第二节 水泥混凝土路面

第二节水泥混凝土路面概述水泥混凝土路面是一种高级路面。水泥混凝土路面：由各种水泥混凝土面板与基层、垫层所构成的路面。概述类型：普通砼、钢筋砼、连续配筋砼、预应力砼、装配式砼、钢纤维砼、砼小块铺砌、碾压砼路面等。普通砼路面：除接缝区和局部范围(边缘和角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。一、水泥混凝土路面的优缺点优点：强度高：较高的抗压强度/抗弯拉强度/抗磨耗能力稳定性好：水稳定性、热稳定性均较好；耐久性好；养护费用少、经济效益高；能见度好，有利于夜间行车。缺点：对水泥和水的需要量大；接缝：增加施工和养护的复杂性/易引起行车跳动/影响行车舒适性/强度薄弱点；需养护，开放交通较迟；修复困难。二、水泥混凝土路面的结构层（一）基层基层修筑在土基与混凝土面板之间，它的作用是给混凝土面板提供均匀稳定的支撑，防止出现唧泥、冻胀以及板底脱空，以保证混凝土路面的整体强度，延长路面的使用寿命。基层应具有足够的刚度和稳定性，且表面平整。（一）基层作用——良好的抗冲刷能力和一定的刚度防唧泥防冰冻减小路基顶面压应力，缓和路基不均匀变形对面层的影响防水为面层施工提供方便提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命材料刚性：贫混凝土，碾压混凝土等半刚性：水泥稳定、二灰稳定、石灰稳定柔性：沥青稳定粒料、粒料排水基层：多孔隙水泥稳定碎石、多孔隙沥青稳定碎石适宜各交通等级的基层类型交通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石中等或轻交通水泥稳定粒料、石灰粉煤灰稳定粒料或级配粒料基层厚度与宽度厚度：由于提高基层的强度或刚度，对于降低面层的应力或减薄面层的厚度，作用很小，因而混凝土面层下的基层不必很厚，需要依据形成结构层、施工要求（摊铺碾压厚度）及排水要求等综合考虑确定。宽度：比混凝土路面每侧各宽出25～35cm（小型机具或轨道式摊铺机施工）或50～60cm（滑模摊铺机施工），或与路基同宽。各类基层厚度的适意范围基层类型厚度适意的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120～200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150～250沥青混凝土基层40～60沥青稳定碎石基层80～100级配粒料基层150～200多孔隙水泥稳定碎石排水基层100～140沥青稳定碎石排水基层80～100垫层在路基土质较差、水温状况不良时，需要在路基和基层之间设置垫层，以改善路基的湿度和温度状况，保证面层和基层的强度、刚度及稳定性。垫层设置条件季节性冰冻地区，混凝土路面总厚度小于最小防冻厚度要求时其差值应由垫层补足，以防止冻胀翻浆现象的发生；水文地质条件不良的土质路堑，路床土湿度较大时，宜设置排水垫层；路基可能产生不均匀沉降或不均匀变形时，可加设半刚性垫层。垫层种类与厚度修筑垫层的材料，强度要求并不一定很高，但水稳性和隔温性能要好。常用的垫层有防冻垫层、排水垫层及半刚性垫层等。不论哪种垫层，其宽度均应与路基同宽，最小厚度150mm。（二）水泥混凝土面板水泥混凝土面板直接承受自然因素和行车荷载作用，并直接体现使用功能好坏，应具有较强的刚度、强度、稳定性，表面平整耐磨，并有一定的粗糙度，达到规定的抗滑标准。（二）水泥混凝土面板混凝土面板的变形：白天：上热下冷中部隆起晚上：上冷下热周边翘起变形导致应力过大断裂接缝的类型：纵缝：施工缝、缩缝横缝：缩缝、胀缝和施工缝横缝的构造与布置横向接缝是垂直于行车方向的接缝，共有三种：缩缝、胀缝和施工缝。缩缝保证板因温度和湿度的降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂，从而避免产生不规则的裂缝。胀缝保证板在温度升高时能部分伸张，从而避免产生热天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。混凝土路面每天完工及因雨天或其他原因不能继续施工时，应尽量在胀缝处收工。如不可能，也应在缩缝处收工，并按施工缝的构造形式制作接缝。各种形式的接缝都必须提供相应的传荷与防水设施。