水泥混凝土路面的施工質(zhì)量控制研究

摘　要　水泥混凝土路面是兩大高級(jí)路面類型之一。本文從施工機(jī)械評(píng)價(jià)、施工工序管理、施工工序的相關(guān)控制三個(gè)方面對(duì)水泥混凝土路面的施工質(zhì)量控制進(jìn)行深入研究,提出的質(zhì)量控制方法對(duì)促進(jìn)我國(guó)水泥混凝土路面建設(shè)水平有重要借鑒意義。

關(guān)鍵詞　　水泥混凝土路面　施工　質(zhì)量控制

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,道路的交通量也在不斷增多,因而對(duì)道路路面的使用要求也越來越高。目前,我國(guó)的水泥混凝土路面設(shè)計(jì)理論和方法在世界上己處于先進(jìn)地位,施工機(jī)械也不落后,但工程建設(shè)質(zhì)量卻總是不盡如人意。其原因主要在于施工組織管理不健全,對(duì)施工質(zhì)量控制缺乏科學(xué)性的認(rèn)識(shí)。

　　針對(duì)于此,本文從施工機(jī)械評(píng)價(jià)、施工工序管理、施工工序的相關(guān)控制三個(gè)方面進(jìn)行深入研究,提出了水泥混凝土路面的施工質(zhì)量控制方法,對(duì)促進(jìn)我國(guó)水泥混凝土路面建設(shè)水平有重要借鑒意義。

1　施工機(jī)械評(píng)價(jià)

　　水泥混凝土路面施工機(jī)械配置是否合理,將直接影響到系統(tǒng)的生產(chǎn)率及機(jī)械的利用率;同時(shí)也會(huì)對(duì)機(jī)械使用費(fèi)產(chǎn)生直接的影響,進(jìn)而影響整個(gè)工程的施工成本。以工程進(jìn)度為標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械評(píng)價(jià)方法是水泥混凝土路面施工中較為常用的方法,包括兩個(gè)指標(biāo):

　　(1) 系統(tǒng)最低生產(chǎn)率指標(biāo)

　　工程進(jìn)度控制主要是依據(jù)總工程量、總工期要求,將該標(biāo)準(zhǔn)量化為機(jī)械化施工系統(tǒng)的最低生產(chǎn)率Qmin :Qmin = G/Tmax (1)

　　式中Qmin為機(jī)械化施工系統(tǒng)最低生產(chǎn)率; G為機(jī)械化施工總作業(yè)量; Tmax為機(jī)械化施工最遲作業(yè)工期。主導(dǎo)機(jī)械生產(chǎn)能力確定后,也就決定了輔助機(jī)械的生產(chǎn)能力和數(shù)量,原則上輔助機(jī)械的生產(chǎn)能力應(yīng)略大于主導(dǎo)機(jī)械的生產(chǎn)能力,以保證主導(dǎo)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力得到最大限度發(fā)揮。在系統(tǒng)實(shí)施階段,Qmin主要用于評(píng)價(jià)機(jī)械化施工系統(tǒng)的生產(chǎn)率是否能夠滿足工期目標(biāo)。

　　(2) 系統(tǒng)生產(chǎn)率指標(biāo)

　　高等級(jí)公路機(jī)械化施工理論將系統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)率分為三種:理論生產(chǎn)率Q1 ,反映機(jī)械技術(shù)水平,一般為機(jī)械技術(shù)說明書上標(biāo)定的額定生產(chǎn)率;技術(shù)生產(chǎn)率Qj ,反映在具體的工作對(duì)象下操作人員的技術(shù)操作水平;實(shí)際生產(chǎn)率Qs ,反映在具體的施工條件下的機(jī)械化施工設(shè)計(jì)方案,施工機(jī)械配合及組織管理水平。

　　施工機(jī)械評(píng)價(jià)的基本步驟如下:

　　①收集基本數(shù)據(jù); ②由水泥混凝土路面施工工藝確定系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備組成; ③根據(jù)Qmin確定系統(tǒng)主導(dǎo)機(jī)械設(shè)備- 拌和機(jī)生產(chǎn)能力及數(shù)量; ④由主導(dǎo)機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)能力確定輔助機(jī)械- 攤鋪機(jī)的生產(chǎn)能力和數(shù)量; ⑤對(duì)現(xiàn)有機(jī)械進(jìn)行對(duì)比評(píng)價(jià)。

2　施工工序管理

　　水泥混凝土路面施工過程中,每一項(xiàng)具體工作是由一道道工序加工出來,每道工序質(zhì)量的好壞,最終都直接或間接影響工程質(zhì)量,所以工序質(zhì)量是形成工程質(zhì)量的基本環(huán)節(jié),是質(zhì)量管理的重點(diǎn)。由于工序是人、機(jī)、材料、方法、環(huán)境等諸因素對(duì)產(chǎn)品綜合作用的過程,各因素的波動(dòng),將導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng),因此,應(yīng)對(duì)工序質(zhì)量中的影響因素進(jìn)行分析、控制,使工序保持穩(wěn)定狀態(tài),這就是“工序管理”的任務(wù)。

