對新拌混凝土有一個最大振動粘度系數和最小坍落度的要求。?
(2)混凝土護欄滑模式鋪筑后應不塌邊流角，表面應平整良好，對新拌混凝土有一個最小振動粘度系數和最大坍落度的要求。?
進行混凝土護欄鋪筑時的最佳工作性和施工允許工作性范圍：參考《滑模攤鋪混凝土路面施工指南》的有關要求，初定工作性范圍，坍落度為0～7cm，振動粘度系數100～1000N·s/m?2，鋪筑速度0～5m/min。?
2.1.3 耐久性要求
參考GBJ97-87的規定，滿足護欄混凝土耐久性要求的最大水灰比應不大于0.46。 在滿足上述三項技術要求的前提下，滑模鋪筑護欄混凝土的配合比應貫徹盡可能經濟合理的原則。水泥用量一般不應超過400kg/m3。?
2.2 確定配合比計算參數
(1)已知滑模鋪筑護欄混凝土的試配抗折強度R，其灰水比可依據水泥膠砂的抗折強度Rs、粗集料類型按公式（1）進行初步估算：?
碎石混凝土
R=-1.0079+0.3485Rs+1.5684(c/w)? (1)
式中c/w為灰水比。
(2)滑模鋪筑護欄混凝土的水泥用量：采用525#普通硅酸鹽水泥或道路硅酸鹽水泥宜控制在300～350kg/m?3范圍內，此時最小水泥用量應不小于300kg/m?3；采用425#普通硅酸鹽水泥、道路硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥宜控制在340～400kg/m?3范圍內。?
(3)滑模鋪筑護欄混凝土的砂率，為了滿足最佳工作性和表面平整光滑的要求，較人工施工的混凝土的砂率一般大2%～3%，砂率在32%～40%范圍內選取。?
(4)滑模鋪筑護欄混凝土的單位用水量WO可先按公式（2）進行初步估算：?
碎石混凝土?
WO=104.97+3.09h+11.27(c/w)
+0.61Sp(2)?
式中 h為坍落度，cm；Sp為砂率，%。
2.3 配合比調整
2.3.1 配合比的試配調整?
由公式計算得到的水灰比和單位用水量僅為估算值，最終水灰比和單位用水量應以滿足試配各項技術要求為準。滑模鋪筑護欄混凝土的單位用水量（粉煤灰摻量）、砂率、粗集料級配和數量、外加劑摻量，應根據混凝土強度、砂的細度模數、粗集料的粒形，通過配制新拌混凝土達到最優工作性和試配強度試驗確定。在采用假定混凝土容重法計算時，應根據實測容重調整單位立方混凝土粗集用量和用砂量。?
2.3.2 配合比在施工中的調整
試配調整后的配合比在施工中，除了單位用水量和外加劑摻量，其它參數一般不能隨意變更。應根據施工現場砂、石集料的含水量變化，在攪拌時及時調整單位用水量，另外隨施工期間氣溫的高低及從混凝土攪拌出機到鋪筑的間隔時間不同，適當調整單位用水量及減水劑的種類或劑量。
3 試驗過程
3.1 室內模擬試驗
為了在實際鋪筑護欄試驗中少走彎路，我們制作了一個截面形狀與護欄一致、高度與護欄相近的試驗模，利用這個試驗模進行室內試驗。按照混凝土配合比設計計算結果，配制不同配合比的新拌混凝土，對其進行試配強度試驗，并將其裝入試驗模內，用插入式振搗棒將混凝土振實，然后小心地將模板抽掉，觀察脫模后混凝土的成型情況，不允許出現塌邊、麻面等情況，同時測量混凝土坍落的高度。在滿足混凝土配合比設計的基本要求，即強度、工作性、耐久性和經濟性的情況下，初步確定各材料的用量，425#硅酸鹽水泥的用量為350～370kg較合適，砂率為32%～40%。在坍落度不大于4cm的情況下，能保證成型后的混凝土不易出現變形、坍邊、流掛等現象，當坍落度大于7cm時，成型后的混凝土易出現站立不穩、截面形狀易變化、側面外鼓的情況。?
3.2 實際試驗過程
通過上述混凝土配合比設計及室內模擬試驗，初步得到混凝土的配合比數據，在混凝土中水泥用量、砂率基本不變的條件下，進一步對有關工藝參數，如混凝土用水量（主要影響坍落度）、添加粉煤灰對試驗的影響、行走速度控制、混凝土振搗方式等進行探索和研究。?
3.2.1 混凝土坍落度及有關因素對滑模鋪筑護攔的影響
首先選定一組混凝土配合比數據進行試驗，水泥C=360kg，砂S=668kg,骨料G=1264kg，水W=158kg，外加劑AT=2.36kg。混凝土的攪拌采用雙臥軸強制式攪拌機進行，混凝土從攪拌出機到鋪筑的時間為15min左右，現場測定混凝土坍落度為6cm。試鋪后的混凝土護攔出現了坍塌、變形、流掛等現象，護攔高度明顯降低，說明坍落度偏大，用水量偏高。?
重新減少用水量進行試驗，適當延長混凝土攪拌出機到鋪筑的間隔時間，從15min增加到30min，試鋪后的混凝土護攔外觀質量有所改善，但仍出現有少量的開裂、坍塌現象，現場測試混凝土坍落度為2.5cm。?
根據前兩次試驗的情況，決定進一步減小用水量，現場測試混凝土坍落度降到0，在鋪筑過程中出現了因混凝土振搗不足使護攔表面產生麻面、開裂等現象。?
