特重交通下高速公路水泥混凝土路面基层设计探讨

1、特重交通下高速公路水泥混凝土路面基层设计讨论1概述在水泥混凝土路面结构中，表面水有可能从从接（裂）缝透人两 侧、路肩或路面与路肩结合处以及中央分隔带缘石与路面的结合处透 入路面结构层中。如果进人的水不能及时排出，而是停留在面层与基 层的交界面上，就会使基层局部潮湿甚至接近饱和。当基层是无机结 合料基层出现开裂时，基层裂缝中往往会充满自由水。在行车荷载的 作用下，基层材料中的自由水会产生相当大的压力，这种水压力会冲 刷基层材料中的细粒。一次冲刷可能很小，但在行车荷载的反复作用 下，细料浆逐渐被挤出裂缝，形成面层上裂缝处的唧泥现象，促使水 泥混凝土面层出现错台和板底脱空等病害，从而使整个路面结构的

2、使 用性能迅速变坏。大量的路面损坏状况调查和路面使用经验表明，进 入路面结构内的自由水是造成或加速路面损坏的主要原因之一。本文 对特重交通下高速公路水泥混凝土路面基层设计作一探讨。2不同基层抗水冲刷能力及刚度的比较由基层的作用可知，基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚 度。2. 1抗水冲刷能力法国对不同的基层材料进行了耐冲刷能力试验，根据试验结果， 基层材料耐冲刷能力以贫混凝土为最佳，水泥结砾石次之，水泥稳定 土较差，而无结合料处治的级配粒料最差（表1）。由表1可以看出， 材料的耐冲刷能力随水泥含量的增大而提高。水泥含量有一临界值， 低于此值时材料的耐冲刷能力迅速降低，此值约为4. 0%-4.

3、 5%。国际道路协会混凝土道路技术委员会将基层材料按抗冲刷能力 划分为5级。1级为极抗冲刷的材料，如贫混凝土 （水泥含量7%-8%）,沥青 混凝土（沥青含量6 %以上）;2级为抗冲刷的材料，如厂拌5 %水泥稳定粒料；3级为较抗冲刷的材料，如厂拌3. 5%水泥稳定粒料，3%沥青 稳定粒料；4级为较易冲刷的材料，如路拌2. 5 %水泥稳定粒料；5级为易冲刷的材料，如碎石土，细粒土。2. 2刚度作为水泥混凝土路面的基层，应具有一定的刚度。如若基层的刚 度较小，则在使用过程中基层产生的变形较大，水泥混凝土路面面层 与半刚性基层不能很好地接触，水泥混凝土面层板也就会失去了工作 条件，极易造成水泥混凝土路

4、面板的损坏。一般情况下，强度随水泥 掺量的提高而增大，承载力相应地也高。各种基层按强度和刚度排序, 依次是碾压混凝土或贫混凝土、水泥稳定粒料（土）、石灰粉煤灰稳定 粒料（土）、石灰稳定碎石（或砂砾）或石灰稳定砂砾土。碾压混凝土或贫混凝土依据水泥用量的变化，其28d抗压强度为 5-20mpa,甚至更大。相应的弯拉强度为15-3. ompa,弯拉弹性 模量为1. 5x104-25x104mpao较高强度和刚度的基层可以为混凝 土面层提供更加均匀而坚实的支承，从而减少面层板边和角隅处的挠 度，保障接缝的传荷能力及耐久性；还可以减少基层在荷载反复作用 下的塑性变形，从而减少面层板底的脱空。水泥稳定粒料

5、（土）材料的种类较多，同时水泥的剂量越大，水泥 稳定材料的强度也越大，因此其强度可在较大的范围内调整，以适应 不同等级道路及不同路面结构层次（基层或底基层）对材料强度的要 求。水泥稳定粒料（土）的7d无侧限抗压强度在l-10mpa范围内变化， 单从强度而言，可用作各等级道路路面的基层。3特重交通下高速公路水泥混凝土路面结构设计3. 1设计目标该地位于祖国南方，在公路自然区划中被划归为iv6、iv7区， 属东南湿热区，是典型的海洋季风型气候。南北气温差异较大，中部 及沿海地区以持续高温为主，北部地区既有42高温，又有极端一4. 1 °c低温的记录。受季风影响，该地区降雨量也极为丰富，有

6、典型的暴 雨带，累计降雨量年均1500mm以上，成为最湿润的地区之一。因此 该地区在进行公路路面设计时，除考虑行车荷载以外，应重点考虑多 雨这个因素，即水的影响。对水泥混凝土路面而言，主要是水的冲刷 问题。3. 2设计分析依据公路水泥混凝土路面设计规范，在特重交通条件下，水 泥混凝土路面适宜的基层为贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基 层；在重交通条件下，水泥混凝土路面适宜的基层为水泥稳定粒料或 沥青稳定碎石基层。按照规范的建议，在特重交通条件下，水泥混凝 土路面适宜的基层为贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层。但我 省目前在特重交通条件下，却采用了规范在重交通条件下推荐的基层 类型，即在特重交

7、通条件下，水泥混凝土路面采用水泥稳定粒料基层。 显然是在抗水冲刷方面弱了。既然知道在特重交通条件下，水泥混凝土路面采用水泥稳定粒料 基层在抗水冲刷方面弱了，那么有没有补救的办法呢？基层应具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度。多年来的应用实践 表明：在刚度方面，在特重交通条件下采用水泥稳定粒料作为水泥混 凝土路面基层，较少有反映由于刚度不足造成水泥混凝土路面损坏 的，而反映最多的是水损坏。因此要考虑补强，应主要从抗水冲刷方 面去补强。不放弃半刚性基层而要提高其抗水冲刷能力，比较切合实际的想 法是复合，即在半刚性基层上加铺一层抗水冲刷能力较强的结构层。 从规范推荐的材料来看，抗水冲刷能力较强的有碾压混

8、凝土、贫混凝 土和沥青混凝土三类。从加铺的功能来看，加铺的厚度应较薄，厚则 失去了加铺与复合的意义。碾压混凝土和贫混凝土两种因加铺时必须 保证一定的厚度（10cm）而显得不经济，沥青混凝土比较合适，其厚 度可小至0. 5cm,它不但可以防冲刷而且是良好的防水层，防止了 水的下渗，保证其下的抗水冲刷能力较弱的基层不受水的侵蚀。德国、 日本水泥混凝土路面常见这种结构，作为混凝土板与基层间的过渡 层，其目的是为了提高和改善基层的耐久性，密级配沥青混凝土的厚 度通常为4cm。两种材料复合后，优势互补， 相得益彰，既继承了传统的半刚性基层结构，又弥补了其抗水冲刷不 足的缺陷，且在造价方面提高不大，较为经济。4结语在水泥混凝土路面整体结构中，路面板、基层与土基之间存在着 相互依存、互