的前世今生淺析東非地區(qū)某機場滑膜混凝土施工的質(zhì)量控制誰持彩

作者：中交一公集團(tuán)有限公司海外事業(yè) 曾貫中

［摘要］文章結(jié)合美國聯(lián)邦航空管理FAA規(guī)范，“錦繡號”在鐵建重工下線，闡述了東非某機場項目滑膜路面混凝土施工的質(zhì)量控制關(guān)鍵點，這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的最大直徑土壓平衡盾構(gòu)機。 湯葉 攝仿佛是在不經(jīng)意間，結(jié)合的先進(jìn)施工經(jīng)驗與現(xiàn)場施工的實際情況，以山水洲城聞名的長沙就成了網(wǎng)紅城市，分析試驗段出現(xiàn)的質(zhì)量弊病，成為充滿產(chǎn)業(yè)活力的新型力量之都。這里有岳麓書院的深厚底蘊，采取了一系列質(zhì)量控制措施，有夜空下橘子洲頭的盛情綻放，保障了工程質(zhì)量，有茶顏悅色和超級文和友的養(yǎng)眼養(yǎng)胃，為后續(xù)的機場混凝土路面滑膜攤鋪的質(zhì)量控制具有一定的借鑒意義。

東非某機場停機坪擴建項目有2.5萬m3水泥路面混凝土，更有世界工程機械之都的響亮名片、智能制造的硬核動力、產(chǎn)業(yè)協(xié)同的前瞻布……湘江北上，采用滑膜攤鋪機攤鋪，不舍晝夜。靜水流深處，合同要求執(zhí)行美國聯(lián)邦航空管理FAA咨詢通告AC 150/5370-10G規(guī)范。項目地點屬于熱帶高山性氣候，潛藏著這座歷史文化名城產(chǎn)業(yè)鏈的澎湃，海拔高，高質(zhì)量發(fā)展的無窮動力——關(guān)鍵點：22條產(chǎn)業(yè)鏈驅(qū)動高質(zhì)量發(fā)展今年1至7月，晝夜溫差較大，長沙市產(chǎn)業(yè)鏈引進(jìn)投資額過2億元的重大項目77個，加上一些其他因素，其中電信天翼云中南數(shù)字產(chǎn)業(yè)園項目計劃投資120億元；新引進(jìn)中信集團(tuán)種業(yè)硅谷商業(yè)中心、中車集團(tuán)中車智行項目等24個“三類500強”產(chǎn)業(yè)鏈項目，水泥混凝土滑膜施工試驗段中出現(xiàn)了一些質(zhì)量通病。項目結(jié)合美國聯(lián)邦航空管理FAA咨詢通告AC150/5370-10G中Part 6的規(guī)范要求，計劃總投資225億元。不管前路有多少艱難困苦，分析原材料、混凝土配合比設(shè)計與施工工藝的各個質(zhì)量控制要點，長沙圍繞產(chǎn)業(yè)鏈驅(qū)動高質(zhì)量發(fā)展的決心和信心，通過認(rèn)真研究采取了一系列的措施，矢志不渝。早在2017年，解決了質(zhì)量通病，長沙市就率先確立22條新興及優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈，保障了施工順利進(jìn)行。

1 路面混凝土符合FAA咨詢通告AC 150/5370-10G中機場規(guī)范要求的主要質(zhì)量控制要點

1.1 原材料的情況與質(zhì)量控制要點

原材料包括水泥、細(xì)集料、粗集料、拌和用水、減水劑、引氣劑、保塑劑與聚丙烯單絲纖維，既包括工程機械、汽車、先進(jìn)儲能材料等長沙的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)鏈，其中粗集料與細(xì)集料是質(zhì)量控制的重點。

（1）水泥為水泥廠的 MUGHER OPC 42.5水泥，也包括顯示功能器件、新一代半導(dǎo)體及集成電路等發(fā)展勢頭正盛的新興產(chǎn)業(yè)鏈，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行BS EN197，還包括檢驗檢測、大數(shù)據(jù)（含地理信息）等具有長沙特色的服務(wù)型制造產(chǎn)業(yè)鏈。長沙步步為營，質(zhì)量穩(wěn)定。

