公路护栏混凝土配比与滑模施工研究

第4期(总第265期）山西交通科技
2020 年 8 月SHANXI SCIENCE &TECHNOLOGY of COMMUNICATIONS No.4 Aug.
公路护栏混凝土配比与滑模施工研究
杨健民
(山西省交通新技术发展有限公司，山西太原030012)
摘要：为了提高公路混凝土护栏的耐久性与施工效率，提出了混凝土护栏的优化方案，通 过振动液化试验研究了基于滑模技术的混凝土配合比，提出了采用硅烷浸渍技术提高护栏混 凝土的耐久性以及滑模施工的质量控制要点。

结果表明：随着水泥用量的增加，出浆量呈现降 低的趋势，坍落度的变化不稳定。

坍落度的降幅最高达到72%,宜通过出浆量评价混凝土的工 作性能，在坍落度不超过50 mm时选用水泥用量较小的配比。

关键词：护栏混凝土；滑模铺筑技术；工作性；配合比
中图分类号:11417.12 文献标识码:A
〇引言
为了贯彻落实党中央提出的“安全第一、以人为 本”的平安交通建设理念，设计出安全可靠的交通设 施具有重要意义。

以公路护栏为例，常用的混凝土护 栏一般在施工现场立模板浇筑或是在预制场生产而 运至现场安装，无论是以上哪种工艺，均会带来较多 的材料周转、人力消耗，并且会长时间占用场地，因此在国外推广的滑模技术值得在公路工程中使用％ 国内研究者借鉴实践经验进行了相关研究。

陈立超 依托实际工程，对滑模施工中的连续供料以及相应 的工艺控制与护栏质量控制进行了研究|21。

王耀东以 Wirtgen SP250滑模摊铺机为对象，建立了基准挂
线的数学模型，通过数值仿真研究了滑模施工的过 程|31。

冯康乐优化了护栏混凝土的配比并研究了外加 剂的最佳掺量，同时研究了施工工艺，提出了混凝土 的振动频率宜为200 Hz,振动区域宜为310 m r#l。

詹 文兵等针对传统护栏施工中存在的问题，在广东龙 怀高速采用滑模施工工艺对护栏混凝土的配比
设计、现场施工进行了研究，并取得了良好的应用效 果[5>。

以上研究无疑丰富了护栏滑模施工的经验，本 文在已有研究的基础上提出护栏混凝土的配合比设 计方法以及混凝土的耐久性保证措施，并提出了相 应的施工质量控制要点。

1护栏混凝土优化方案
1.1混凝土设计要求
文章编号：1〇〇6-3528(2020)04-0050~03
根据欧洲现有工程实例，高度在1.8m以下的混 凝土护栏，可采用滑模技术提高施工效率。

因此要求 护栏混凝土具有较低的對落度、较高的黏聚性与保 坊性等特点，应根据运距、环境等条件选用适宜的外 加剂[61。

1.2防渗处理
护栏混凝土达到工作性能的要求后，为了进一 步提高护栏的使用寿命，可在护栏表面喷涂适宜的 材料以提高混凝土的抗腐蚀性能，不仅可以减少雨 雪、酸雨的侵蚀，防止钢筋骨架的锈蚀，还可以减少 养护成本。

2护栏混凝土配合比设计
2.1原材料
水泥采用P.0 42.5级普通硅酸盐水泥，技术指 标见表1。

骨料采用河北某石料厂生产的碎石，技术 指标见表2。

砂的技术指标见表3。

外加剂采用聚羧酸 高性能减水剂，经测试当掺量为1.83%时，减水率为 23%。

原材料经检测均符合规范标准。

表1水泥技术指标
细度/%
凝结时间/m in抗压强度/M Pa抗折强度/MPa
安定性初凝终凝3d28 d3d28 d
3.314535023.846.8
4.17.6合格
表2骨料物理性质
种类堆积密度/kg TIT3吸水率/%含泥量/%细度模数
细骨料1 391 2.73 2.95
粗骨料1 4650.93 2.69
收稿日期：2020-04-02;修回日期：2020-06-20
作者简介:杨健民(1988—）,男，山西忻州人,工程师，工学硕士,2014年毕业于重庆交通大学道路与铁道工程专业。

