公路水泥砼路面施工技术规范2003

附件中华人民共和国行业标准公路水泥混凝土PAGE\#"'PAGE\#"'页：'#'

'"增加“混凝土”(JTGF30-2003)条文说明2003北京编制说明我国公路水泥混凝土路面(以下简称水泥路面)建设发展速度很快，截止2001年底已经建成各级公路水泥路面13万多公里。PAGE\#"'页：'#'

'"，改为。目前，每年在建水泥路面里程1.5万公里以上，建设规模巨大。我国《水泥混凝土路面施工及验收规范》（PAGE\#"'页：'#'

'"，改为。15年以来，PAGE\#"'PAGE\#"'页：'#'

'"增加“一方面”，与下面的“另一方面”对应在这种现实施工技术状况下，仅规定小型机具施工方法的《水泥混凝土路面施工及验收规范》GB97-87显然已经落后，远远不能适应当前水泥路面施工装备、工艺和技术水平的要求。因此，我国公路水泥路面建设迫切需要一部完善的施工技术规范来保障和提高其施工质量，保证所铺筑的水泥路面具备密实、平整、耐久和安全的性能，并PAGE\#"'PAGE\#"'页：'#'

'"去掉不仅，而且本规范修订的主要技术依据如下∶1滑模铺筑技术，中华人民共和国行业规范《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1-2000）；2轨道铺筑技术，025课题编制的《轨道式摊铺机修建水泥路面施工须知》(1990年11月)以及其后积累的轨道摊铺施工经验；3三辊轴机组铺筑技术，中华人民共和国行业规范《公路水泥路面三辊轴机组施工技术指南》（JTJ/T037.2-2003）（报批稿）；4碾压混凝土施工技术，(85-403-01)课题组编制的《高等级公路碾压混凝土路面施工技术指南》1996。5小型机具铺筑技术，《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GB97-87），1994年，交通部组织编制，但未能颁布执行的《水泥混凝土路面施工及验收规范》（送审稿）。我国幅员辽阔，各地经济发展不平衡，习惯采用的水泥路面施工机械、工艺有所不同，本规范提出了滑模、轨道、碾压、三辊轴机组、小型机具五种施工工艺对应的适用公路等级、机械装备和材料要求，并留有一定的选择余地。编写组力图做到既保证水泥路面铺筑质量，又尽量符合各地施工实际。本规范采用的修订编写方法为∶凡与现行技术标准、规范、规程一致的内容，均不作引用，仅指明“应符合有关规定”；凡与国家和行业现行标准、规范、规程不同的内容均有试验研究和施工经验作为基础，并在说明中指出；对我国尚无技术规范、施工中又必须使用的内容，参照国外有关规定，并结合我国在工程中发现的问题，进行原则编写。这样编制的目的是使资料和规定尽量齐全完备。认真贯彻本规范的规定，严格操作、善于总结，可以施工出高质量的水泥路面。本规范共分12章，其中第3、4、5、6、7、9章分别提出了水泥路面施工的原材料、配合比、施工准备、搅拌和运输、五种混凝土面层铺筑工艺、接缝抗滑与养生的施工技术等要求；第8章为钢筋及钢纤维混凝土路面和桥面等特殊结构的铺筑；第10章为特殊气候条件下的施工；第11章为施工质量检查与验收；第12章为安全生产及施工环保。本次水泥路面施工技术规范的修订，内容较为丰富，其目的是无论采用哪种施工工艺铺筑何种结构的水泥路面，都将使建设、质检、监理及施工单位均可在具体施工环节上有章可循、有据可依。只有将每个施工质量细节的控制与管理落到实处，才能从整体上稳步提高和改善水泥路面施工质量。由于各地的技术细节差异较大，最具有当地特色、灵活变通余地最大的内容，也是最难编写的内容，本规范对那些已经发现的东西（南北）地域差异较大的技术细节，采取了既严格要求又防止僵化、并提倡创新和技术进步的编写方法，尽量降低用语要求的强调层次，力图做到统一与灵活辩证关系的“适度”。在不违背基本原则的基础上，最大限度地调动广大工程技术人员的积极性和创新精神。统一要求与灵活变通的共同目标只有一个，即有利于使用最先进和最适宜的施工技术，达到最佳的水泥路面工程质量要求。在本规范执行过程中，施工技术及管理人员除按本规范要求进行施工作业和质量控制外，还应结合当地具体情况，不断总结经验，研究新问题，注意吸收国内外最新的施工装备、工艺、技术、成果和经验，使水泥路面施工技术不断进步、完善和发展。本规范的解释权在交通部公路科学研究所，对本规范及其条文说明的意见和在使用过程中发现的问题，请各单位和施工技术、管理人员随时函告交通部公路科学研究所（地址：北京市海淀区西土城路8号，邮编：100088），以便修订时参考。由于本规范修订是按照我国水泥路面施工的现实需求和目前具备的施工技术水平进行编写的，不足之处，在所难免，恳请各位专家和广大工程技术人员提出宝贵修改意见。修订编制组2003年1月1总则1.0.1～1.0.2在总则中按规定编写了本规范的编制目的和适用范围。制定本规范的目的是提高我国公路水泥混凝土路面(以下简称水泥路面)工程的施工技术水平，保证水泥路面工程的施工质量及运营的安全可靠性。运营安全性主要体现在对路面平整度及抗滑等指标的严格要求上。运营可靠性体现在此次规范的修订始终贯穿了公路工程可靠度的新标准，即按不同公路等级规定的可靠度要求来规范施工全过程，特别是对面板配制弯拉强度要求执行了可靠度新标准和新规定。1.0.3贯彻质量第一的原则：以往的水泥路面施工规范对原材料、配合比和施工设备往往强调了就地取材，经济合理的原则。本次规范修订则着重强调原材料、配合比的质量指标及其稳定性，强调使用满足不同等级公路路面的设备种类和施工工艺。因此编写为“选择满足质量指标要求、性能稳定的原材料，确定配合比、设备种类和施工工艺，进行详细的施工组织设计，建立完备的施工质量保障体系。”首先，从材料和设备两方面贯彻质量第一的原则；其次，才是就近取材和经济合理性。这意味着材料和设备选择的指导思想有所改变。实际工程在应用这个原则时，可能会遇到远运原材料，机械设备要求提高，增加施工费用等一系列问题。尽管如此，从保障水泥路面设计基准期30年来看，依然应该将大宗原材料质量保障和路面施工工艺水平的逐步提高放在首要地位，应该明确的是原材料和混凝土质量包含着工程的长远经济性；装备水平的提高不仅可以提升我国水泥路面施工技术水平，而且能够大幅度提高水泥路面的施工质量及其稳定性、使用年限和耐久性。1.0.4鼓励施工技术创新：针对目前在招投标体制下，各施工单位过分强调经济效益，而较为忽视新技术应用的现状，特编写本条。3原材料技术要求由于水泥路面是在露天环境下承受车轮冲击、振动、疲劳的动载结构物，同时又要求达到20～30年的设计基准期，因此，原材料要求应比一般静载结构更高、更严格，原则上路面混凝土所使用的原材料应是目前国内市场上能够供应的一等品或优等品。3.1水泥按照本规范与《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40）的分工，关于混凝土路面对水泥路用品质的技术要求，仅在本规范中进行详细规定。3.1.1路用水泥的基本要求1水泥品种与生产方式：首先，按照本规范规定的水泥品种顺序，特重、重交通水泥路面应优先采用道路硅酸盐水泥，没有道路水泥的情况下，可采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。其次，明确各级公路均宜采用旋窑生产的水泥，其含义是特重、重交通水泥路面应优先采用旋窑水泥，确有困难时或中、轻交通路面方可使用立窑水泥。主要理由是立窑水泥的游离氧化钙和氧化镁含量较高、水泥体积稳定性较差。立窑水泥在烧成过程中，窑中间和边缘、窑上部与下部的烧成温度不同。研究表明∶即使安定性合格的水泥，当水泥中的游离氧化钙含量在1％～1.8％之间变化时，其对路面混凝土在动载交通条件下的疲劳循环周次有3～5倍的影响，构成影响水泥路面使用寿命能否达到20～30年的关键因素。因此规定用于特重和重交通路面的水泥f-CaO≤1.0%。对此，要充分认识和理解静载结构与承受动载作用的公路水泥混凝土结构之间对水泥要求的实质性差别。PAGEPAGE\#"'页：'#'