横向胀缝：在临近桥梁或其他固定构造物处，或与其他道路相交处设置。横向缩缝横向缩缝通常垂至于路中线方向等间距布置，间距一般在4～6m范围内选用，基层刚度越大，选用间距应越短。横向缩缝有假缝和设传力杆假缝两种形式。前者主要依靠混凝土断裂面处集料的相互啮合作用传递荷载；后者依靠传力杆增强面层板的传荷能力，以确保面层板的整体性。对于特重和重交通公路、收费广场以及临近胀缝和自由端部的3条缩缝，应采用设传力杆假缝形式，其它情况可采用一般假缝形式。横向缩缝顶部应锯切口，深度为面层厚度的1/4～1/5，宽度为3～8mm，槽内填塞填缝料。横向施工缝设在缩缝处的施工缝，采用设传力杆的平缝形式；设在胀缝处的施工缝，其形式与胀缝相同。遇有困难而须设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式。横向施工缝构造（尺寸单位：mm）a）设传力杆平缝型；b）设拉杆企口缝型（2）纵缝的构造与布置纵缝分为纵向缩缝和纵向施工缝。纵向施工缝一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用设拉杆的平缝形式。纵向缩缝一次铺筑宽度大于4.5m时，需要设置纵向缩缝。纵向缩缝采用设拉杆的假缝形式，拉杆的作用是保证纵缝两侧路面层板在纵缝位置的紧密联系，以免沿路拱横坡向两侧滑动。纵缝构造（尺寸单位：mm）a）纵向施工缝；b）纵向缩缝（3）纵横缝的布置纵缝与横缝一般作成垂直正交，使混凝土板具有90o角隅。纵缝两旁的横缝一般成一条直线。如横缝在纵缝两旁错开，将导致板产生从横缝延伸出来的裂缝。交叉口范围内，大多采用辐射式的接缝布置形式。目前国外流行一种新的混凝土路面接缝布置形式，即胀缝甚少，缩缝间距不等，而且横缝与纵缝交成80o左右的斜角，如设传力杆，则传力杆与路中线平行，其目的是使一辆车只有一个后轮横越接缝，减轻共振作用引起的行车跳动，同时缓和板伸张时的顶推作用。缩缝传力杆的设置问题，国外一般认为：①低交通量道路，当缩缝间距小于4.5～6.0m，可不设传力杆；②对大交通量道路，任何时候都应该设置传力杆。当采用板中计算厚度的等厚式板时，或混凝土板纵、横向自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性变形时，应在其自由边缘和角隅处设置两种补强钢筋。当混凝土路面中必须设置窖井、雨水口等其他构造物时，则宜设在板中或接缝处，在井口边设置胀缝同混凝土面板分开，构造物周围的混凝土面板需用钢筋加固。如构造物不可避免地布置在离板边小于lm时，则应在混凝土板薄弱断面处增设加固钢筋。混凝土路面同桥梁相接处，宜设置钢筋混凝土搭板。搭板一端放在桥台上，并加设防滑锚固钢筋和在搭板上预留灌浆孔。如为斜交桥梁，尚应设置钢筋混凝土渐变板。渐变板的块数，当桥梁斜角大于70o时设一块，45o～70o时设两块，小于45o时至少设三块。渐变板的短边最小为5m，长边最大为10m。7．特殊部位混凝土路面的处理混凝土路面同沥青路面相接处，为避免出现沉陷和错台，或沥青路面受顶推而拥起，宜按图15-14的方式处理，或将混凝土板埋入沥青路面内，如图15-15所示。水泥混凝土路面原材料一、水泥二、粗集料三、细集料四、水五、外加剂

1.分类减水剂或塑化剂引气剂缓凝剂、速凝剂和早强剂

2．应用

3.技术要求六、掺合料1．粉煤灰粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，亦称飞灰。粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能，与水泥互补短长、均衡协和，充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂等一系列复合功能的基本材料。2．硅灰冶炼金属硅或硅铁合金的烟道中收集到的极细高水硬活性的硅质灰粉。硅灰氧化硅含量很高，是目前配制高强与超高强高性能混凝土不可缺少的掺合料。由于其密度很大，需水量很高，必须与高效减水剂或超塑化剂共同掺用，在一般施工气温和工艺条件下均要求缓凝，使用缓凝高效减水剂。3．磨细矿渣矿渣是从冶铁高炉排出、经高温水淬处理后的炼铁炉渣。经与水泥相同磨细后得到的自身具有相当水硬活性的矿渣粉称为磨细矿渣，而使用超细磨方式得到超细矿渣。