2020年第4期杨健民：公路护栏混凝土配比与滑模施工研究•51.
表3砂的技术指标
表观密度/g*cnr3含泥量/%细度模数
2.720.7 2.63
2.2设计方法
根据《公路水泥混凝土路面施工技术细则》
(JTG F30-2014)的要求，护栏混凝土的抗压强度不
低于设计要求，配合比方面要求水泥用量不少于
150 kg/m3,砂率不低于36%，粉煤灰与矿粉等通过室
内试验与试验段确定，拟定的一组配合比见表4。

表4护栏混凝土质量配合比
配比代号水泥
kg/m3
水
kg/m3
砂
kg/m3
石料
kg/m3
引气剂
掺量/%
水灰比砂率
%
PB-135******** 2450.40.4139.7 PB-23801577801 2300.40.4138.8 PB-34001637701 2320.40.4138.5 PB-44201757501 2260.40.4237.8 PB-54301807401 2230.40.4237.6
3护栏混凝土性能研究
3.1评价方法
混凝土的工作性会影响施工中的和易性以及稳 定性，尤其在使用滑模施工时易出现塌边和流角，甚 至会出现蜂窝麻面。

因此为了评价混凝土的工作性 能,常用的评价方法有班落度法、韦伯稠度法和振动 黏度系数法。

上述方法存在着操作复杂以及试验变 异系数较大的问题，因此本文采用文献[7]提出的振 动液化方法进行护栏混凝土工作性能的评价。

3.2实施方法
试验容器基于韦伯稠度仪定制，从外部在侧壁 与桶底进行开孔，开孔直径为4.75 mm,相邻间的圆 孔距为3 mm。

将拌和均匀的混凝土取16 kg放到容 器内并固定在振动台上，把韦伯稠度仪配套的透明 圆盘与配重之余混凝土中，开启振动台振动20s。

混 凝土发生液化时，浆液即从所开的孔中流出，通过称 取溢出浆液的质量来判断混凝土的工作性能。

液化 振动试验见图1。

图1液化试验
3.3性能评价
考虑到混凝土自拌和后运输到施工现场过程中工作性能的变化，在室内试验评价混凝土的工作性
能引人经时液化试验，即将拌和好的混凝土用湿布
裹覆40 min后，搅拌30 S再进行振动液化试验，再测
试经时液化后的坍落度与出浆量。

拟定的5组配比未
经时液化的性能与经时液化后的性能测试结果见表5。

表5不同配比的工作性能
配比
坍落度/m m出浆量/kg性能降幅/%
抗压强度
代号初始经时初始经时坍落度出浆量MPa
PB-13917 1.22 1.0956.410.723.6
PB-24312 1.35 1.2372.18.925.7
PB-34715 1.57 1.4568.17.626.4
PB-45114 1.78 1.6568.67.328.1
PB-55318 1.93 1.8266.1 5.729.4
由表5可知，在模拟混凝土运输静置的过程中，
班落度的降幅均超过50%，且远大于出浆量的降幅,
最高达到72%。

从PB-1到PB-5水泥用量与用水量逐
渐增加，砂石用量逐渐减少，混凝土的和易性随之改
善，出浆量呈现降低的趋势，初始斜落度呈减小的趋
势，而经时坍落度未呈现明显规律，验证了当坍落
度过小时无法反映混凝土密实程度与平整度的协调
性18]。