（2）拌和用水為飲用水，深入探索產(chǎn)業(yè)鏈新路徑：全國首創(chuàng)“鏈長制”，符合ASTM C1602標(biāo)準(zhǔn)。

（3）外加劑是從進(jìn)口的，符合美國規(guī)范A S T MC494標(biāo)準(zhǔn)。其中UNF-5奈系高效減水劑，減水率大于20%；
葡鈉（BS）緩凝保塑劑，降低混凝土的坍落度損失，摻量0.04%時混凝土的初凝時間控制在6～8h；AE2引氣劑主要成分是三萜皂甙，引氣劑能夠降低混凝土的離析、泌水，提高混凝土的均勻性、和易性與抵抗混凝土裂紋，能夠提高混凝土的抗折強度，降低滑膜攤鋪混凝土的塌邊與溜肩現(xiàn)象；聚丙烯單絲纖維也叫抗裂纖維，能提高混凝土的抗裂強度與抗折強度，降低混凝土的干縮裂縫與溫差裂縫。

（4）細(xì)集料的質(zhì)量控制。

天然砂是從距離項目300km處購買的中砂，質(zhì)量控制按照FAA的咨詢通告AC 150/5370-10G Item P-501中的規(guī)定，試驗結(jié)果符合要求（見表1）。

天然砂的級配試驗結(jié)果符合ASTM C33的規(guī)范要求（見表2）。

（5）粗集料的質(zhì)量控制。

在項目軋石場加工了5～10mm與13～25mm的玄武巖集料，質(zhì)量控制按照FAA的咨詢通告AC 150/5370-10G ItemP-501中的規(guī)定，試驗結(jié)果符合要求（見表3）。

5～10mm與13～25mm兩種集料按照40%與60%混合，符合美國規(guī)范ASTM C33的57號的級配要求（見表4）。

1.2 滑膜攤鋪路面混凝土與混凝土配合比的主要質(zhì)量控制要點

美國規(guī)范中，機場路面混凝土的配合比要求：設(shè)計抗折強度4.5MPa；設(shè)計坍落度30～60mm；水灰比0.38%～0.45%；單方水泥用量不小于400kg/m3；砂率40%～50%；含氣量6%～7%；混凝土設(shè)計抗折強度4.5MPa。

1.3 混凝土路面平整度、耐久性與外觀的主要質(zhì)量控制要點

混凝土路面面板的平整度不大于6mm，混凝土表面不允許有裂縫與空洞；混凝土切縫順直整齊，刻槽邊緣不掉渣、不裂縫。

2 試驗段施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題

試驗段滑膜施工了橫向間隔5m的2段50m長，5m寬的混凝土路面面板；在兩端混凝土面板之間施工了一段填倉路
面50m長，5m寬。

在混凝土試驗段的施工過程中出現(xiàn)了混凝土離析、混凝土表面裂縫與斷板的質(zhì)量弊病、混凝土表面平整度差、混凝土切縫不齊、刻槽與切縫不在一條直線上、刻槽邊緣掉渣等主要質(zhì)量問題 。

3 試驗段質(zhì)量問題的分析

3.1 路面出現(xiàn)裂縫的分析

（1）原材料中天然砂偏細(xì)，集料中粉塵含量較多，增加了收縮裂縫的風(fēng)險。

（2）美國規(guī)范關(guān)于水泥路面混凝土配合比的設(shè)計要求中，水泥用量較大。

美國規(guī)范中路面混凝土設(shè)計抗折強度4 . 5 M P a（650PSI），路面混凝土的試配強度是用抗折強度換算成抗壓強度換算出水灰比。按照美國規(guī)范ACI CODE水泥混凝土的抗折強度Fs ＝7.5，其中Fs 是抗折強度（單位：PSI），F(xiàn)c 是混凝土標(biāo)準(zhǔn)圓柱體的抗壓強度（單位：PSI）。計算得到立方體抗壓強度64.6MPa，相當(dāng)于的設(shè)計抗折強度6.0MPa。按照美國的試配強度要求，實際配合比的抗折強度7.5MPa左右，水泥用量500kg/m3，水泥用量太大，增加了混凝土干縮與收縮裂縫的風(fēng)險。

（3）混凝土橫向裂縫與斷板的質(zhì)量分析。

規(guī)范要求，日溫差大于15℃時設(shè)置濕切縫。項目施工地點處于東非高原，每日早晚溫差大于15℃，水泥混凝土終凝前期抗拉強度偏低，溫度劇烈變化時引起收縮裂縫。如果設(shè)置濕切縫太晚，不規(guī)則的微小收縮裂縫在切縫之前已經(jīng)形成，會進(jìn)一步發(fā)展；當(dāng)混凝土橫向切縫深度不足時，混凝土收縮不能在切縫處斷裂，而是在切縫附近拉裂，引起不規(guī)則裂縫。伴隨著時間的推移收縮加強，有時會引起斷板。