当以矿渣为主要成分，复合其他掺合料共同（超）磨细可得到复合矿渣（微）粉。七、接缝材料及技术要求1.接缝板用于胀缝内，应选用能适应混凝土板膨胀收缩、施工时不变形、复原率高且耐久性好的材料。高速和一级公路宜选用塑胶、橡胶泡沫板、沥青纤维板；其他等级公路可采用橡胶泡沫板、沥青纤维板、杉木板、杨木板、松木板、纤维板、泡沫树脂板等各种接缝板。其技术指标应符合表15-9中规定。2.填缝料应选用与混凝土接缝槽壁粘结力强、回弹性好、能适应混凝土板块收缩、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂且耐老化的材料。常用的填缝料有：常温施工式填缝料、热施工式填缝料等。高速公路、一级公路应优选使用树脂类、橡胶类或改性沥青类的填缝材料及其制品，并宜在填缝料中加入耐老化剂；二级以下公路可采用各种性能符合要求的填缝材料。（1）常温施工式填缝料：主要有聚（氨）酯、硅树脂类、氯丁橡胶、乳化（改性）沥青橡胶类等。（2）加热施工式填缝料：主要有沥青马蹄脂类、聚氯乙稀胶泥类、改性或橡胶沥青类等。§15.4水泥混凝土路面施工与质量控制一、施工准备工作选择施工机械选择混凝土拌和场地进行材料试验与混凝土配合比设计基层检查与整修二、混凝土路面板的施工程序和施工工艺摊铺工艺：滑模摊铺、轨道摊铺、三辊轴摊铺、小型机具摊铺、碾压摊铺、手工摊铺。施工程序：安装模板设置传力杆混凝土的拌和与运送混凝土摊铺和振捣接缝的设置表面整修混凝土的养生与填缝1．模板安装定位测量放样，每20m设中心桩，每100m设临时水准点；核对路面标高，面板分块，接缝和构造的位置。公路混凝土路面、桥面铺装层的施工模板应采用刚度足够的槽钢、轨模或钢制边侧模板。轨道摊铺机采用专用的钢制轨模，模板纵向每隔1m设置支撑固定装置。2．传力杆设置设置各种接缝的传力装置，包括拉杆、胀缝板、传力杆及其套帽、滑移端等，通常采用传力杆钢筋架安装固定。摊铺机装备有传力杆插入装置时，缩缝传力杆可不提前装置，但应在基层表面标明传力杆的位置，以便于驾驶员准确定位压入传力杆。图13-16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—胀缝模板图13-17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—固定横木图13-18预制定位支架固定传力杆a)缩缝（假缝）；b)施工缝3．制备与运送每小时混凝土混合料的需要量：混合料拌合物应均匀一致，有生料、干料、离析或外加剂、粉煤灰成团现象的非均质拌合料应废弃。机械摊铺混凝土路面应系统配套运输车的数量：为保证混合料在运送过程中不凝固、不离析，必须严格控制混合料出料至路面铺筑完毕的最长时间，若不能满足表示要求，应通过试验、加大缓凝剂或保塑剂的剂量。4．摊铺和振捣（1）滑模摊铺机铺筑（2）三辊轴机组铺筑（3）轨道摊铺机铺筑（4）小型机具铺筑5．制筑接缝（1）胀缝（2）横向缩缝压缝法切缝法纵缝6．表面修整与防滑措施人工或机械抹面拉毛、刻槽7．养生与灌缝养生潮湿养生：湿麻袋、草垫、湿砂塑料薄膜或养生剂养生灌缝8．冬季和夏季施工混凝土路面尽可能在气温高于5℃时施工，低温施工注意问题：采用高标号快凝水泥，或掺入早强剂，或增加水泥用量。加热水或集料，较常用的方法是仅将水加热；拌制混凝土时，先用温度超过70℃的水同冷集料相拌和，使混合料在拌和时的温度不超过40℃，摊铺后的温度不低于10（气温为0℃）～20℃（气温为-3℃时）。混凝土修整完毕后，表面应覆盖蓄热保温材料，必要时还应加盖养生暖棚。在持续寒冷和昼夜平均气温低于-5℃，或混凝土温度在5℃以下时，应停止施工。温度高于30℃时施工，应防止混凝土温度超过30℃，以免水分蒸发过快。混凝土拌和物运输中要加以遮盖，及时运至工地；各道工序应衔接紧凑，尽量缩短施工时间；在已铺好的路面上，搭设遮光挡风设备，以避免混凝土遭到烈日暴晒并降低吹到混凝土表面的风速，减少水分蒸发。三、施工质量管理与验收施工单位应随时对施工质量进行自检。拌和楼生产的混合料，除应满足所用机械的可摊铺性之外，还应重点检查混合料的均匀性和各项质量参数的稳定性。施工现场对混凝土路面铺筑的主要机具设备的运行稳定性和各项工作质量参数应及时记录在案。施工现场对各级公路混凝土路面的铺