'"本条正文中没有有关雷氏夹的规定2R型早强水泥：本规范从防止路面发生温度裂缝出发，规定除低温天、有快通要求的路段可采用R型水泥外，一般情况均宜使用普通型水泥。在实际工程中发现，热天气温较高的情况下，运到搅拌场的水泥温度有时高达70～90℃，再加上使用水化热高的R型水泥，由于其铝酸三钙含量偏高，不仅收缩很大，而且水化热峰值很高，造成了严重的温度裂缝。温度裂缝为板中裂缝，严重时才会上下贯通，反映到表面上，而轻微时是潜在板中不易发现的裂缝，危害很大，应进行限制。低温天气施工或有快通要求的路面可使用水化热高的R型水泥，这主要从低温施工的蓄热早强出发，有利于水泥路面尽早达到抗冻临界强度和尽快开放交通的需要。3水泥品种与抗折强度∶表3.1.1给出了各交通等级路面所用水泥3d、28d抗压强度和抗折强度要求，水泥的3d强度要求是从施工便利角度提出的，水泥路面铺筑前，必须了解所用水泥的3d强度特性。特别要强调的是，无论水泥强度等级为多少，路面混凝土均应以实测水泥抗折强度为准来选择和使用。首先，现行水泥规范中所规定的强度等级是由抗压强度确定，并不完全代表水泥的抗折强度，而水泥路面的第一力学指标是混凝土弯拉强度。其次，在相同水灰比条件下，水泥的抗折强度是混凝土弯拉强度不可逾越的上限。水泥的抗折强度不高，即使强度等级满足要求，也可能做不到按可靠度理论要求的配制28d弯拉强度均值的要求。1999年底，国家质量技术监督局发布了由中国建筑材料科学研究院编制的向ISO国际标准靠拢的新标准，新标准有如下重要改变∶（1）水泥胶砂水灰比由原来的0.44～0.46增大到0.50；（2）水泥胶砂用标准砂改变，由过去基本是单一粒径砂改变为级配石英砂；（3）水泥胶砂搅拌、振动成型机具及模具进行了修改。编写组使用中国建材研究院《ISO水泥胶砂强度检验方法宣贯技术资料汇编》中所做的新老标准对比试验结果，进行了44组28天抗折强度数据的统计分析，统计分析表明∶尽管新标准使水泥的抗压强度降低约9.7Mpa左右，水泥原强度等级将全部依次降低一级，425号降低为32.5级，525号降低为42.5级，但抗折强度降低较小，新老标准的平均抗折强度仅相差0.22～0.33Mpa，因此，本规范维持表3.1.1中水泥抗折强度要求不变，这将意味着抗折强度无形中提高了0.22～0.33Mpa，特重交通为7.72～7.73Mpa；重交通为7.22～7.33Mpa；中轻交通为6.72～6.83Mpa。从我国正在建设和已经建成的高等级公路水泥路面来看，所用的水泥抗折强度基本都大于8.0Mpa，同时，在本规范征求意见过程中，有几个省区提出应将高速公路、一级公路水泥路面用水泥的抗折强度规定为不小于8.0Mpa，这证明按新标准执行时，本规范对路面水泥抗折强度不小于7.5Mpa的要求，在实践中是可行的。3.1.2满足公路路面工程使用品质的水泥化学成分、物理性能列入表3.1.2中。为了对比现行水泥规范的要求，将路面常用四种水泥的化学成分、物理性能汇总在表3.1.2中，供业内人士全面了解其性能并与路用品质对比。本条对水泥的化学品质，特别对水泥中的游离氧化钙、氧化镁和碱度提出明确要求。这三项指标不合格，或超出过多，水泥路面即使不行车也会自动崩溃。对水泥的安定性，本规范在蒸煮法的基础上还首次提出高速公路、一级公路要用雷氏夹进行检验，这不仅检验了水泥安定与否，同时还通过试验了解水泥的胀缩与开裂特性。表3.1.2路面常用水泥的化学成分和物理指标汇总表水泥性能道路水泥GB13693硅酸盐水泥GB175普通水泥GB175矿渣水泥GB1344铝酸三钙不得>5.0%#———铁铝酸四钙不得<16.0%#———游离氧化钙旋窑不得>1.0%#立窑不得>1.8%#———氧化镁不得>5.0%*不宜>5%～6%*不宜>5%～6%*不宜>5%～6%*三氧化硫不得>3.5%*不得>3.5%*不得>3.5%*不得>4.0%*碱含量供需双方商定双方商定或有活性集料不得>0.6%供需双方商定混合材种类掺量0～10%活性#Ⅰ不掺#，Ⅱ≤5%石灰石或矿渣#6%～15%活性混合材，5%窑灰，≤10%非活性混合材20%～70%矿渣#烧失量不得>3.0%#Ⅰ≤3.0%#Ⅱ≤3.5%#不得>5.0%#—细度(80μm)筛余量#不得>10%比表面积#>300m2/kg筛余量#不得>10%筛余量#不得>10%初凝时间终凝时间不早于1h*不迟于10h#不早于45min*不迟于390min#不早于45min*不迟于10h#不早于45min*不迟于10h#安定性蒸煮必须合格*蒸煮必须合格*蒸煮必须合格*蒸煮必须合格*28d干缩率不得>0.10%#———耐磨性不得>3.6kg/m2#———注∶1*号项中，任一项不符合标准指标者，为废品。2#号项中，任一项不符合标准指标者或强度低于商品强度等级时，为不合格品。路面工程用水泥对掺合料的限制是为了满足变形小、抗开裂、耐疲劳、抗磨性等的要求。当水泥熟料确定后，影响这几项性能的主要因素在于水泥中掺入的混合材，特别是非活性混合材。在广东和湖南高速公路水泥路面滑模施工质量相当好的局部路段上，发现了大量表面微细收缩裂缝，下雨时会看得很清楚，其原因是水泥变形过大，收缩量大、不耐磨的混合材将严重影响水泥的抗开裂、耐疲劳和耐磨性能。所以，本规范增加了对五种混合材的限制性条款。水泥中掺入的粘土、煤矸石、火山灰将引起混凝土严重收缩和磨损，窑灰不仅收缩大，而且是水泥碱度的主要来源，高速公路、一级公路均不得掺入。水泥磨细中加入的生石灰石粉是造成水泥抗盐冻性差的根源，有抗盐冻性要求时，路面用水泥不得掺石灰石粉，即不得使用Ⅱ型硅酸盐水泥。路用水泥中的三氧化硫含量，我国一贯控制较严，在道路水泥、硅酸盐水泥和普通水泥中均要求SO3≤3.5%；矿渣水泥SO3≤4.0%。水泥学术界对此有不同看法，首先，我国使用的补偿收缩水泥、膨胀水泥及膨胀剂中均掺有大量的三氧化硫。其次，我国同济大学研制的道路混凝土增折剂主要靠增加三氧化硫成分提高抗折性能。迄今为止，没有在实际工程上观察到膨胀剂和增折剂带来的硫酸盐侵蚀问题。同时，三氧化硫是粉煤灰等活性混合材或掺合料（在水泥中加入共同磨细的习惯上称混合材，在混凝土中外掺的称掺合料）的激发剂，它的含量偏少，对混合材发挥活性和增长强度都不利。由此，有专家提出∶不用掺合料的混凝土可控制三氧化硫≤3.5%；水泥或混凝土中使用混合材，可控制三氧化硫≤5.0%。按现代混凝土材料科学观点，不掺掺合料，对抗碱集料反应、酸雨、除冰盐等化学侵蚀性（是）均不利。尽管如此，在没有更深入的研究以前，本规范维持原有的三氧化硫限制条件。水泥的碱度，现行水泥国标GB175规定由供需双方商定。若使用活性集料，不得大于0.6%。本规范表3.1.2规定“特重、重交通路面，Na2O+0.658K2O≤0.6%；中、轻交通路面，怀疑有碱活性集料时，Na2O+0.658K2O≤0.6%；无碱集料时，Na2O+0.658K2O≤1.0%，”并在粗细集料中规定应对怀疑有碱活性的粗、细集料进行碱活性检验。