摘要：研究了露石水泥混凝土路面铺筑过程中必然要遇到的材料选择、冲洗时间、成熟度、双层铺筑混凝土强度等关健技术问题，分析了冲洗时间、成熟度的主要影响因素，发现温度越高，冲洗时间越早，最早冲洗时间与最迟冲洗时间有较大的间隔，常温下可达十多个小时，温度升高，间隔减小，成熟度随温度的升高而增大，相隔一定时间分两层振捣的水泥混凝土试件强度与一次振捣的水泥混凝土试件强度基本相同。结果表明:成熟度指标、试验法是评价、检测露石工艺性质的有效手段，两层铺筑方法是降低此种路面成本的有效途径。
关键词：道路工程;露石混凝土路面;试验研究;材料选择;冲洗时间;成熟度;双层铺筑强度
0 引言
普通混凝土路面抗滑性低、噪声大、阳光反射强烈等缺陷会影响这种路面在新的公路建设或维修工程中的采用，对这些缺陷进行改善，将有助于拓展水泥混凝土路面的应用范围。露石混凝土路面正是克服普通混凝土路面诸多缺陷的路面形式之一，它可在许多方面表现出优良的性能。
露石水泥混凝土路面在发达国家有研究与应用实例，但在结合实际应用的某些理论方面还未做相应的研究[3]，而中国的研究应用极少。对此，笔者针对各国的情况，对露石混凝土路面的材料选择、施工工艺性能、路用性能及评价方法等做了详细研究，并铺筑了1. 6 km的试验路，试验路表现出了行车舒适、抗滑性高、噪声低、光线柔和等优点。在此，笔者对铺筑露石混凝土路面所涉及到的关键技术进行研究，以期为露石混凝土路面的大面积应用提供理论指导。
1 材料的选择与施工工艺
1.1 材料的选择
集料选择除考虑普通混凝土所要求的技术指标外，要特别考虑力学性质、粒径大小，在可能的情况下还要考虑集料的颜色。各力学性质指标中磨光值是影响露石混凝土路面耐磨性最重要的影响因素，磨光值大的集料将使露石混凝土路面获得很高的耐磨性川，进而使其高抗滑性得到持久的保持;最大粒径的大小则影响路面的表面构造，从而进一步影响路面的抗滑性与滚动噪声水平;合适的集料最大粒径会使路面既具有较高的抗滑性，又具有较低的滚动噪声水平;集料的颜色会影响露石表面的外观与反光性能，赏心悦目的路面外观与光线柔和的路表将大大提高水泥混凝土路面行车的舒适性。
一种路面是否可行，除技术性能外，是否经济也会成为这种路面能否推广的决定性因素。上面简述了对露石混凝土路面用集料的特殊要求，如果当地缺乏这种集料，而全厚度混凝土板必须采用外运集料时，大量采用昂贵的优良集料则会大大增加路面的造价，进而导致该地区放弃这种路面结构形式。对此，笔者提出两层铺筑露石混凝土路面的施工工艺，即在表面4-5 cm厚度采用优良的外运集料，其余主要厚度采用当地便宜的传统集料。
所铺筑的试验路就采用了这种两层铺筑的露石混凝土路面，全厚24 cm，其表层约4. 5 cm厚混凝土采用性能较好的外运集料— 辉绿岩，最大粒径20 mm;其余约19. 5 cm厚度混凝土采用当地丰富而便宜的石灰岩集料，最大粒径30 cm,
这种两层铺筑的施工工艺大大降低了材料成本，而由此施工工艺引起的额外费用远远低于采用两种材料所节约的材料费用。所以，这是一种经济的露石混凝土路面铺筑方法。
当路面外观要求小粒径集料时，两层铺筑工艺也是必要的。
水泥标号可按传统混凝土路面混合料设计原则选择，如果表面露石粒径小，则需提高水泥强度或采取其他措施提高水泥砂浆对集料的粘结强度，以免小粒径碎石颗粒剥落。
1.2 施工工艺
当实施两层铺筑露石混凝土路面时，在底层混凝土摊铺后，用振捣棒振实，并用平板振捣器初步振捣;随后摊铺表层混凝土，用三滚筒压实整平机压实整平，并人工对表面进行最后的抹平工艺。等表面水消失后，即可喷洒专门的露石剂乳液，喷洒量控制在225^250 g/mz ,喷洒器具要能使喷出的乳液雾化。
喷洒完成几分钟后，覆盖塑料膜养生。等待冲洗的时间则主要根据气温及其他因素，按下述分析确定。冲洗可以根据当地施工条件人工进行或机械完成，最佳露石深度为1. 5 mm,
2 冲洗露石时间分析
笔者所定义的冲洗露石时间是从混凝土表面抹平开始，经过喷洒露石剂、覆盖塑料膜养生、达到可冲洗状态时所经历的时间(以小时计)。可冲洗状态又分为最早冲洗状态和最迟冲洗状态。最早冲洗状态是混凝土表面可用水、刷子进行冲洗，砂浆易被冲掉，但不会冲掉碎石;最迟冲洗状态是混凝土表面可以被冲洗，但冲洗掉砂浆比较困难，可能要借助铁刷子或压力水。由此分别测定最早冲洗时间和最迟冲洗时间，合适的冲洗露石时间则是二者的平均值，即既不易掉石子、冲洗也不困难的等待时间。
2.1 最早与最迟冲洗露石时间试验分析
笔者分别对可能影响冲洗时间的各种因素，如水泥的标号、水灰比、养生温度等进行了试验分析，其中，最为突出的影响因素是温度。表1是关于温度影响的试验结果，部分结果见图1。
由图1中看出:温度越高，冲洗时间越短，最迟冲洗时间与最早冲洗时间有较大的时间间隔，这种间隔时间将有利于掌握合适的冲洗露石时刻。