針對上述試驗中出現的問題，我們及時進行了分析和改進：?
(1)通過減少用水量，降低混凝土坍落度，可以減少脫模成型護欄出現塌邊流掛的可能，坍落度大于2cm時，成型護攔易出現變形、塌邊現象。但單獨降低混凝土坍落度并不能完全提高護攔成型的質量，坍落度過低，將使混凝土更難振搗密實，護攔表面易出現蜂窩麻面；
(2)試驗中只用振搗棒難以完全滿足混凝土的振實、脫模需要，應采用大功率的強力振搗棒，特別是對于用水量很小的低坍落度混凝土，需增加使用附著式振動器，這樣可以有利于脫模，同時提高成型護欄的表面質量；?
(3)當滑模的行走速度偏快，大于3m/min時，易產生不足振搗，混凝土不易振搗密實，成型護欄易出現開裂、坍塌現象，另外因混凝土提漿不足，也將影響護欄表面質量，行走速度小于1m/min較好。?
改進后的試驗結果表明，混凝土成型牢固，沒有裂縫、坍塌等缺陷，表面質量有所提高。其中一次試驗的混凝土配合比參數如下：C=360kg，S=690kg,G=1266kg，W=150kg，AT=2.16kg。現場測試混凝土坍落度為1.0cm。根據對這個配合比制成的混凝土試配進行抗壓強度試驗，結果分別為：7d強度31.3MPa，28d強度37.1MPa。?
3.2.2 添加粉煤灰對滑模鋪筑護攔的影響
如果進一步減少用水量，降低坍落度，來提高護欄成型能力，防止出現塌邊，將使混凝土更難振實，表面質量反而降低。試驗表明，當混凝土坍落度小于1cm時，成形后護攔表面質量就不容易保證。因此，參考有關滑模施工混凝土配合比的資料和施工經驗，對護欄混凝土配合比進行調整，按比例適量添加粉煤灰，添加粉煤灰后可降低坍落度，同時由于粉煤灰的“微珠”潤滑作用，使得混凝土更易振實，可以提高脫模能力，改善成型后的表面質量。同時由于使用粉煤灰，替代了部分水泥，可以降低施工成本。?
采用滲加不同含量的粉煤灰混凝土進行的滑模鋪筑護欄試驗結果表明，在其它材料用量基本不變的情況下，粉煤灰用量越大，混凝土越易振實，另外混凝土的強度、耐久性也越好。對于坍落度小于2cm的混凝土，如不用粉煤灰，混凝土就較難振實，表面提漿不足，鋪筑后的混凝土表面較易出現麻面現象。而滲加粉煤灰后，滑模成型后的護欄質量明顯提高。其中一次試驗的混凝土配合比參數為：C=320kg,S=665kg,G=1270kg,W=145kg,AT=1.92kg，粉煤灰=44kg。現場測試混凝土坍落度為1.0cm。根據對這個配合比制成的混凝土試配進行抗壓強度試驗，7d強度為32.6MPa，28d強度為38.5MPa。
4 試驗結果分析
利用滑模式護欄鋪筑機進行混凝土護欄的施工實踐表明，要想較好地進行護欄鋪筑施工作業，其混凝土的配合比及施工工藝應滿足如下要求：?
(1)對于水泥混凝土用原材料的要求，如粗骨料、細骨料、水泥、水、外加劑、粉煤灰等，應符合“八五”國家重點科技項目“滑模攤鋪混凝土路面施工指南”的有關規定。?
(2)滑模攤鋪護欄對新拌混凝土工作性的要求：護欄混凝土應振動密實，禁止出現蜂窩麻面，對新拌混凝土有一個最大振動粘度系數和最小坍落度的要求；對新拌混凝土有一個最小振動粘度系數和最大坍落度的要求。進行混凝土護欄鋪筑時，水泥混凝土最佳工作性能的振動粘度系數為500～1000N·s/m?2，坍落度應在0～2.0cm之間。
(3)在混凝土中應適當添加粉煤灰，其配合比按照GBJ146-90《粉煤灰混凝土應用技術規范》中的超量取代法進行計算。粉煤灰超量系數：一級灰取1.2，二級灰取1.5，其摻量可為水泥用量的1/4～1/5，這樣才能保證攤鋪后的混凝土護欄既不易出現因坍落度大而產生塌邊流角，也不易出現因坍落度小難以振實而產生蜂窩麻面。另外由于減少了水泥用量，可以減少施工成本。?
(4)滑模的行走速度控制在0.2～1.0m/min為最佳，速度過低易產生過度振搗，速度過高時易產生不足振搗。混凝土坍落度越小，相應的滑模行走速度也應越低。?
(5)滑模攤鋪時，混凝土的振搗主要采用插入式振搗棒，振搗棒的數量不能少于兩個，振搗棒的作用半徑應≥50cm，并為強力振搗。另外在滑模上可加裝附著式振動器，其作用主要是有利于脫模、減少滑模移動阻力、提高護欄表面質量。但附著式振動器的振動力不宜過大，不然有可能對已脫模成型部分產生影響。?
(6)以上試驗結果是利用簡易型“滑模式護攔鋪筑機”進行試驗取得的，不一定完全適用于“多功能滑模式水泥混凝土攤鋪機”鋪筑混凝土護攔的要求。另外由于時間較短，部分試驗數據還需要完善和補充，這些都將在今后實際鋪筑施工中，不斷地總結和提高。