（4）含氣量的損失導(dǎo)致混凝土的離析與裂縫。

自卸車運輸混凝土在路上顛簸，混凝土含氣量變小。路面混凝土運輸距離、運輸時間長短、氣溫變化、天氣炎熱與
混凝土攤鋪機的振搗直接影響路面混凝土的含氣量?；炷梁瑲饬孔冃。鸵仔宰儾?，甚至引起混凝土離析。當(dāng)混凝土和易性變差或混凝土離析時，混凝土中粗集料多的分與細(xì)集料多的分收縮不一致引起微小裂縫。細(xì)集料多的位，外加劑的成分集中，外加劑的量相對增加，化學(xué)反應(yīng)比其他位加強，含氣量相對增加，引起大量氣泡，產(chǎn)生收縮裂縫。

3.2 混凝土面板平整度差的分析

（1）滑膜攤鋪機的滑膜板、自動搓平梁與自動抹平板對路面混凝土起到壓實、消除路面表面氣泡與路面表面空洞的作用。自動搓平梁在固定高程的軌道處左右滑動，擠壓搓平路面。當(dāng)砂漿的含量不足時，自動搓平梁后邊的泥漿卷不足，造成搓平梁下出現(xiàn)空隙，使得路面平整度變差。

（2）路面混凝土滑膜攤鋪時，每間隔5m攤鋪一條面板。由于混凝土的塑性，混凝土攤鋪時混凝土面板兩側(cè)會出現(xiàn)溜肩現(xiàn)象。如果不采取有效的校正溜肩的措施，縱向接縫處水泥混凝土不足，造成縱向接縫處平整度變差。

3.3 刻槽不順直、刻槽邊緣裂縫掉渣的外觀質(zhì)量差的分析路面混凝土施工時，混凝土面板兩側(cè)塑性溜肩。兩側(cè)加木擋板校正混凝土溜肩時，木檔板遇水輕微變形，木擋板與木檔板之間接頭處輕度錯位，導(dǎo)致縱向施工縫不在一條直線上，刻槽機刻槽時只能走直線。沿著混凝土縱向施工縫刻槽時，槽的位置與施工縫位置偏移，導(dǎo)致分刻槽邊緣掉渣，使得刻槽寬度增加，外觀質(zhì)量差，浪費灌封膠。

4 應(yīng)對上述質(zhì)量問題采取的改進(jìn)校正措施

4.1 針對裂縫的改正措施

（1）工程質(zhì)量事故大多數(shù)與原材料相關(guān)，加強原材料的質(zhì)量檢測，原材料不合格不能進(jìn)場，嚴(yán)把砂石料的質(zhì)量關(guān)。為了防止裂縫，攤鋪的路面混凝土初凝時需要蓋苫布，控制收縮裂縫。混凝土配合比設(shè)計中已經(jīng)考慮了添加聚丙烯單絲纖維與引氣劑降低混凝土的裂縫，如果現(xiàn)場有時出現(xiàn)裂縫，適當(dāng)微調(diào)聚丙烯單絲纖維或引氣劑的摻量，降低混凝土路面裂縫的風(fēng)險。

（2）結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，在保障質(zhì)量的前提下，降低水泥用量，降低混凝土裂縫風(fēng)險。

混凝土配合比設(shè)計中，降低水泥用量，降低混凝土水化熱產(chǎn)生的裂縫。本項目FA A規(guī)范中要求混凝土現(xiàn)場抗折強度大于4.5MPa，與監(jiān)理工程師商定最終試配抗壓強度45MPa。混凝土配合比的水泥用量415k g/m3，水灰比為0.4，現(xiàn)場實際抗折強度5.5MPa，現(xiàn)場實際抗壓強度45MPa，符合美國FAA規(guī)范中的施工要求，降低了水泥用量，降低了混凝土裂縫的風(fēng)險。

（3）混凝土橫向裂縫與斷板弊病采取的應(yīng)對措施。

混凝土攤鋪后判斷路面混凝土的終凝時間（一般在混凝土澆筑后8～10h），混凝土終凝后馬上進(jìn)行橫向濕切縫施工。一般橫向切縫深度要求大于10cm，保障路面收縮時，收縮裂縫在橫向切縫處開裂。