这条规定对于我国三北地区使用大量的较高碱度的水泥修建路面具有重要经济价值。碱集料反应中，有碱活性集料是必备条件之一，无碱活性集料，不会发生此反应。国内其他行业如水利工程，四十多年来一直遵循此规定，没有在最容易发生碱集料反应的水工混凝土结构上发生此类问题。但目前国际上和国内有的行业限制很严，如民航机场工程，规定水泥碱度必须≤0.6%。我国公路行业根据实际情况，在保证不出现碱集料反应破坏的前提下，仅对中、轻交通路面适度放宽了限制。本规范表3.1.2与《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1-2000）相比有几处改动∶铝酸三钙含量的要求，适度放大了2%，原因是≮5%的要求，全国各地相当数量的水泥厂做不到，而此项指标对水泥和混凝土早强性能、水化热、凝结时间、需水量及外加剂掺量影响较大，这些性能在混凝土中均可使用减水剂和缓凝剂来调整和控制；铝酸三钙与石膏一起，初期反应生成针状钙矾石(高硫型水化硫铝酸钙)的原料，钙矾石含量增大，有利于提高水泥的抗折强度。增加了水泥标准稠度需水量，要求特重、重交通路面不宜大于28%、中、轻交通路面，不宜大于30%的限制条件，其主要原因：如果不限制，往往难于做到将路面混凝土的水灰比压低到耐久性要求的0.44～0.40。水泥的初凝时间均要求不早于1.5h，不再使用3h，3h过长，全国各地绝大多数水泥厂都做不到。水泥路面铺筑时混凝土拌合物的初凝时间应为3h。在执行《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1-2000）的过程中有水泥要求时，可按本规范要求执行。3.1.3路面工程的水泥选用：除各项路用品质必须合格外，强调“应通过混凝土配合比试验，根据其配制弯拉强度、耐久性和工作性优选适宜的水泥品种、强度等级”，路面混凝土各项技术指标满足要求方可使用。而且，水泥种类一旦选定，不得随意变更。3.1.4水泥包装：本规范规定机械摊铺“宜选用散装水泥”，在散装水泥供应不上时，可采用吨包装或大袋装水泥或粉煤灰，但应配备拆包和泵送水泥、粉煤灰的设备。远距离运输，允许使用吨包装水泥和袋装水泥。机械摊铺时，50kg一袋小包装水泥往往因用量过大，实践证明，拆包不及，一般不能满足使用要求。小型机具及三辊轴机组铺筑路面时，工程规模小进度慢，可使用袋装水泥。本规范限制水泥温度的主要目的是为了降低水化反应速度，严防温差开裂。温差裂缝出现与否，不仅与水泥温度有关，而且取决于当地的基础平均气温及降温速率，即取决于温差值的大小，因此水泥温度宜按南北不同的基础气温分别加以控制。《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1）硬性规定拌和时的水泥温度不得高于50℃，在我国南方夏季施工时实际上很难做到。按南北方不同基础气温分别控制时，首先是防止了温度裂缝的发生；其次，照顾到了水泥厂热天降低水泥温度的难度。在南方如海南、广东、广西、云南、福建等省区，基础平均气温高而稳定，基本没有夜间冷冲击，即使水泥温度较高，比如60℃，但温差不高，不足以引起温差开裂，可以适度放宽要求，但在长江流域以北地区，应按本规范的规定温度执行，严防形成潜在的板内温差裂缝。低温条件下混凝土搅拌时，水泥温度“不宜低于10℃”。这是国际上对低温和负温条件下混凝土路面施工公认的水泥控制温度。一是要保证水泥尽快达到抗冻临界强度；二是低于此温度，水泥的水化反应过慢，凝结时间过长，不便于水泥路面铺筑后抗滑构造制作及养生工序等的进行。3.1.5基层用水泥：贫混凝土和碾压混凝土作基层时可以选用六种硅酸盐水泥种类：道路水泥、普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥和复合水泥。不掺粉煤灰时，从防止基层开裂出发，提出宜使用强度等级较低（≤32.5级）的水泥；如果掺粉煤灰，只能使用道路水泥、硅酸盐水泥和普通水泥。工程上曾经发现使用小厂生产的普通水泥或矿渣水泥铺筑水泥稳定基层时，由于安定性和凝结时间不合格，基层摊铺一周后都无法形成板体，不得不返工重铺的情况，特规定“水泥的抗压强度、抗折强度、安定性和凝结时间必须检验合格”。3.2粉煤灰及其他掺合料3.2.1粉煤灰品质∶粉煤灰是一种活性掺合料，掺在路面混凝土中，必须满足活性高的要求，只能使用Ⅰ、Ⅱ级干排灰，只有静电除尘装置中2、3、4级电场的干灰及磨细粉煤灰才符合路面的使用要求。施工经验表明，结块或湿粉煤灰在新拌混凝土中会发生搅拌不开的粉煤灰小团块，这与泥块和高风化岩石集料一样，严重影响混凝土的强度，并使路面出现许多坑洞，影响行驶质量和路面耐久性，因此不得使用结块灰和湿灰。=3\*ROMANIII级灰不得使用在水泥路面工程中。贫混凝土基层中可使用=3\*ROMANIII级灰，不得使用等外灰。表3.2.1对粉煤灰的分级和质量指标与《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1）采用的不同，原表引自《粉煤灰混凝土应用技术规范》（GBJ146），新表引自最新的《高强高性能混凝土用矿物外加剂》（GB/T18736）。新表增加的项目有∶混合砂浆活性指数、氯离子和含水量的要求。其中最重要的是活性指数，它是表示粉煤灰对强度的贡献率，实质上是以往对粉煤灰的化学成分及活性没有规定的缺陷进行了弥补。氯离子、硫酸根离子对于钢筋混凝土、钢纤维混凝土路面和桥面的抗锈蚀和硫酸盐腐蚀等耐久性极为关键。含水量表达的是粉状粉煤灰的吸湿性能，对于粉煤灰结团与否和拌和影响较大。3.2.2粉煤灰的使用要求要求在路面混凝土、贫混凝土基层中掺用粉煤灰时，应了解清楚水泥中已经掺用的混合料种类和数量，路面混凝土有最大30%的粉煤灰掺量限制，这是水泥及外掺粉煤灰能够全部水化的最高掺量要求，同时也是路面抗冲、耐磨和耐疲劳性能的要求。粉煤灰进货应有等级检验报告，并宜采用散装灰。粉煤灰的储存、运输等要求与水泥相同，在搅拌楼上需要增加一个罐仓，计量时，先称水泥，然后，累计计量粉煤灰。在水泥路面和贫混凝土基层工程中使用粉煤灰的基本原则是扬其长而避其短。首先，必须保证水泥路面的28天强度要求；而后，利用其长期强度高的特点增加抵抗超载的强度储备，以利延长路面使用寿命，以保障水泥路面弯拉强度、耐疲劳性和耐久性。3.2.3硅灰与磨细矿渣在水泥路面和混凝土桥面中的使用应符合《公路工程水泥混凝土外加剂与掺和料应用技术指南》（SHCF90-01-2003）的规定。注意在本节中，我们没有在粉煤灰的条款中编入有关桥面的内容，而硅灰和磨细矿渣可用于桥面。根本原因是粉煤灰水化过慢，粉煤灰与水泥的水化反应要求充足的水分、足够的湿度和温度，路面有足够的厚度及基层洒水作为粉煤灰缓慢水化的湿度条件；而在桥面上，不仅铺装层较薄，而且由于上下两个表面都是临空面，在有风条件下，极易干透，粉煤灰将很快失去继续水化之可能。若粉煤灰停止了水化，如同土和石粉一样，不仅不能提供后期强度，只能增加收缩和开裂的几率。但不排除水化较快的高质量(超)磨细粉煤灰，譬如Ⅰ级超细粉煤灰可用于桥面铺装层。实际桥面铺装工程中已经有成功使用Ⅰ级磨细粉煤灰的实例，但一定要加强保湿和保温养护。而硅灰和磨细矿渣本身具有自硬化能力，水化反应速度快得多。在我国，硅灰和磨细矿渣很少用于路面，绝大多数用于桥面或桥梁主要构件，制作高强混凝土。