从表1中还可发现，温度越高，最早冲洗时间与最晚冲洗时间间隔越短。这实际上反映出:在高温下，水泥凝结水化速度较快，对表面渗透了露石剂的砂浆硬化速度影响也较大，因此，二者时间间隔缩短。这表明:在温度较低时，冲洗工艺可选择的时间范围较宽裕，而在温度较高时，冲洗工艺可选择的时间范围较窄。因此，在气温不是很高时进行施工，可利用的时间范围较宽，实际冲洗工艺比较容易控制。
2.2 冲洗露石时间的计算分析
把在适宜冲洗时间tbw的成熟度M定义为
式中:T为混凝土表面温度(0C)，在室内试验时，T近似为恒温。
按式 (1 )定义计算，可得到表1中最后一项的值。由此，可绘制温度一成熟度关系曲线，见图2。
由图2可知：温度越高，冲洗时成熟度越大。
实际工地的气温是变化的，式(1)中温度为变量T(t)，因此，成熟度的计算(图3)应采用式(2)进行
式中:t。为混凝土抹面完成的时刻(h);t,为混凝土冲洗时的适宜时刻(h)。
在实际工地，混凝土表面温度的变化可以通过放入混凝土面上塑料膜内的温度计，每小时读一次数来实际测定，则式(2)的计算可近似为
式中:Tt。 +，为混凝土抹面后第1h测量的表面温度(0C);T o十2为混凝土抹面后第2h测量的表面温度(0C);T,，为混凝土适宜冲洗的表面温度(0C)。
通过室外试验表明:室内不同温度下确定冲洗时的成熟度与室外基本相同，因此，实际施工中，可以实际量测塑料膜下混凝土表面在不同时间的温度，用以计算其平均值丁，并根据室内所得结果(图2)查得一个对应的成熟度M，由此计算适宜的冲洗时间tbw
由上述分析可知:适宜冲洗时间是最早冲洗时间与最迟冲洗时间的平均值。在最早与最迟冲洗时间范围内均可进行冲洗，只是难易程度有所差异。相应地，实际冲洗的成熟度可在一定范围内变化。
水灰比 、水泥强度对冲洗时间亦有一定影响，一般水灰比小、水泥强度高时，冲洗时间会稍有缩短，相应的成熟度也稍有变小。这些影响不像温度影响那样显著。
2.3 冲洗露石时间的划痕测试与实际试冲洗
除上述用成熟度指标控制冲洗时间方法外，还可用试验确定合适的冲洗时刻。
(1) 通过专门设计的划痕试验仪测定是否已达到合适的冲洗时刻。该装置有两个厚度约1 mm的划痕铁条，其上配有约0. 8 kg的荷重，这两个划痕铁条与两个小轮联为一体，形成四轮中两轮由两个铁条替代的小车。手指拉动小车向前，划痕铁条在荷重作用下，在水泥混凝土路面表面划下痕迹。当此痕迹仅为可看到的压纹、周边没有任何划破斑迹时，混凝土即达到合适的冲洗时刻。
(2) 小面积试冲洗，确定是否已达到合适的冲洗时刻。通过量测计算、划痕测试后，对认为已达到合适冲洗时间的混凝土表面，进行实际小面积冲洗，当表面砂浆可冲洗掉、集料不易脱落、露石深度合适时，即为合适的冲洗时刻。
3 两层铺筑工艺时的强度
由材料性能指标试验结果可知:某些集料的力学指标较差，不宜作为表面承受车轮磨耗的集料，但在许多地方，力学指标不理想的集料比较丰富，其价格低廉。考虑到技术与经济两方面的原因，本研究对单一结构层水泥混凝土路面，在结构层总厚度不变的情况下，实施两层混凝土铺筑路面工艺，即下部主要厚度(路面结构层厚度的3/4)混凝土采用价格便宜的集料，而表面混凝土采用优质集料。为分析这种两层铺筑工艺对路面总体强度是否有影响，室内采用了模拟试验进行分析，即在成型15 cm X 15cmX55 cm梁型试件时，考虑到实际工艺衔接上的时间差，在11 cm底层混凝土浇注振捣40 min后，再浇注4 cm顶层混凝土，底层混凝土采用振动台振
捣，顶层混凝土采用顶面平板振捣。部分强度试验结果见表2。
由试验结果可知:两层成型混凝土的强度介于单层混凝土之间。这说明，如果单层铺筑混凝土设计强度满足设计要求，则两层铺筑时混凝土的强度也能满足要求。由此可知:两层铺筑工艺不会降低露石水泥混凝土路面的强度。
4 结语
(1) 温度越高，冲洗时间越早;最早与最迟冲洗时间有较大的间隔，这将有利于冲洗露石工艺的完成;温度较低时，可冲洗的时间范围宽，更有利于冲洗露石工艺的完满实施。
(2 )成熟度是露石混凝土工艺性质的重要指标，温度越高，可冲洗的成熟度值越大;通过实际量测现场温度平均值，利用本研究所获得的成熟度试验值，可计算现场冲洗露石时间;通过划痕试验与实际试;冲洗，可进一步确定适宜的冲洗时刻。
(3 )从 两 层铺筑混凝土强度近似于单层铺筑混凝土强度的试验结果表明:路面设计结构总厚度可通过两层铺筑工艺实施，这样，既可保证露石混凝土路面优良的表面功能，又可降低该路面的材料成本。.
参考文献:
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[3] PETERSON C. Tips on producing exposed aggregate flatwork finishes[J]. Aberdeen’s Concrete Construction,1990,35(8):689- 694.
[4] JTJ 058-2000，公路工程集料试验规程「S].