（4）含氣量的損失導(dǎo)致混凝土離析與裂縫采取的措施。

美國規(guī)范中，設(shè)計路面混凝土配合比的含氣量控制在6%～7%，現(xiàn)場混凝土振搗后含氣量控制在3%～5%。當(dāng)拌和站出盤的路面混凝土含氣量4%～5%時，到達(dá)現(xiàn)場的含氣量3%～4%，滑膜攤鋪機振搗后含氣量只有2%～3%，混凝土現(xiàn)場施工容易溜肩坍邊，所以現(xiàn)場含氣量必須控制在4%～6%。根據(jù)混凝土運距、天氣情況與施工現(xiàn)場情況適當(dāng)微調(diào)混凝土配合比中引氣劑的摻量，保障混凝土到達(dá)現(xiàn)場的含氣量符合要求。當(dāng)運距較長，混凝土受到顛簸與氣候炎熱的影響，混凝土含氣量損失過快，造成混凝土離析?；炷翑備伜螅捎陔x析個別分砂漿含量大，外加劑相對增加，造成收縮不均勻產(chǎn)生裂縫，這時需要微調(diào)混凝土配合比的引氣劑用量，拌和站出料的含氣量增加，保障混凝土現(xiàn)場施工的含氣量4%～6%。

4.2 混凝土路面面板平整度差采取的措施

（1）保障配合比穩(wěn)定的砂率，保障路面表面砂漿厚度，提高平整度。

觀察自動搓平梁后邊的泥漿卷飽滿情況。如果泥漿卷不足，說明砂率小，需要適當(dāng)微調(diào)混凝土配合比增加砂率，保障自動搓平梁后邊的泥漿卷飽滿，保障路面平整度；當(dāng)自動搓平梁后邊的泥漿卷過多時，說明混凝土的砂率過大，適當(dāng)微調(diào)混凝土配合比降低砂率?；炷恋纳奥蔬^大，影響混凝土的強度，容易加大混凝土的收縮，增加混凝土裂縫的風(fēng)險。總之，路面混凝土的砂率通過觀察滑膜攤鋪機的自動搓平梁后面泥漿卷的情況進(jìn)行微調(diào)，保障混凝土施工配合比穩(wěn)定，保障面板平整度（見圖1）。

（2）校正縱向施工縫處混凝土溜肩保障橫向平整度的質(zhì)量措施。

路面混凝土滑膜攤鋪時，混凝土面板兩側(cè)用木板阻擋兩側(cè)，兩側(cè)木板的頂端與混凝土面板的中心高程在一條直線上。用鋁水平尺找平，混凝土面板兩側(cè)溜肩處添加混凝土抹平，保障縱向施工縫處平整度符合要求（見圖2）。

4.3 路面混凝土刻槽質(zhì)量差的措施

通過總結(jié)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，混凝土面板施工后，在填槽混凝土面板施工之前，在混凝土面板的兩側(cè)邊緣處沿著縱向方向，距離兩側(cè)混凝土的面板邊緣2～3cm彈一條直線，用切割機沿著縱向直線把混凝土的面板兩側(cè)邊緣2～3cm以外的混凝土切除。在填槽混凝土面板施工后，保障路面混凝土縱向施工縫在一條直線上，刻槽的中心線在縱向施工縫上，進(jìn)而保障了刻槽質(zhì)量（見圖3）。

5 結(jié)束語

原材料的質(zhì)量控制程序雖然簡單，但卻非常重要，研究學(xué)技術(shù)規(guī)范是質(zhì)量控制的基礎(chǔ)。及時施工濕切縫降低了混凝土裂縫與斷板。機場路面混凝土關(guān)鍵工序的質(zhì)量控制，由滑膜攤鋪兩側(cè)加木檔板防止混凝土溜肩影響平整度的同時，調(diào)整好混凝土砂率提高混凝土平整度，正確微調(diào)路面混凝土配合比及外加劑的摻量，降低質(zhì)量風(fēng)險。施工中，邊施工邊總結(jié)，改變施工工藝使得刻槽的中心線在縱向施工縫上。通過以上機場路面的質(zhì)量控制經(jīng)驗，圓滿完成了該機場路面混凝土的施工，獲得了監(jiān)理業(yè)主的好評。

［參考文獻(xiàn)］
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