本规范编入硅灰和磨细矿渣的目的是硅灰、磨细矿渣和高质量粉煤灰是制作高性能道路混凝土的必备原材料，路面和桥面均可积极采用。3.3粗集料3.3.1种类和技术要求∶按照新颁布的国标《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）的规定，根据所配制的混凝土强度等级将粗集料分为三个级别：C60以上高强混凝土应使用Ⅰ级集料；C30～C60中强混凝土使用Ⅱ级；强度等级低于C30的低强度混凝土使用=3\*ROMANIII级。本规范规定“高速公路、一级公路、二级公路及有抗(盐)冻要求的三、四级公路水泥路面使用的粗集料级别应不低于Ⅱ级，无抗(盐)冻要求的三、四级公路水泥路面、碾压混凝土及贫混凝土基层可使用=3\*ROMANIII级粗集料。”并将=3\*ROMANIII级集料的压碎指标及针片状颗粒含量按用于面层或基层来分别要求。大量的施工试验表明，当水灰比已经压低到0.40～0.44时，路面混凝土的抗压强度等级已经达到了C35～C50级，只有三、四级公路面层混凝土抗压强度等级在C25～C35之间。从实际达到的强度等级与国标规定对比，可见路面对于粗(细)集料的等级规定是对应的、适宜的。对路面而言，=3\*ROMANIII级集料压碎指标<30%及针片状颗粒含量<25%，显然要求过大，要达到路面所要求试配弯拉强度4.5～5.0Mpa有相当困难，因此进行了必要调整。有抗冰冻和抗盐冻要求时，规定“Ⅰ级集料吸水率不应大于1.0%；Ⅱ级集料吸水率不应大于2.0%。”是保证混凝土路面粗集料本身不被冻裂的抗（盐）冻性的补充规定。粗集料级配要求1国标《建筑用卵石、碎石》（GB/T14685）规定的级配要求过宽，最大公称粒径19mm级配曲线对比见图1，最大公称粒径31.5mm级配曲线对比见图2。本规范采用025课题研究得到的级配范围，并进行了圆孔筛与方孔筛粒径转换，重新从严制订各级最大公称粒径时的级配曲线。处理过后，新的级配要求见正文表3.3.2。将该表中最大公称粒径分别为16、19、26.5、31.5mm粗集料级配曲线区绘制在图3中，供使用者直观参照。从严要求级配曲线范围的原因有：首先，路面混凝土级配对弯拉强度的影响很大，主要表现在其振实后，能否达到逐级充填密实结构，形成高弯拉强度所要求的嵌锁力；其次，粗集料的级配对于路面的干缩和温缩，即接缝开口位移量影响相当大，逐级充填的良好级配有利于减小收缩及接缝开口位移量；再者，《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTJ012-94）是025课题按照级配理论计算过的已在水泥路面上使用了10多年的级配，有坚实的理论和实践基础，不宜轻易变动。国标这样宽松的级配要求适用于建筑用的混凝土，它可以不是骨架密实结构，是悬浮结构或任何其他集料结构。而路面混凝土振捣密实后，应坚持密实充填理论和保证实现振实后的粗集料骨架密实结构。2路面和桥面混凝土不得使用不分级的统料。国内某些地方在高速、一级公路路面上使用统料，导致装载机每铲砂石料粒径差别过大，拌合物的稠度变化大到已经不能使用滑模摊铺机正常摊铺的程度，路面上频繁出现大面积麻面、倒边及大量塌边病害现象。这种现象主要是由于统料在大堆上离析，边缘全是大料，中间全是小料，即使水灰比不变，大料塌边，小料大面积麻面，这是不允许的。此规定的含义是即使统料的试验级配合格也不允许在路面和桥面工程中使用。因为在堆放和倒运过程中的离析无法克服，必须在搅拌楼的分料仓上按设计分量重，新称量并合成粗集料的级配。3粗集料最大公称粒径的规定∶碎石31.5mm；碎卵石26.5mm；卵石19.0mm。贫混凝土基层31.5mm；钢纤维混凝土与碾压混凝土19.0mm。这与《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GB97-87）相比，面层的最大公称粒径有所降低。理由是：有利于得到较高的混凝土弯拉强度；有利于防止混凝土离析和塌边；有利于减少摊铺机的振捣棒、螺旋布料器、挤压底板和侧模的磨损；有利于提高混凝土的抗冻性、耐磨性和耐疲劳性。参照国外标准，几乎所有发达国家对水泥路面粗集料最大公称粒径的规定均为方孔筛20～25mm。同时，参照现行基层施工规范JTJ034规定水泥稳定碎石的最大公称粒径为方孔筛31.5mm。没有理由将路面混凝土用粗集料的最大公称粒径规定得比基层还大。最大公称粒径31.5mm的碎石粗集料的级配要求可采用2～4级级配集料，当2级级配石料不符合级配要求，应当采用3级或4级级配集料。3.4细集料3.4.1种类和技术要求∶本规范比以往规范扩展了淡化海砂、机制砂和混合砂。规定“特重、重交通高速公路、一级公路水泥路面宜使用河砂，砂的硅质含量不应低于25%”。这主要是从抗滑安全和耐磨性出发提出的砂硬度规定，实际水泥路面上横向力系数是通过水泥浆磨损后的凸起的砂颗粒来提供的。砂的硬度对行车安全和耐磨有很大的影响。砂按所配制混凝土强度等级的三级分类：C60混凝土使用Ⅰ级砂；C30～C60使用Ⅱ级砂；C30以下使用Ⅲ级砂。砂按所配制混凝土强度等级的三级分类及表3.4.1的技术指标均引自国标《建筑用砂》（GB/T14684）。关于砂等级与公路等级对应的解释见粗集料。3.4.2细度模数及级配∶砂按细度模数(MX)分为三个区：1区粗砂(Mx=3.1～3.7)、2区中砂(Mx=2.3～3.0)、3区细砂(Mx=1.6～2.2)。与以往规范不同的是规定“路面及桥面用砂的适宜细度模数应在2.0～3.5”，这项规定主要是从提高混凝土路表面的抗滑、抗磨性提出的，并不是讲3区细砂都不能用于水泥路面，细砂尽管比表面积较大，需水量较大，水灰比较高，但在目前广泛使用高效减水剂的技术条件下，使用引气高效减水剂，减少用水量，降低水灰比，完全能够做到低水灰比和弯拉强度满足要求的水泥路面。尽管如此，由于砂过细，表面水泥浆磨损后，细砂所能提供的路面安全性指标（横向力系数）仍较低。实质上在水泥路面通车运行1～2年后，路面轮迹部位的抗滑性能与横向力系数关键取决于砂的硬度及细度模数，因为水泥浆总归是先于砂被磨损掉的，暴露的凸起物将是砂颗粒。正是凸起的砂颗粒为路表面提供了足够的横向力系数和抗滑性能。道理很清楚，当砂的细度模数小于2.0时，特别是小于1.6的特细砂，即使使用较低的水灰比，也难以提供足够的横向力系数和抗滑性能。也就是说，本规范从保证行车安全角度出发，将特细砂和大多数细砂排斥在外；目前，特细砂和细度模数小于2.0的大多数细砂在水泥路面上并未被接受或认可，除非专门制作另外的抗滑表层。目前已经发现国内某些地区因使用嘉陵江或黄河特细砂、粉砂或淤泥土当砂建造水泥路面，通车后雨天交通事故不断的事实，实测路面摩擦系数仅有0.12～0.20，这是很不安全的。保证行车安全的摩擦系数，新建路面应不小于0.40～0.45，实际运营中应不小于0.30～0.35。本规范规定粗砂细度模数不应大于3.5，实践证明偏细粗砂，即砂的细度模数在3.5以内，除了静态3m直尺平整度指标的合格率不高外，使用上没有问题。粗砂的主要问题是拌合物泌水较严重，静态平整度不佳。但泌水问题可通过使用引气剂，达到足够的含气量来解决的。平整度不佳的问题，则难以解决，粗砂中，毫米级以上的砂数量较多，表面上的一个3mm以上砂粒，就足以影响到3m直尺3mm平整度。山区高速公路水泥路面用粗砂的施工实践表明，在没有中砂的条件下，使用细度模数不大于3.5的粗砂，尽管3m直尺静态平整度不佳，较难达到不大于3mm90%的合格率，但达到85%以上，不成问题。