水泥混凝土路面的知识

第九章水泥混凝土路面◆第一节水泥混凝土路面的构造◆第二节水泥混凝土路面的施工◆第三节水泥混凝土路面的设计水泥混凝土路面的特点：优点:强度高，稳定性好，使用寿命长，设计寿命为20-30年。路面表面较粗糙，抗滑性较好，耐磨耗，还能适应履带式车辆的行驶。经常性的维修和养护工作量小。缺点：水泥用量大，每方混凝土约需水泥330kg。由于水泥水化慢凝的水硬性质，一般完工后需半个月以上才能开放交通。此外，因路面有接缝，行车时有跳车振动。维修时路面不易开挖。第一节水泥混凝土路面的构造●土基和基层●面板●接缝●填缝料1.土基和基层土基是基础。若土基稳定性不足，产生不均匀沉陷，会使面板产生过大的弯拉应力而破坏。因此，土基应保证足够强度和稳定性。土质好；保证压实度；加强排水；加设垫层

基层作用是给混凝土板提供均匀稳定的支承，保证混凝土路面的整体强度。具有足够的强度、稳定性；板体性好、变形小；断面平整。厚度以20cm左右为宜，冰冻地区应有足够的厚度。

基层宜采用半刚性材料，整体性强，稳定性好，并且有抗冻性。特重和重交通量宜用贫混凝土、水泥稳定砂砾及二灰工业废渣基层。中等和轻量交通的公路可用水泥土、石灰土或级配碎(砾)石基层。新建公路的混凝土基层顶面的当量回弹模量Et不应低于表2-9-1的规定。2.面板直接承受大气和行车作用，应具有较高强度和稳定性，表面平整耐磨。水泥混凝上面板采用等厚式断面，板的厚度和平面尺寸应符合设计规定。面板表面应有1％-1.5％的横坡以利排水。面层由纵向和横向接缝划分为矩形板块。平行道路中心线的纵缝之间宽度为板宽，一般３.５～３.７５ｍ，最大不超过４.5ｍ；垂直于道路中心线横缝间距为板长，一般为４～6ｍ，最大不超过６ｍ。

补强钢筋混凝土面板纵、横向自由边缘下的基础，当有可能产生较大的塑性变形时，宜在板边缘加设补强钢筋，角隅处加设发针形钢筋或钢筋网。边缘钢筋：设置在纵、横自由边下部（1/4）h处，且不小于5cm，２×Φ１２～１６螺纹钢筋。间距一般为10cm，钢筋两端向上弯起。见图角隅钢筋：设置在砼板上部距板顶不小于５ｃｍ，２×Φ１２～１４螺纹钢筋。对交叉口处无法避免形成的锐角，可采用双层直径6cm的钢筋网补强，布置在板上、下部，距板顶和板底5-10cm为宜。见图边缘钢筋边缘钢筋角隅钢筋交叉口锐角处，角隅钢筋3.接缝接缝的作用：防止温度变化引起过大的胀缩应力和防止温差使板产生过大的翘曲应力。此外，它可以防止不均匀的土基沉陷引起板的开裂。接缝可按平面位置或功能分类。按平面位置分为横缝和纵缝(如图2-9-2所示)。接缝按功能又可分为胀缝、缩缝和施工缝。

胀缝又称伸缝，其缝垂直贯通全板断面。它能使板体在升温时自由伸张而不致挤压破坏。缝宽达20mm左右。

胀缝设置在接近桥梁或其它固定构筑处、与柔性路面接触处、板厚改变处、小半径平曲线和凹型竖曲线纵坡变换处。其它地方胀缝宜尽量不设或少设。胀缝间距可根据施工温度、混凝土集料的膨胀性并结合当地经验确定。夏季施工，板厚大于20cm时可不设胀缝。胀缝一般间距为100-200m，胀缝应采用传力杆，胀缝构造如图2-9-3所示。胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）1—先浇的混凝土；2—传力杆；3—金属套筒；4—钢筋；5—支架；6—压缝板条；7—嵌缝板；8—胀缝模板胀缝传力杆的架设（顶头模固定法）1—端头挡板；2—外侧定位模板；3—固定横木横向缩缝采用假缝。在特重交通公路上，缩缝宜设置传力杆。缩缝构造如图2-9-4所示。传力杆纵向缩缝采用假缝。当一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝。纵向缩缝和纵向施工缝均应设置拉杆(如图2-9-5所示)。拉杆的作用不是传递车轮荷载，而是防止由于混凝土的收缩产生接缝变宽和板的横向位移。拉杆应采用螺纹钢筋，设在板中央。拉杆的直径为12-16mm，最小长度为60-80cm，最大间距为60-90cm，视板宽和板厚而定。拉力杆尺寸和间距可参照表2-9-2选用。拉杆钢筋将相邻车道紧密联系起来。采用传力筋可以避免平行车道的分离。

