1、機場水泥混凝土道面施工新工藝 范榮剛 陸方勛 劉云濤 摘 要 廣州白云新機場混凝土道面施工中，采用全厚一次人工攤鋪，自行式高頻振搗機組振搗的方案，在機場施工中尚屬首次，簡要介紹高頻振搗機組的構造、原理和施工工藝關鍵詞 機場混凝土道面 自行式高頻振搗機組 混凝土全厚一次人工攤鋪 高頻振搗工藝1 概 述廣州白云新機場位于廣州市白云區和花都區交界處，機場總占地面積約20平方公里，按4E級樞紐航空港設計，本機場道面混凝土設計厚度為30cm44cm，28d設計抗折強度為5.0Mpa，屬超厚高強度道面混凝土。我公司承建的飛行區道面六標段，混凝土總量為142729m3，開工日期為2002年4月16日，竣工日

2、期要求為2002年12月31日。按民航場道技術規范要求，人工攤鋪、振搗道面混凝土厚度超過22cm時要分層攤鋪、振搗，這樣會加大人工投入和勞動強度，同時由于人工操作的隨機性，在一定程度上造成道面混凝土強度的不均勻。本著改進傳統工藝、提高勞動效率和工程質量的目的，在超厚道面混凝土的施工中采用了自行式高頻振搗機組振搗、一次性攤鋪的施工新工藝，通過實踐中的不斷摸索和改進，基本形成了一套初步成熟、可行的施工工藝。2 高頻振搗工藝的提出我公司自1994年以來承建了多項高速公路水泥混凝土路面和機場水泥混凝土道面的施工，高速公路水泥混凝土路面采用了滑模攤鋪機施工，其效率高，混凝土內在質量均一，表面強度也得到了

3、保證;以往機場水泥混凝土道面采用了傳統的人工攤鋪工藝施工。廣州白云新機場道面混凝土縱向設有陰陽企口縫，采用滑模攤鋪機施工難以保證企口成型。而傳統的人工分層攤鋪振搗的施工方法工作效率低，振搗不均勻，導致混凝土強度離散性較大，而且施工時混凝土表面泌水較多，表面強度下降。為提高生產效率，保證混凝土的內在質量和表面強度，在施工前經過論證，決定參考滑模攤鋪機的振搗方式，進行工藝創新，自行設計組裝自行式高頻振搗機組，改進傳統的人工攤鋪中的振搗工藝。3 高頻振搗的原理普通振搗棒的振動頻率一般為2300次/分鐘，在施工中只有靠增加振搗時間來保證混凝土的密實。而高頻振搗棒的振動頻率高，介于880011820次/

4、分鐘，混凝土在高頻振搗棒的作用下，可使水分子的固直徑由120150µm減小到60µm，與水泥分子固直徑（小于80µm）基本一致，這樣水分子就能更好的包裹在水泥顆粒周圍，極大地減小了混凝土內的微觀孔隙。因此，在混凝土的坍落度小于8mm、水灰比較小的條件下，也能在較短時間內獲得密實，并能振出足夠的漿液，易于混凝土做面。4 自行式高頻振搗機組的組裝高頻振搗機組主要由型鋼桁架、變頻機、高頻振搗棒和行走裝置組成，整機重量約0.4T。采用廣東佛山生產的變頻機，該機能將380V、50Hz的交流電變頻為42V、200Hz的交流電，且變頻性能穩定可靠，每臺變頻機可連接兩條高頻振搗棒

5、，振搗棒采用江蘇靖江產的高頻振搗棒，型號為ZDN85型，其技術參數如下：型號直徑（mm）長度（mm）振頻（Hz）振幅（mm）電源（Phase/Hz/V）功率(kW)重量（kg）ZDN85854801971.23/200/421.117根據道面分幅的寬度（多為4米）和每根高頻振搗棒的實際作用半徑，在高頻振搗機組上安置了5臺變頻機和10條ZDN85型振搗棒，棒間距為40cm，邊部振搗棒距模板為20cm，振動頻率為11820次/分鐘，可較好的滿足實際的施工需要。其次，鑒于道面混凝土板較厚，又是使用流動性較差的干硬性混凝土攤鋪，振搗棒的偏心振源設在棒體中下部，當棒與棒的間距較大時，其振動波衰減較嚴重，

6、有效作用半徑變小，遠處的振搗效果變差，對排除氣泡不利。為了使超厚的混凝土板整體達到均勻、密實，結合實際經驗，把相鄰間振搗棒的排列設置成一高一低，互錯角度為20±2º，這樣可以保證整個斷面的混凝土都能達到振搗密實。5 全厚一次攤鋪、自行式高頻振搗機組振搗施工工藝5.1 工藝流程5.2 混凝土配合比和拌合要求5.2.1混凝土配合比可按常規的普通混凝土配合比設計方法進行選定，同時應滿足設計28天抗折強度5.0Mpa和95%強度保證率的要求。石料采用520mm，2040mm兩級配，最大粒徑不得大于40mm；機拌坍落度48mm，維勃稠度約為2535秒；使用中砂，細度模數為2.52.8

7、，砂率為2932%；水灰比按0.44控制；水泥用量310320kg/m3，根據需要可適量摻加緩凝型減水劑。由于混凝土混合物較干硬，按混凝土拌合機說明中對一般混凝土規定的拌合時間不容易使混合料拌合均勻，且易離析，流動性較差，因此宜比常規的或說明書規定的拌合時間略延長1520秒，以提高混合料的和易性。水灰比應嚴格控制，同時要考慮集料沖洗水、天氣陰晴及氣溫變化等因素對拌合實際用水量的影響，水的計量一定要準確。5.3 試驗段施工自行式高頻振搗機組組裝調試完畢后，在平行滑行道進行了40m的試驗段施工，主要目的是熟悉該機組的施工操作細節、掌握適宜的混凝土施工配合比、混凝土振搗時間控制和人機配合等問題。本試