若使用动态平整度指标来衡量，也能有效地做到δ≤1.0～1.2的要求。本规范首次提出对砂细度模数变异范围的要求不应大于0.3。路面施工中砂源不同时，由于砂的细度模数变化超过0.3，导致混凝土拌合物的稠度变异较大，有时会达到失控的程度，经常出现振捣不密实、麻面或水泥浆薄厚不均、塌边等现象。因为目前国内外所使用的各种搅拌楼，均没有针对细度模数变异采取调整配合比中砂率的方法，因此需要加以限制。施工中应将细度模数变异超过0.3的、来源或产地不同的砂，分别堆放，并按不同细度模数调整配合比砂率后再使用。3.4.3机制砂的耐磨要求1机制砂的磨光值：本规范按沥青路面集料中的最低要求提出砂浆磨光值（PMV）宜大于35，同时，对强度较低、抗磨性较差的机制砂母岩的岩石品种亦加以适当限制，目的是提高机制砂水泥路面的抗滑性能与横向力系数，保证路面运营安全性。母岩的强度及耐磨性提高后，机制砂的破碎生产效率会降低，砂的成本会有所提高，这是无法避免的，而如果做加铺层，成本会更高。2机制砂中的含泥量与石粉含量控制一直是公路界面临的难题。显然，石粉不能与土等同对待，石粉的化学活性与表面物理特性比土强得多。在我国Ⅱ型硅酸盐水泥中，允许掺入5%以内的生石灰岩石粉。试验表明，即使将生石灰岩石粉掺入混凝土，同样具有一定化学反应活性。国标《建筑用砂》（GB/T14684）已经提出了用于区分石粉和土的亚甲蓝试验方法。本规范中的表3.4.1已对石粉、泥和泥块分别对待。小于75μm细颗粒总含量限制要求被适度放宽：Ⅱ级砂石粉含量5%，加上含泥量和泥块含量总和8%；=3\*ROMANIII级砂石粉含量7%，加上含泥量和泥块含量总和12%。放宽的根据是在其化学活性5%基础上，再加3%～7%。Ⅱ级砂必须采用湿法生产；Ⅲ级砂可采用干法生产。当石粉和土总量不大于12%时，应掺引气高效减水剂达到压低单位用水量和水灰比，有效控制拌合物工作性、稠度，提高抗滑、耐磨，保证强度及耐久性之目的。3.4.4淡化海砂∶其含义为∶使用淡水冲洗或被雨水冲淋过的海砂、海水浸湿时间有限的河口附近的海砂。从防止钢筋锈蚀要求∶“缩缝设传力杆水泥路面不宜使用淡化海砂；钢筋混凝土及钢纤维混凝土路面和桥面不得使用淡化海砂”。淡化海砂的技术要求除应符合表3.4.1的规定、级配满足表3.4.2要求外，还应符合淡化海砂代入混凝土的总含盐量应≯1.0kg/m3和贝壳含量不大于2%两项规定。总含盐量≯1.0kg/m3的数值是如何给定的?从防止碱集料反应的角度限制外加剂代入混凝土中的总碱量不得大于1.0kg/m3。海水盐中除了碱性离子外，还包括引起钢筋锈蚀的氯离子和可能造成硫酸盐侵蚀的硫酸根离子。如果将总含盐量限制在1.0kg/m3以内，则根据海水盐中离子含量估算K、Na、Ca离子总量大致为0.45kg/m3左右，氯离子大约0.25kg/m3，硫酸根离子大致0.20kg/m3，其他为微量成分，无论从防止钢筋锈蚀、碱集料反应及硫酸盐侵蚀，均不足以对路面混凝土造成化学破坏。从国际上的资料看，日本及西欧各国，均是河砂资源相对短缺的国家，在建设项目中大量使用了海砂，甚至在钢筋混凝土建筑结构中允许使用，不仅有上述相近的限制条件，而且在钢筋、钢纤维混凝土中规定使用海砂必须同时掺用阻锈剂。3.5水3.5.1拌和及养生用水∶关于混凝土搅拌和养生用水规定的四项技术要求，进行过校核试验，证明了这些规定的正确性。实际上，由于水泥本身的pH值很高，为13～14，一般的中、弱酸和盐类对水泥水化凝结时间和弯拉强度等的影响均很小。对化学有害杂质的规定主要是从耐久性要求提出的限制。海水及严重污染的河水、湖水其有害成分已经超出了上述规定的，明确不得使用。3.6外加剂3.6.1外加剂的质量等级∶鉴于水泥路面工程的重要性，本规范规定外加剂的产品质量应达到一等品的要求，一般公路路面不允许使用合格品。因此，即使是一般公路，当设计弯拉强度4.5Mpa，达到配制弯拉强度5.0Mpa以上时，对应的抗压强度等级至少为C30～C35，而高速公路和一级公路，当设计弯拉强度5.0Mpa，加上施工保证率达到5.75Mpa以上，对应的抗压强度为C35～C50级，均已达到较高强度等级的混凝土要求。另一方面，目前国内外加剂市场相当混乱，此规定对保证水泥路面和桥面工程质量有利。规范制订的表3.6.1与现行国标《混凝土外加剂》（GB8076）有下列三点不同∶1高效减水剂减水率提高∶本规范参照国外及我国电力行业规范《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100），比《混凝土外加剂》（GB8076-1997）提高了所有高效减水剂的减水率，由12%提高到15%。大量的工程实践证明∶原有高效减水剂12%减水率是偏低的。首先，普通减水剂大多可达到，致使有些普通减水剂在市场上冒充高效减水剂出售。其次，几乎所有高效减水剂，特别是复合高效减水剂均可达到或超过15%减水率。同时，将引气减水剂的减水率由10%提高到12%，这是由于普通减水剂有8%的减水率，复合减水率6%的引气剂后，至少能保证不小于12%的减水率。此处所讲的减水率是用基准水泥并按基准混凝土配合比的检测结果，与实际工程所使用的水泥和减水剂测得的减水率有差别。这是由于实际工程的混凝土采用的原材料和配合比与检验减水率时的基准配合比不同，其减水率亦不同。检验外加剂产品等级，使用的是基准水泥、原材料和基准配合比，此时测得的减水率为产品减水率；按实际工程原材料和配合比测得的减水率是工程实际减水率。外加剂在化学适应的前提下，其产品的减水率并不代表实际减水率，这里还有剂量适应性问题。实际减水率远小于产品减水率的外加剂，证明该减水剂与工程使用的水泥剂量适应性不佳，一般应更换外加剂或水泥。2收缩率比减小∶《混凝土外加剂》（GB8076）中规定的外加剂的28d收缩率比为135%；《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100）规定的外加剂的28d收缩率比为125%；本规范规定的所有外加剂的28d收缩率比为120%。据查国外资料，有的国家按相对收缩值规定28d收缩率比为135%，有的国家规定120%，也有按绝对收缩差值规定不大于1×10-4。GB8076的规定是对外加剂产品而言，本规范的规定针对的是公路混凝土结构，公路混凝土结构和构件的一个显著特点是：薄壁结构占主导地位，例如T梁、箱梁、薄壁桥墩、薄壁挡土墙、涵(管)洞、隧道衬砌、路面、桥面铺装层等都是。薄壁结构混凝土的抗裂问题始终是困扰公路行业的一大难题，而《混凝土外加剂》（GB8076-1997）的规定对公路薄壁结构而言是过大的，是不能接受的。135%的28d收缩率比导致常见的现象∶不用外加剂不裂，一用就裂。掺用了外加剂的混凝土，比不掺的混凝土收缩大35%，意味着28d收缩率大1/3还多。因此，此项技术指标要求必须按公路薄壁混凝土结构修改为120%，在实际工程中使用过的最好的外加剂28d收缩率仅有108%，一般为115%左右，最大的不大于120%。只有这样，才能保证我国绝大多数地区薄壁混凝土结构在施工期间不发生干缩开裂。从掺外加剂的水泥水化理论而言，凡是有利于水泥水化更完全、更彻底的外加剂特别是减水剂，均会一定程度地增大收缩，这是由于水化更充分的水泥石中会生成更多的水化硅酸钙凝胶，在其贡献更高强度的同时，也产生了更大的干缩。混凝土的干缩来源于水泥石，而水泥石的干缩来源于水化硅酸钙凝胶的层间结构脱水干燥收缩。由此可见，减少收缩型的外加剂研制难度是较大的，但目前已有减缩型减水剂问世。