传力筋油摊铺机自动插入混凝土板中。传力杆的作用是将板边轮载传递一部分至另块板上。传力杆应采用光面钢筋。其长度的一半应涂沥青，外加塑料套，内留3cm空隙并填充纱头或泡沫塑料。套子宜在相邻板间交错布置。传力杆的尺寸和间隙列于表2-9-3。4.填缝料填缝料分为胀缝板和填缝料两种。胀缝板应选用能适应混凝土板的膨胀收缩和耐久性良好的材料，如杉木板、沥青纤维板、泡沫橡胶板或泡沫树脂板等。胀缝板的技术要求列于表2-9-4。填缝料应使用与混凝土板粘结力强、回弹性好，耐疲劳、不渗水和不溶于水，高温不溢出，低温不脆裂的材料。常用的有沥青橡胶，聚乙烯胶泥和沥青玛蹄脂等加热施工型填缝料。若不加热而常温施工，可使用氯丁橡胶、沥青橡胶、聚（氨）酯、硅树脂类填缝料。常温施工式填缝料的技术要求列于表2-9-5。加热施工式填缝料技术要求列于表2-9-6。第二节水泥混凝土路面的施工1.使用材料

水泥混凝土路面板是由碎（卵）石、砂、水泥和水混合拌和铺筑而成。

水泥是形成混凝土强度的关键材料。水泥在路面工程中的应用很广。一般特重和重交通路面采用道路硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，中、轻量交通路面可用矿渣硅酸盐水泥。施工时不能采用硫酸盐水泥。各交通等级路面水泥各龄期的抗压强度和抗折强度应满足表2-9-7的要求。水泥的化学成分和物理指标应满足各交通等级路面的有关规定，见表2-9-8。粉煤灰有时可以掺配代替部分水泥，其质量要求见表2-9-9。路面面层粉煤灰应选用I级或II级灰。路面基层（碾压混凝土或贫混凝土）可使用III级灰，不得采用等外灰。粗集料应使用质地坚硬、耐久和干净的碎石或卵石，并应符合表2-9-10的规定。高速公路、一级、二级公路的粗集料不低于II级，三级、四级公路可采用III级粗集料。粗集料的级配范围列于表2-9-11。细集料应采用坚硬耐久和干净的天然砂、机制砂或混合砂，并符合表2-9-12的规定。高速公路、一级、二级公路使用的砂不低于II级，三级、四级公路可用III级砂。特重和重交通混凝土路面宜用河砂。细集料的级配范围列于表2-9-13。水在拌制和养护混凝土中起到重要作用。一般采用饮用水。