2. 1　工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

　　工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是工序管理的依據(jù),它包括設(shè)計(jì)值與允許偏差,設(shè)計(jì)值由設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)說明書與工程承包合同規(guī)定;允許偏差由國(guó)家規(guī)范、規(guī)程規(guī)定。在進(jìn)行工序管理時(shí),還應(yīng)包括施工單位對(duì)該工序的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)劃值。

2. 2　工序能力分析

　　工序能力是指工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的施工情況,用工序能力指數(shù)Cp表示。工序能力的大小要與產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)相符合,工序能力過大易導(dǎo)致造價(jià)提高,過小則不能滿足質(zhì)量要求。工序穩(wěn)定性分析可利用頻數(shù)分布圖、直方圖以及工序能力圖、控制圖等方法來判斷工序是否處穩(wěn)定狀態(tài)。工序能力指數(shù)采用下式計(jì)算:計(jì)量值有雙側(cè)允許偏差時(shí)

Cp =X/6 s (2)

計(jì)量值僅有單側(cè)標(biāo)準(zhǔn)限制時(shí)

Cp = (Tu - x) /3 s　(給出上限標(biāo)準(zhǔn)Tu 時(shí)) (3)

Cp = ( x - TL ) /3 s　(給出上限標(biāo)準(zhǔn)TL 時(shí)) (4)

式中: X為樣本平均值, s為標(biāo)準(zhǔn)差。工序能力分析采用表1判斷。

2. 3　工序質(zhì)量控制

　　工序質(zhì)量控制就是利用控制圖對(duì)工序的加工質(zhì)量進(jìn)行控制,它貫穿于工程施工的全過程。通過對(duì)影響工程產(chǎn)品質(zhì)量的條件和因素實(shí)行定向控制,來確保工程產(chǎn)品達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量水平,體現(xiàn)了全面質(zhì)量管理中預(yù)防為主的特點(diǎn)。為了有效地對(duì)工藝過程進(jìn)行控制,使各工序參數(shù)穩(wěn)定在某一數(shù)值上或穩(wěn)定在某一范圍內(nèi),本文采用平均值控制圖,這樣即可以知道過程的狀態(tài)平均水平的總趨勢(shì),又可了解樣本中的單個(gè)數(shù)值在時(shí)間上的離散情況。

3　施工工序的相關(guān)控制

3. 1　強(qiáng)度控制

　　(1)管理圖法

　　在混凝土生產(chǎn)過程中,需要定期檢查混凝土的強(qiáng)度質(zhì)量是否符合要求。用試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制混凝土質(zhì)量控制圖,是一種簡(jiǎn)單有效的管理方法。下面以美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)質(zhì)量管理圖(如圖1)為例加以說明。

　　圖1A中,每個(gè)點(diǎn)表示一組試件的抗壓強(qiáng)度,實(shí)線代表設(shè)計(jì)強(qiáng)度,虛線表示施工配制強(qiáng)度,按日也可以按其他順序繪制強(qiáng)度圖。圖B為移動(dòng)平均值,代表圖A中五個(gè)(組)抗壓強(qiáng)度的平均值,每次加上一個(gè)新的抗壓強(qiáng)度,和先前的四個(gè)抗壓強(qiáng)度一起計(jì)算新的五個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的平均值,用來計(jì)算移動(dòng)平均值的試驗(yàn)的數(shù)目可以變化。圖C為移動(dòng)平均極差,每點(diǎn)為十組二個(gè)試件抗壓強(qiáng)度極差的平均值,每天繪制一點(diǎn)。(虛線代表0. 08467.f )在繪制抗壓強(qiáng)度控制圖時(shí)可同時(shí)繪制坍落度控制圖。

　　(2) 成熟度法

　　混凝土的強(qiáng)度是水泥和水的化學(xué)反應(yīng)(水化)的結(jié)果。由于水化率取決于溫度,所以可運(yùn)用成熟度的概念來評(píng)估混凝土的強(qiáng)度。成熟度是時(shí)間和養(yǎng)生溫度的函數(shù),混凝土澆筑后,在特定時(shí)內(nèi)測(cè)定混凝土的溫度,可計(jì)算混凝土的成熟度。如果預(yù)先建立某一特定混合料的成熟度和抗彎強(qiáng)度之間的關(guān)系,便可估算混凝土的強(qiáng)度。成熟度的概念基于一個(gè)假設(shè):即對(duì)一特定混凝土混合料而言,相同成熟度的混凝土具有相同的強(qiáng)度,不考慮時(shí)間- 溫度綜合因素對(duì)混凝土成熟度的影響?；炷砍墒於韧ǔＳ盟鳡? Saul)公式計(jì)算如下:

M ( t) = 6 (T - T0 )Δt (5)

　　式中:M ( t)為t齡期的成熟度;Δt為時(shí)間間隔;T為Δt時(shí)間間隔內(nèi)混凝土的平均溫度; T0 為基準(zhǔn)溫度?？箟簭?qiáng)度與成熟度的關(guān)系如圖2所示。