应当指出的是，尽管外加剂有增大干缩导致混凝土结构开裂的不利方面，但其有利方面更多、更大，再者，外加剂引起开裂仅仅是结构开裂的原因之一，并非所有的薄壁结构开裂都是外加剂为主要诱发原因。目前来看，只要外加剂造成的收缩足够小，再加上抗裂混凝土配合比设计、以及采取积极有效的保湿养生措施等，就能够防治和控制薄壁混凝土结构在施工期间的早期开裂问题。3相对耐久性指标修改为抗冻标号∶鉴于公路混凝土结构抗冻的重要性，本规范与《水工混凝土外加剂技术规程》（DL/T5100-1999）规定相同，将《混凝土外加剂》（GB8076-1997）中规定的相对耐久性指标修改为抗冻标号，凡引气剂和复合有引气剂的外加剂均规定抗冻标号不小于200次，其他外加剂一般不小于50次。《混凝土外加剂》（GB8076-1997）中规定引气剂和复合有引气剂的外加剂相对耐久性指标均为200次不小于80%(比规定抗冻标号要宽松)，其他外加剂对抗冻性无规定，这不适用于公路桥梁、隧道、涵洞、路面和桥面等绝大多数混凝土结构，不利于提高其抗渗性、抗冻性等耐久性能。3.6.2引气剂∶规定“应选用表面张力降低值大、起泡容量多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的引气剂品种”。建议引气剂质量检验的摇泡试验不应采用简单清水或蒸馏水摇泡方法，而推荐在水泥浆条件下的摇泡，这是因为不同的引气剂在水泥稀浆和水中气泡的产率、细密度和稳定性差别较大，有时会产生误判。显然，水泥稀浆比水中更符合混凝土中的真实情况。规定“有抗冰（盐）冻性要求的各级公路路面、桥面、路缘石、路肩及贫混凝土基层必须使用引气剂；无抗冻性要求的二级及二级以上公路应使用引气剂”。这是由于在我国北方地区桥面、护栏、路缘石、路肩石遭受冰冻、盐冻破坏与路面一样严重，所以除路面外上述表面结构和贫混凝土基层中规定必须使用引气剂，其他外加剂视工程的需要选用。引气剂不仅引气而且具有普通减水剂的减水率，它可增大新拌混凝土的粘聚性，防止泌水离析，提高了混凝土的匀质性；引气剂所引含气量增大了混凝土中水泥浆的体积，使施工出的混凝土结构表面光滑密实、平整度高、外观规矩；适宜含气量的引气混凝土，弯拉强度提高10%～15%，降低了抗弯弹性模量，减小了干缩和温缩变形，提高了抗冻性和抗渗性，缓解了碱集料反应和化学侵蚀膨胀，改善了路面混凝土的耐侯性，增强了耐久性。此规定与国际上发达国家的要求一致，是与国际标准接轨的。3.6.3此条规定有下述两层含义：1按施工条件规定了路面、桥面适宜使用的减水剂品种。由于桥面铺装层的混凝土是以抗压强度作为其设计指标，引气剂对抗压强度有降低作用，如果没有抗(盐)冻耐久性要求，可不掺加或复配引气剂。但在有抗(盐)冻耐久性要求时，应按上述路面所规定外加剂品种使用。此时，应（采用）同时掺加或复配高效减水剂，以补偿桥面混凝土抗压强度因掺用引气剂导致的损失。实践证明，引气剂本身减水率加上高效减水剂的减水率，肯定能将含气量造成的抗压强度损失补偿回来，甚至还可能提高抗压强度。2减水剂的适应性必须检验∶主要原因是，对于工程所使用的某种非基准水泥而言，即使符合《混凝土外加剂》（GB8076）一等品的减水剂，同样存在化学成分定性和剂量定量的不适应问题。目前已经知道，所有的普通减水剂，如木钙、木镁、木钠、糖蜜、糖钙、糖镁等对水泥所使用的石膏调凝剂中的无水石膏、硬石膏、萤石膏、镁石膏、工业石膏渣、半水石膏、脱水石膏均存在化学上的不适应问题，使用后不是减少单位用水量，而是增加了用水量。其次，剂量适应性则主要取决于铝酸三钙的含量大小，铝酸三钙越高外加剂剂量适应性越差。不同产地的水泥中所含铝酸三钙含量差别较大。由于其强大的吸附能力，几乎对所有的(高效)减水剂都存在剂量不适应问题。外加剂化学适应性检验方法见《公路水泥混凝土外加剂和掺和料应用技术指南》（SHCF90-01-2003）附录D。适应性的定量检验应按本规范正文的规定进行，实测出所用的水泥在混凝土中的减水率与减水剂的掺量的关系见图4。所谓最优掺量是指图4中曲线的拐点，即饱和掺量。超过饱和掺量，掺再多的外加剂也将不起减水作用，反而可能带来副作用。按最优（饱和）掺量的要求使用，是使用好减水剂的重要保证。3.6.4阻锈剂∶尽管我国公路行业钢筋混凝土结构和路面中使用阻锈剂的数量相对较少，为了在大规模建设期间，防止隐患，减少将来大量的锈蚀修复，按照我国冶金、铁路等行业的规定，在本规范中首次提出“处在海水、海风、氯离子、硫酸根离子环境的或冬季洒除冰盐的路面、桥面钢筋、钢纤维混凝土中宜掺阻锈剂”的规定。钢筋防锈有多种方式∶使用环氧涂层钢筋、不锈钢筋、电化学防护、阴极保护、结构表面涂层等均有积极的效果，但在混凝土中加入钢筋阻锈剂是其中较为便捷的防锈方式之一。3.7钢筋3.7.1钢筋的质量标准：各级公路水泥路面、桥面和搭板所用钢筋网、传力杆、拉杆等钢筋应符合国家有关标准（是）：《钢筋混凝土用焊接钢筋网》（YB/T076）、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）、《冷轧带肋钢筋》（GB13788）和《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》（GB13013）。3.7.2钢筋的质量和使用要求：着重强调两点：一是传力杆钢筋现场加工，必须是圆截面。由于传力杆在路面使用过程中，是要随着面板伸缩和接缝的开合而抽动的，挤压切割的非圆截面会损坏接缝两侧的混凝土。二是钢筋外观“应顺直，不得有裂纹、断伤、刻痕、表面油污和锈蚀。”3.8钢纤维3.8.1路用钢纤维的特殊性能指标要求1抗拉强度∶本规范规定抗拉强度不宜小于600Mpa是基于下述理由：（1）满足钢纤维拔出强度的要求：钢纤维混凝土结构要保证其破坏即断裂时是韧性破坏而不是脆性破坏，要求掺加的钢纤维能够承担混凝土基体开裂所增加的应力，按大连理工大学赵国藩院士等编著的《钢纤维混凝土》中的分析，钢纤维的强度与掺量应该满足如下关系：（1）式中：为乱向钢纤维的增强效率，对于三维乱向钢纤维，，一般情况下使用的钢纤维，，；为钢纤维的抗拉强度；为钢纤维的体积掺量；为混凝土基体的极限应变；为钢纤维的弹性模量；为混凝土基体的抗拉强度。整理后可得（2）钢纤维的弹性模量基本与钢筋一致，取为2.0×105Mpa进行分析；取混凝土的极限应变2×10-4，钢纤维体积率0.6%、0.8%、1.0%、1.2%，C30、C40、C50混凝土的设计抗拉强度分别为1.75、2.15、2.45Mpa，计算钢纤维的抗拉强度，见表3.8.1。表3.8.1钢纤维掺量与强度的关系体积百分率（%）混凝土强度等级对应的钢纤维强度（Mpa）C30C40C500.66207528520.84745736081.03874665251.2328394443厂家生产的钢纤维一般分为三个等级：380Mpa、600Mpa、1000Mpa。通过计算可以发现，对于常用钢纤维体积百分率为0.8%-1.0%、基体为C30、C40、C50的钢纤维混凝土而言，在实际应用中应该选用不低于600Mpa级的钢纤维。（2）为了满足钢纤维混凝土路面和桥面方便机械摊铺、避免成团等要求，必须降低钢纤维掺量，由上述分析可见，掺量降低得越多，要求的钢纤维抗拉强度就应越高。新修订的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40）规定其适宜的体积掺量由不低于1.2%降低为ρf=0.6%～1.0%，掺量降低后，钢纤维承担的应力大幅度提高，尽管同时加大了钢纤维混凝土路面的板厚折减系数，但钢纤维承担的拉应力仍然较大。