外加剂在道路混凝土中按其用途不同分为减水剂、缓凝剂、加气剂和早强剂等。各种外加剂的技术性能指标列于表2-9-14。外加剂的选用：高温施工时可采用引气缓凝减水剂，初凝时间不得小于3h。低温施工时可用引气早强减水剂，终凝时间不得大于10h，否则应采取促凝措施。碾压混凝土路面施工时可采用木质素磺酸钙掺加剂，以促进水流动与水解，减缓其结晶过程，起到减水缓凝的作用。减水剂的作用：在混凝土拌和物中加入适量的减水剂后，在保持其工作性不变的情况下可显著降低水灰比；在水灰比不变的条件下，可大大提高混凝土拌和物的工作性，从而提高混凝土的强度及抗冻、抗磨等性能。调凝剂：可调节水泥的凝结时间。促凝剂：缩短水泥的凝结时间；缓凝剂：延缓水泥的凝结时间；速凝剂：低温季节施工，使混凝土迅速凝结、硬化；早强剂：提高混凝土的早期强度；引气剂：提高混凝土抗冻、抗渗、抗蚀的性能。2.混凝土的配合比设计混凝土中的各种材料必须要有一个最优的配合比例，使其组成的混合料能满足下列性能技术要求：(1).弯拉强度(2).工作性(3).耐久性混凝土配合比设计步骤如下：水灰比计算；砂率；根据粗集料类型和适宜的坍落度按下列经验公式计算单位用水量；单位水泥用量。3.施工技术水泥混凝土路面采用大型机械化施工或小型机具施工的方法。大型施工机械有滑模摊铺机、轨道式摊铺机和三辊轴机组。滑模摊铺机应用于高速和一、二级公路，轨道摊铺机用于一、二、三级公路，三辊轴机组则用于二、三、四级公路。小型机具只能在三、四级公路中使用。滑模摊铺机施工主要机械和机具配套列于表2-9-22。小型机具配套列于表2-9-23。小型机具施工1）人工摊铺：当运送混合料的车辆运达摊铺地点后，一般直接倒向安装好侧模的路槽内，并用人工找补均匀。要注意防止出现离析现象。如有离析应用铁锨翻拌均匀后再摊铺，摊铺时应考虑混凝土震捣后的沉降量，虚高可高出设计厚度约10%左右，使震实后的面层标高同设计相符。视频2摊铺2）人工摊铺的振捣：由平板震捣器、插入式震捣器和震动梁配套作业。混凝土路面板厚在22cm以内时，一般可一次摊铺，用平板震捣器震实，凡震捣不到之处，如面板的边角部、及设置钢筋的部位，可用插入式震捣器进行震实；当混凝土板厚较大时，可先插入震捣，再用平板震捣，以免出现蜂窝现象。视频3振捣人工摊铺振捣器平板震捣器在同一位置停留的时间，一般为10～15s，以达到表面震出浆水，混合料不再沉落为宜。平板震捣后，用带有震捣器的、底面符合路拱横坡的震捣梁，两端搁在侧模上，沿摊铺方向震捣拖平。拖震过程中，多余的混合料将随着震捣梁的拖移而刮去，低陷处则应随时补足。随后，再用直径75～100mm长的无缝钢管，两端放在侧模上，沿纵向滚压一遍。视频4振捣轨模式摊铺机施工轨道和模板同步安装，轨道固定在模板上，既做路面的侧模，也是每节轨道的固定基座。混凝土按摊铺厚度均匀充满在模板范围之内，进行摊铺。混凝土振捣机跟着摊铺机后面对混凝土进行一次整平和捣实。滑模式摊铺机施工不需轨模，整个摊铺机机架支承在液压缸上，一次完成摊铺、振捣和整平等多道工序。通过行走装置可以随机移动滑动模板，使路面挤压成型。三辊轴摊铺机三辊轴水泥混凝土路面的主要工序如下：

★放样清底；★安装模板；★安设传力杆；★拌制和运送混凝土；★摊铺振捣；★表面维修；★养生；★锯缝和填缝。(1)放样清底

在检验合格的路面基层上打桩放样，并认真清扫基层。天气干燥时可适当洒水润湿底层。(2)安装模板

水泥混凝土路面的模板可用木模或钢模。钢模宜选用3号钢材，槽钢的高度与面层板厚相同。模板按预先标定的位置放在基层上，并用铁钉打人基层将它固定。模板(3)安设传力杆

按设计的位置安设传力杆和拉杆。在接缝的模板上挖U型槽来控制传动杆的位置和间距。传力杆的两端用插入基层的钢筋支架固定。拉杆的安设与传力杆相同。(4)拌制和运送混凝土

水泥混凝土可由工地用拌和机现场拌制，亦可在中心拌和场集中拌制，然后用自卸汽车运送到工地。水泥混凝土拌和前应在预先分别堆放好的砂石和水泥料堆上准确秤料，严格控制用水量。搅拌机装料的顺序为砂、水泥、碎(砾)石，边拌和边加水，搅拌时间为2－3min，由搅拌机性能和混凝土的施工和易性等因素来决定。水泥混凝土拌制好后应立即用手推车或自卸汽车运至工地。运距远时要用搅拌运输车运送。混凝土搅拌出料至浇筑完毕不宜超过40min。(5)摊铺振捣

水泥混凝土运到工地后应立即均匀摊铺，松铺高度为板厚的1.1-1.5倍。水泥混凝土摊铺后用插入式振捣器在板的边角部分振捣，然后用平板振捣器纵横向交错振捣，直至水泥混凝土停止下沉并冒出水泥浆为止，在同一位置的振捣时间为10-15s。视频3,4振捣