根据滑模施工的实践可知，当混凝土初始坍落
度在40~50 mm时不易发生泌水'且水泥用量过多
会造成开裂且不经济。

综上所述，推荐采用PB-2、
PB-3的配合比。

4滑模施工质量控制
4.1混凝土摊铺要点
a) 根据上节护栏混凝土配合比的研究，为保证 混凝土经时液化后混凝土的工作性能，采用
PB-l~PB-3的配合比。

摊铺机需配置的髙频振捣棒
应不少于3根，为避免蜂窝麻面的出现，护栏两侧宜
各配置一根振捣棒，并保证混凝土振捣密实。

b)摊铺机的行进速度应根据混凝土供应条件以 及振捣后的密实程度及时调整，摊铺行进速度一般
宜控制在0.75 ~1.5 m/min，并同步检查外形与标高。

c) 由于护栏混凝土的工作性能无法保持稳定，摊铺过程中混凝土表面会发生一定量的塌落，模板
底面的高程与混凝土顶面的高程之差成为塌落高
度。

由文献[1]的调查研究表明，护栏顶面混凝土脱
模后的塌落高度不应大于4 mm± 1mm;若塌落后采
用贴补找平，贴补层会在环境与温度作用下发生剥
落，进一步降低护栏混凝土的耐久性。

鉴于此，应在
摊铺过程中采用5 m直尺进行平整度检测，塌落量
超过规范要求的部分宜采用小型滑模摊铺机在初凝
前及时跟进找平。

d)在完成摊铺后，脱模后的护栏外观已无严重
缺陷
，对于个别未振捣出的气孔与石料造成的缺陷
•52-山西交通科技2020年第4期
采用手工修补。

e )护栏切缝间距应根据当地气候条件进行调
整，通常每4~5 m 切一道，在全年温差较大的地区， 切缝间距宜取小，反之则取大，切缝槽深度宜为80 mm 。

4.2耐久性防护
从全寿命周期角度考虑，混凝土耐久性由其渗 水性直接决定M 。

水分的浸人会使得混凝土更易被 氯离子、盐分侵蚀，在冻融循环作用下进一步降低耐 久性[111。

已有研究表明，硅烷浸渍技术可使混凝土的 吸水率不超过0.01 m m /min ,对氯化物的吸收率降低 90%。

因此可对护栏混凝土表明喷涂硅烷材料。

施工 要点如下：
a )
施工前应保证硅烷材料的密封性，并存储在
阴凉干燥处，施工应避开雨天。

b ) 为保证喷涂质量，正式施工前可取1~5 m 2的
护栏进行试喷，完毕后进行试验检测，应保证吸水率
小于0.01 m m /min ，桂烧材料的浸人深度不少于 3 mm ,以及对氯化物的吸收率降低90%。

f 〇硅烷材料喷涂宜采用泵送设备，施工时应连
续作业，从护栏下侧向上喷涂，喷涂的效果应保证浆 液处于饱和流动状态，喷涂量通过室内试验确定，喷 涂施工宜分两次进行。

5结语
a )
根据滑模施工的特点提出了护栏混凝土的优
化方案，提出了护栏混凝土应具有较低的坊落度、较 高的黏聚性与保班性等特点，采用硅烷浸渍技术提 高其耐久性。

b )
将拟定的配合比通过振动液化试验发现随着
水泥用量的增加，出浆量呈现降低的趋势，坍落度的
变化不稳定。

坍落度的降幅最高达到72%,宜通过出 浆量评价混凝土的工作性能，在坍落度不超过
50 mm 时选用水泥用量较小的配比。

c )提出了滑模施工的质量控制要点与硅烷浸渍
技术的施工要点。

参考文献：
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m
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Research on Highway Guardrail Concrete
Proportion and Slip Form Construction
YANG Jian-min
(Shanxi Transportation New Technology Development Co.,Ltd., Taiyuan, Shanxi 030012 , China) Abstract ： In this paper , in order to improve the durability and the construction efficiency of the highway
concrete guardrail , an optimization scheme of concrete guardrail was proposed , and the concrete proportion based on the slip form technique was studied by vibration liquefaction test . The key points of quality control for improving the durability of guardrail concrete and sliding form construction by using silane impregnation technology were put forward . The results showed that , with the increase of the cement content , the amount of the slurry tended to decrease , and the slump was unstable and can drop up to 72%. It is appropriate to evaluate the working performance of the concrete through the amount of slurry . The proportion with a small cement content is selected when the slump is no more than 50 mm .
Key words ： guardrail concrete ; slip form paving technique ; proportion ; working performance。