　　圖2 ( a)圖中等溫養(yǎng)護(hù)條件為基準(zhǔn)溫度4℃;( b)圖中等溫養(yǎng)護(hù)試件為基準(zhǔn)溫度- 10℃。基準(zhǔn)溫度是指混凝土強(qiáng)度從此不再隨時(shí)間而增加(水化反應(yīng)停止)時(shí)的溫度。據(jù)試驗(yàn)研究表明,這一溫度的范圍在- 11. 7℃～10. 6℃之間。索爾公式假設(shè)混凝土的成熟度隨溫度增長(zhǎng)而線性增長(zhǎng)。成熟度方法的原理是混凝土強(qiáng)度與其成熟度有關(guān),應(yīng)用這種方法要先建立成熟度- 強(qiáng)度關(guān)系曲線,各種混凝土有不同的成熟度與混凝土強(qiáng)度的關(guān)系,故每種混凝土要建立自己的成熟度- 強(qiáng)度關(guān)系曲線。應(yīng)用工程擬采用的材料和配合比成型一系列不同齡期的強(qiáng)度試件,試件在室溫下養(yǎng)護(hù)并記錄溫度變化以便計(jì)算試壓時(shí)的成熟度,繪制每個(gè)齡期的平均強(qiáng)度和相應(yīng)的成熟度,得到一條光滑的強(qiáng)度- 成熟度曲線。如欲確定某個(gè)齡期工地試件的強(qiáng)度,可應(yīng)用這個(gè)齡期的成熟度,然后從強(qiáng)度- 成熟度曲線上讀出它的強(qiáng)度。

3. 2　平整度控制

　　路面平整度直接影響到道路使用者的利益。一方面,路面的平整度影響到行駛的安全、經(jīng)濟(jì)、快速和舒適;另一方面,若路面平整度不好時(shí),必然會(huì)加大行駛車輛的顛簸,使機(jī)械磨損,油耗增加,行駛速度下降。根據(jù)國(guó)內(nèi)外資料表明,行車速度與平整度成反比,油耗隨平整度變化呈指數(shù)上升。所以平整度是道路使用者利益的最直觀體現(xiàn),作為社會(huì)設(shè)施的道路,必須考慮到使用者的利益。所以有效地控制平整度具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　由于平整度測(cè)量數(shù)據(jù)量比較大,所以我們采用平均值控制圖(.X - R)法進(jìn)行控制。這種控制圖可用于批量或大批量的產(chǎn)品質(zhì)量控制,一般包括兩張控制圖,即平均數(shù).X控制圖和極差R控制圖。為了畫出.X - R圖,可先取出n組樣品,分別求出每組樣品的平均數(shù).Xi 和極差Ri ,然后再利用下式求其平均數(shù).X 和極差R:

3. 3　裂縫控制

　　由于產(chǎn)生裂縫的原因很多,無法定量的作出分析。本文擬采用因果分析圖(魚刺圖)方法對(duì)產(chǎn)生裂縫的整個(gè)過程進(jìn)行控制并輔助以圖解法控制養(yǎng)護(hù)操作。

　　為了能系統(tǒng)的進(jìn)行分析,我們可以將人員、機(jī)械、機(jī)具、工具、工藝操作和工作環(huán)境等作為主要因素來分析,再?gòu)拿總€(gè)主要因素中找出相關(guān)的次要因素。如此越分越細(xì),逐步找出影響根源,然后采取措施加以改善,并注意實(shí)踐驗(yàn)證,通常需要有幾次反復(fù)才能取得明顯效果。以下為混凝土裂縫的因果分析圖。在觀察因果分析圖時(shí),我們還必須注意以下幾個(gè)問題:

　　a. 大小各種原因都是通過什么途徑在多大程度上影響結(jié)果的。

　　b. 各種原因之間有無聯(lián)系。

　　c. 各種原因有無測(cè)定的可能,準(zhǔn)確度如何。

　　d. 把分析出來的原因與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況逐項(xiàng)對(duì)比,看與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際有無出入,以及有無遺漏的條件或不宜遵守的條件等。

4 結(jié)語(yǔ)

　　水泥混凝土路面工程施工質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是施工現(xiàn)場(chǎng)的工序質(zhì)量管理,提出了相關(guān)的控制方法,并對(duì)相關(guān)控制方法進(jìn)行了深入研究,力圖使施工管理者能夠掌握控制重點(diǎn),能夠有的放矢。建議今后著重研究全面質(zhì)量管理方法在研究水泥混凝土路面施工中的應(yīng)用,并針對(duì)具體工序研究科學(xué)的控制方法,最終達(dá)到使一般技術(shù)人員均能熟練運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

　　1　郭小宏等. 公路工程機(jī)械化施工與管理[M ]. 成都科技大學(xué)出版社, 1994

　　2　張海軍等. 水泥混凝土路面機(jī)械化施工系統(tǒng)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[ J ] ,華東公路, 1999

　　3　Hass&Hudson. PavementManagement Systems[M ] , 1982

　　4　胡長(zhǎng)順,黃輝華. 高等級(jí)公路路基路面施工技術(shù)[M ]. 人民交通出版社, 1995