振捣器

平板振捣器振捣后，用搁在侧模上的振动粱沿摊铺方向振捣拖平，并随时找补。

若铺筑碾压式混凝土路面，可用LT-6沥青混凝土摊铺机摊铺均匀后，用10t振动压路机先静压两遍，然后分别用低频和高频动压力各两遍，最后静压两遍。若用VSH-15双钢轮振动压路机，除上述振压工序外，再用Ly-16轮胎压路机碾压两遍，压路机行速为3km/h。如用真空吸水工艺，则在初步振捣找平的混凝土表面铺设气垫薄膜，在真空压力60000-73327Pa下吸水，时间为t＝1.5h＝30Min。式中h为混凝土板的厚度，以cm计。利用真空负压力和脱水作用经振捣梁二次振捣找平，以提高混凝土的密实度和强度，从而减小混凝土的凝固收缩量和施工期的早期塑性开裂。(6)表面整修

用铁抹板和拖光带对混凝土表面拖抹，便形成平整密致的表面。然后用竹扫帚、钢丝刷或尼龙刷沿横向拉毛。若用滑模式摊铺机或轨道式摊铺机，则在摊铺振平机振平后，用拉槽机按规定槽距和槽深横向拉槽，一般的槽深为2-5mm，槽宽2mm，间距20mm。边缘部分可由手工平整。

人工抹平拉毛压纹(7)养生

水泥混凝土施工完后需湿润养生，以保证良好的水化反应，以防出现干缩开裂和强度的降低。通常采用湿砂或湿草袋盖面，注意经常充分洒水。若采用塑料薄膜养生，则在混凝土振实找平后均匀喷洒塑料薄膜溶液。这种溶液是轻油、过氯乙烯树脂和二甲酸二丁酯的混合液，比例为88:9:3。喷洒溶液的用量为0.4-0.5kg／㎡，可以在混凝土表面形成不透水的薄膜层，防止混凝土中水分的蒸发，起到保水养生的作用。一般混凝土养生1－3d后便可拆模。若水泥混凝土施工气温低于0ºC，宜用暖棚加热，防止混凝土受冻结冰变质。

混凝土路面养生剂的技术指标列于表2-9-24。养生路面养护养生养生养生(8)锯缝和填缝

混凝土的接缝用切缝机切缝时，要正确掌握切缝时间，切缝过早会使混凝土松散开裂，过迟又难于切割。一般控制在混凝土浇筑后的切缝时间宜为10-13h。水泥混凝土终凝结硬半个月后，可以进行填缝工作。填缝料必须满足路用的技术要求，在使用期间夏季不软化挤出，冬季不脆裂，保证接缝的稳定性和耐久性。切缝4.水泥混凝土的质量控制和检查验收在水泥混凝土路面的施工过程中，应做好施工记录，加强中间检查，强调项目管理，切实控制和保证工程质量。水泥混凝土路面的施工质量检查的主要内容有：(1)水泥混凝土混合料的组成材料（粗细集料、水泥和水）的技术性能，配合比设计及其强度。(2)基层的强度、密实度、平整度和施工厚度。(3)面层的强度、密实度、平整度和施工厚度(标高)。(4)及时测定7d龄期试件强度，检查是否达到28d强度70％。(5)施工气温、机械、劳力和工作进度。水泥混凝土路面竣工后其外观应路线顺直，曲线圆滑，平整坚实，表面粗糙，无蜂窝麻面和缺边、掉角等现象。第三节水泥混凝土路面的设计水泥混凝土路面最常见的是普通混凝土，此外还有钢筋混凝土、钢纤维混凝土，预应力混凝土，碾压混凝土和贫混凝土等。水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐久、平整。为了保证抗滑功能，路面表面应采用刻槽、压槽、拉槽或拉毛等方法，使表面构造深度在使用初期即达到规定的要求，见表2-9-26。1.路面类型选择和结构组合水泥混凝土面层类型的选择主要考虑公路等级、交通类型、结构环境和路基基层状况等因素。路面一般采用设接缝的普通混凝土。遇高填方、软弱土基或结构下埋有地下设施等会产生不均匀沉降时应设置接缝的钢筋混凝土面层。其他面层类型可按表2-9-27选择。适用于各交通等级的水泥