8、驗段歷時2小時15分鐘全部完成，基本達到了熟悉機具操作的目的，高頻機組需兩人同步操作，關鍵是要保持兩邊行進輪同步勻速前進；混凝土施工配合比與傳統工藝基本相同，水灰比可適當減小；混凝土振搗時間可通過機組負載時的行進速度來控制，實踐證明，宜控制在0.51.0 m/min，可保證混凝土的振搗密實。5.4 自行式高頻振搗機組施工操作用自卸汽車運料，對厚度3044cm的混凝土進行一次性攤鋪，并實施全幅振搗。到料攤鋪過程中必須有一組專人用圓口鍬選用均勻又偏細的混合料向板邊角及企口部位翻鍬扣料。需選用經驗豐富的人進行平倉，虛高預留是否恰當對后續工序進度影響很大。平倉人員必須嚴格按試驗得出的虛高值留出適宜的振

9、實沉降量（一般為攤鋪厚度的10%）。當整平出45m長的工作面后，便可開動高頻振搗機準備施振。施振前應先調整棒頭位置，使下排棒端頭部距基層表面的高度為610cm，并將棒位置固定。此距離不可過低，防止損壞基層。高頻振搗機入倉起步時，在混凝土板端部應先振搗23min，再緩慢勻速前進，實施全寬全厚的正常振搗作業。高頻振搗機正常勻速行進時的振搗速度不得過快，最快速度不得超過0.8m/min，以保證振搗后混凝土的密實。高頻振搗機應由2人操作，操作手應注意控制速度并隨時密切觀察振搗效果和混凝土氣泡溢出情況；同時另一操作手還應監視各條振搗棒運行是否正常、混凝土是否有漏振現象。發現異常立即停機查找原因，排除故障

10、。振搗中，如發現氣泡尚未完全排出可暫停前進，在原地繼續振搗，亦可使振搗棒上下緩慢提落幫助氣泡排出；如發現混凝土表面有發亮的砂漿條帶（因振搗拖出），說明振棒位置過深，必須立即調整棒的高度并重新補振不符合要求的地段。當前方無工作面時，應立即關閉振搗棒。混凝土用高頻振搗機振搗完畢后，立即使用下部焊有鋼筋條（起壓漿作用）的2.2kw小平板振動器緩慢拖振12遍，以便施加壓振，進一步起到壓石、整平、提漿和趕出表層氣泡的作用，從而提高混凝土表層質量。高頻振搗機可與三軸整平機配套使用，以起到進一步提漿和整平作用。混凝土道面采用分條跳槽法施工，即隔一條施工一條混凝土道面板，當混凝土達到一定強度后，再澆筑填倉混凝

11、土道面板。澆筑填倉板時，高頻振搗機在已筑混凝土板上行走施工，兩側鋼輪沿方木（5×8cm）行走，方木下敷設2m寬的土工布，這樣可防止填倉施工時對已筑混凝土板的破壞和污染。5.5 注意事項高頻振搗機操作手要定崗定位，不得隨意更換新人操作機械。下班時應將機、棒等刮洗干凈，并蓋布保管，防止下雨電機受潮。振搗棒應有備份，并經常檢查維修，防止發生故障而使振搗中斷。高頻振搗過程中應輔以人工找平，振搗器不能碰撞模板、鋼筋、傳力桿等，也不能擾動基層。混凝土板邊、企口、板角、板端及封倉和傳力桿部位，均應使用手提插入式振搗棒輔助振搗，以確保混凝土板邊角密實。6 高頻振搗工藝與普通振搗工藝的對比分析6.1施

12、工速度經過對單幅4m寬0.42m厚的混凝土板的施工統計，高頻振搗工藝每小時可成型混凝土約19m，而舊工藝每小時約成型混凝土15m，由此可見，高頻振搗工藝可使施工速度提高近30%。6.2施工組織高頻振搗與普通振搗工藝作業人員配備數量基本一致，采用新工藝雖然沒有達到減少作業人員的目的，但是大大降低了作業人員的勞動強度。6.3施工質量采用高頻振搗工藝后，經觀察拆模后混凝土側面的氣泡數量有所減少，表明混凝土密實性有所提高。現場混凝土鉆芯取樣表明：混凝土樣芯外觀顯示，高頻振搗工藝使得混凝土內部粗骨料分布更加均勻，骨料無集堆和離析現象，同時獲得28d抗折強度平均值為6.9Mpa，對比舊工藝獲得的強度平均值

13、6.2 Mpa，新工藝使得混凝土28d抗折強度提高了約11.3%。另外，采用高頻振搗工藝，使得振搗后混凝土表面的漿液更加均勻、一致，從而大大提高了混凝土的表觀質量，為后幾道工序的施工奠定了良好的基礎。6.4經濟效益新工藝在人員配備數量上與舊工藝相比沒有明顯減少，但由于施工速度的提高，縮短了工期，不僅降低了人工費成本，而且可以充分利用其它配套機械設備的生產能力，取得了較好的經濟效益和社會效益。7 結束語目前本標段已完成道面水泥混凝土攤鋪75000m3,經檢驗各項質量指標均達到了設計和規范的要求。水泥混凝土高頻振搗施工工藝中全厚一次攤鋪與民航場道技術規范的要求有一定的出入，但規范的規定是以普通振搗棒施工為基礎的，而高頻振搗棒的有效作用半徑為40cm左右，比普通振搗棒作用半徑大的多。采用高頻振搗工藝施工的道面混凝土，不僅提高了生產效率，而且混凝土質量均達到了設計和規范的要求，取得了較好的效果，