（3）降低钢纤维掺量后，满足面板中应力转换要求的钢纤维抗拉强度相应提高。钢纤维在水泥路面和桥面开裂时，裂缝中的钢纤维将承受从混凝土面板卸载的全部弯拉应力，分析表明：当面板内弯拉应力为3.0Mpa，钢纤维掺量0.6%时，在断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力为500Mpa；当面板内弯拉应力为4.0Mpa，钢纤维掺量0.8%时，在断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力为500Mpa；当面板内弯拉应力为5.0Mpa，钢纤维掺量1.0%时，在断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力为500Mpa；当面板内弯拉应力为5.0Mpa，钢纤维掺量0.8%时，在断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力为625Mpa。同时说明：从断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力值不仅与钢纤维抗拉强度密切相关，而且受钢纤维掺量控制。高应力低掺量条件下，从断裂混凝土截面上转换到钢纤维承担的应力值均大于500Mpa。面板内的设计弯拉应力从承受疲劳和延长使用寿命考虑，一般不大于3.0Mpa，同时满足钢纤维最低掺量0.6%的规定，钢纤维抗拉强度最低值应≥600Mpa。由此可见，路面和桥面中使用的钢纤维抗拉强度规定为应≥600Mpa，是同时考虑了钢纤维拔出应力、设计应力、施工便利和疲劳寿命后的综合结果。其次，使用抗拉强度≮600Mpa的钢纤维还具有延长锈蚀年限、防止使用不耐疲劳的钢纤维和阻止使用劣质钢纤维等作用。2钢纤维长度与混凝土最大公称粒径的匹配性规定：钢纤维在混凝土中要真正起到提高弯拉强度、抗拉强度、抗裂和增加韧性等作用，其长度必须大于粗集料的最大公称粒径，使钢纤维越过混凝土最大公称粒径的粗集料建立起搭接的微桥梁，方可奏效。因此，钢纤维长度必须与混凝土的最大公称粒径相匹配。混凝土最大公称粒径应为钢纤维长度2/3～1/2。即跨越最大公称粒径的锚固长度不应小于1/3。同时钢纤维长度也不可过长，过长的钢纤维搅拌不均匀或搅拌困难，钢纤维长度不应超过最大公称粒径2倍。3.8.2路面和桥面适宜使用的钢纤维形状：本条是从长期行车的安全性提出的特殊规定。钢丝切断形、两端带直角或弯钩形等钢纤维有轧轮胎的可能，一般不得使用。摊铺完后，表面30～50mm深度内的钢纤维应基本上为平面分布。波浪状钢纤维在搅拌时自动挂接成团，其他易成团的钢纤维也不宜使用。成团钢纤维影响路面的平整度、密实度及钢纤维分布的匀质性。但是推荐使用不锈钢或经过抛兰等防锈处理的钢纤维和两端带锚固端的钢纤维，试验证明其对防锈蚀、增强其粘结力和锚固的效果显著。3.9接缝材料3.9.1胀缝接缝板∶在目前使用的各类胀缝板材当中，泡沫橡胶胀缝板是性能和使用效果较理想的高速公路胀缝板材料。泡沫橡胶胀缝板从实测数据来看，在塑料泡沫板规定的指标范围内，归为一类。3.9.2填缝材料表3.9.2-1为常温施工式填缝料技术要求∶除了列出《公路水泥路面接缝材料》（JT/T203）的技术要求外，亦列举了实际高速公路工程已经采用的高弹型的填缝材料的技术指标。与《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1）相比，有如下更改：1取消灌入稠度：删除了灌入稠度要求。无压自流灌入时，可按《公路水泥路面接缝材料》（JT/T203）要求的20s执行；而使用压力灌入工具和机具时，可将灌入稠度放宽到100s。使用有压灌入机具，灌满填缝料即可。这里不仅是灌入施工的问题，而且影响到填缝料的使用性能∶一是填缝料的抗嵌入能力要求：我国公路路面上行驶的货车多是不密封的车厢板卡车，漏洒杂物较多，特别是硬度较大的砂石料，嵌入接缝的几率很大。一般而言，灌入稠度大的填缝料，抗硬颗粒嵌入的能力较强；二是灌入稠度与填缝料的含固量有关：灌入稠度过小、过稀的填缝料，溶剂用量过大，含固量即有效成分偏少，而这些溶剂，大多易于挥发，挥发后厚度沉缩过大，同时造成过大拉裂初始内应力，填缝料易断开，较快失去防水密封能力；三是溶剂用量过大、含固量偏少、填缝料过稀，抗老化能力较差。2调整了失粘固化时间、与混凝土粘接强度和粘接延伸率：按2002年5月广州新白云机场所做的国内外15种常温灌缝材料平行试验结果，检测的材料有：有机硅、甲基硅、硫化橡胶、聚胺脂、改性聚胺脂、三组分聚胺脂等，失粘固化时间在3～16h之间的8种；与混凝土粘接强度不小于0.40Mpa的8种；粘接延伸率不小于400%的10种，筛选出全部技术指标均满足表3.9.2-1的国内外高弹性型填缝材料6种，低弹性型填缝材料11种。《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1）中规定的失粘固化时间1～3h，15种材料仅有4种做到；与混凝土粘接强度大于1.0Mpa，仅有2种材料；粘接延伸率大于1000%，仅有1种材料，表明原定技术指标过高，应按大量试验检测结果进行调整。表3.9.2-2为加热施工式填缝料技术要求∶对缩缝张开变形量的研究计算，本规范将加热施工式填缝料中的低弹性型的低温拉伸率表3.9.2-2由大于5mm提高到大于等于10mm。否则，肯定会拉裂。3.9.3背衬垫条∶本规范参照美国ACPA的接缝技术指南，增加了灌缝背衬条性能要求。我国近年来采用大型机械施工的高速、一级公路已经成功地大量使用背衬垫条控制均匀的填缝深度及填缝料形状系数。有效地提高了接缝的灌缝质量。但此前背衬垫条却未被任何一部规范认可。此条规定各级公路路面均应使用背衬垫条，即使是三、四级公路水泥路面亦不例外，保持均一的填缝深度是保证接缝密封不透水，并使用到同期寿命的先决条件。水泥路面无论在哪级公路上，均属于高级路面。做好接缝的防水密封是防止面板唧泥错台、水冲刷破损，延长使用寿命的前提。另一方面，背衬垫条的投资很少，施工很方便，作用却很大，其投入产出比较显著。本规范与《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1）相比，删除了缩缝预制橡胶嵌缝条及其润滑粘结剂。大量的施工实践证明，无论何种形状的缩缝预制橡胶嵌缝条，其使用效果均欠佳，主要问题是镶嵌不牢固，要么压入缩缝下部，要么被车轮吸出或被人拔出。从规范规定的技术成熟性而言，多数专家认为是不够的。胀缝预制多孔宽橡胶条，由于胀缝的位移量较大，一般实体填缝材料会大量挤出，影响行驶平整度，又会被带走和磨损。另一方面，胀缝胶条底部有胀缝板支撑，不会压入。其使用效果较缩缝胶条好，因此，胀缝可使用多孔橡胶条。3.10其他材料3.10.1防裂层及基层裂缝修补材料∶主要品种有油毡、玻纤网及土工织物。1油毡∶主要品种有∶石油沥青纸胎油毡、玻纤胎和玻纤布胎油毡，纸胎油毡的抗拉强度、耐热性等指标不及玻纤胎和玻纤布胎油毡，不推荐使用。本规范推荐使用玻纤胎和玻纤布胎油毡。2玻纤网及土工织物∶宜符合《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ/T019）第7章表7.2.1—1和表7.2.1—2的规定。3.10.2传力杆塑料套(管)帽、沥青及塑料薄膜的技术要求∶1缩缝传力杆套管∶适用于滑模摊铺缩缝传力杆自动插入装置(DBI)，其技术指标由河北省宣大高速和广东省汕汾高速两段路反复试验总结出来，已经成熟，被本规范采用，希望将来在高速公路、一级公路大量采用DBI技术时，成为定型的施工方法。2胀缝传力杆套帽∶用于胀缝传力杆端部的套帽宜采用镀锌管或塑料管，其技术要求编写得相当详细和完备，是期望在今后的胀缝传力杆套帽加工及安装中，避免虽有传力杆套帽但未封口或极不规矩的情况。否则，浇筑时，套帽中依然灌满了混凝土，照样导致早期破损。3沥青∶符合《沥青路面施工及验收规范》（GB50092）和《公路改性沥青路面施工技术规范》（JTJ036）的规定即可。4塑料薄膜∶路面施工使用时，有两种使用场合∶一是下穿路面局部混凝土面板底部的防水封层；二是用于水泥路面覆盖养生。前者的技术指标结合路面防水工程的实际，有重点的选摘自《道路建筑工程材料手册》第十一章化轻产品第3节塑料制品。采用塑料薄膜防水方式的试验工程有∶京沪高速公路山东泰化段及广西钦防高速公路下穿铁路各1km多局部路段等。3.10.3养生剂技术要求长期以来，我国没有自己的养生剂产品标准，致使我国公路水泥路面养生剂的使用一直都难于提出具体技术指标，有鉴于此，交通部公路科学研究所与中国建筑材料研究院合作，与本规范修订的同时，编制了《水泥混凝土养护剂》（JC××-2003），已经于2002年3月完成报批稿，本规范表3.10.3摘录自该养生剂新编制的产品标准。养生剂有效保水率的检验条件∶这些数据摘引自《水泥混凝土养生剂》报批稿，要强调的是水泥路面施工对养生剂的检验必须实现标准化。本规范规定“用于混凝土路面的养生剂必须检验磨损量和成膜后浸水溶解性。”路面是车轮直接磨损的结构，耐磨性是耐久性中首要指标。成膜后的浸水溶解性对于水泥路面这种露天施工并养生的永久性结构表面相当重要，否则，下雨后，养生剂全部溶解流失，失去养生效能。此时，若养生期不到，水泥路面将完全没有养生。但在要求继续浇筑的混凝土结构上，应使用可溶性养生剂，便于继续浇筑前，用水冲刷干净。因此，分两种情况对养生剂的可溶性提出不同的要求，规定“露天养生的永久性表面，必须为不溶；在要求继续浇筑的混凝土结构上使用，应使用可溶，该指标由供需双方协商。”4混凝土配合比4.1普通混凝土配合比设计4.1.1适用范围∶满足滑模、轨道、三辊轴机组和小型机具四种施工方式的塑性振捣密实的各种水泥路面，本节配合比设计均适用。对于桥面铺装层，当检测路面混凝土的抗压强度满足桥面设计要求，可不更换配合比，直接使用。当桥面抗压强度比路面高，必须对配合比进行切换，事先需要专门按桥面的要求，准备好桥面所需要的配合比，桥面按抗压强度计算配合比可按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的要求进行设计，本规范4.4节中列出的贫混凝土配合比计算公式(4.4.2-1、-2、-3)摘引自《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55），可以用来计算。现实当中的路面与桥面连续机械铺筑的工程，一般都能满足不切换配合比的要求，这是因为本规范规定的路面水灰比并非按计算所需要的弯拉强度控制，而主要取决于满足耐久性要求的最大水灰比。通过使用引气剂复合高效减水剂技术，已经可以很方便地将路面水灰比压低到最大0.35～0.44。若使用水灰比为0.40，由公式(4.1.4-1、-2)，用42.5级水泥用量、碎石计算得到的抗压强度为53.4Mpa；水灰比0.44时，抗压强度48.3Mpa。桥面铺装层混凝土抗压强度不低于主梁上翼缘板，或不小于C40，已经毫无问题。仅有桥面设计为C50以上时，需要重新设计混凝土配合比。4.1.2配合比设计三项基本要求1路面混凝土28d设计弯拉强度标准值应符合《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40）的规定。为了便于工程技术人员做配合比设计时使用，特将设计规范普通混凝土和钢纤维28d设计弯拉强度标准值和弹性模量的数据列在表4.1.2中。表4.1.2混凝土路面板设计强度标准值和弹性模量交通等级特重重中等轻混凝土设计弯拉强度标准值fr(Mpa)5.0＊5.04.54.0钢纤维混凝土设计弯拉强度标准值frf(Mpa)6.06.05.55.0混凝土和钢纤维混凝土弯拉弹性模量Ec（Mpa）31000300002900027000注∶在特重交通的特殊路段，通过论证，可使用设计弯拉强度标准值5.5Mpa，弯拉弹性模量33000Mpa。表4.1.2注中，按照近年来我国高速公路水泥路面建设的工程实际情况，补充了弯拉弹性模量和超轴载严重的特重交通特殊路段，允许使用设计弯拉强度标准值5.5Mpa，如山西(北)京大(同)高速公路、河北宣大高速公路及湖南湘耒高速公路等。这时，弯拉强度的最小值为5.0Mpa，施工配制弯拉强度6.3Mpa，实际做到的路面混凝土钻芯弯拉强度平均值为6.5～7.4Mpa。在使用高效减水剂和高活性掺合料的条件下，做到设计弯拉强度6.0Mpa以上的高强混凝土并使用于路面，已经没有任何问题。本规范在此款中，与此前规范最大的不同是表4.1.2-1、-2中贯彻了按各级公路规定的可靠度来计算配制弯拉强度。就是按公路等级确定（路面安全等级目标可靠指标目标可靠度施工要求达到管理水平）弯拉强度变异水平等级弯拉强度变异系数允许变化范围。唯一有余地的是按公路等级所要求达到的不同管理水平范围内，对弯拉强度变异系数有一点可机动选择的余地。高速公路变异系数的可取范围为5%～10%；一级公路变异系数的可取范围为5%～10%或10%～15%；二级公路10%～15%；三、四级公路10%～15%或15%～20%。在这些变异系数中，前者为其最小可取值，后者为最大允许值。本条还规定∶“如果施工配制弯拉强度超出设计弯拉强度变异系数上限，则必须改进机械装备和提高施工控制水平”。否则，建设单位有权取消该施工单位在本等级公路水泥路面标段的施工资格。这项新规定不仅是遵循和满足了可靠度要求，同时是要提倡使用能够保证路面质量及匀质性的大、中型机械铺筑方式，扶持那些有大、中机械装备的专业化施工单位。2工作性塑性振捣式混凝土拌合物在滑模、轨道、三辊轴机组和小型机具四种施工方式的工作性规定见表4.1.2-3、-4。3耐久性（1）路面混凝土应使用引气剂，其含气量控制标准及允许偏差见表4.1.2-5。混凝土含气量的控制，长期以来，虽有很多研究成果，但实际工程推行起来仍有难度。引气剂的适宜掺量应通过搅拌机口的拌合物含气量测定反向控制，见表4.1.2-5。表中所规定的含气量是搅拌机出口的检测值。国内外所有行业混凝土含气量均依此为控制基准。长期以来，工程技术人员一直被搅拌机口和实际路面的含气量差别所困扰，机口拌合物的含气量绝不代表已施工完成的路面混凝土含气量，而且它随着气温、运距、浇筑、振捣、饰面等工艺环节的变化而改变着。需要控制的不是机口含气量，而是施工完成的路面混凝土含气量。例如，水泥路面在滑模施工中，由于运距较远，运输过程中含气量有损失，加上滑模摊铺机上使用的是超高频振捣棒，摊铺中含气量损失也较大，而真正能够提供抗冻性的关键，在于混凝土振捣后稳定下来的气泡，其评价指标是气泡平均间距系数，该系数可用显微镜测得，一般满足抗冻性要求的气泡平均间距系数应为200～250μm，抗冻性同时还与气泡平均尺寸和级配有关。有一个作法是用含气量测定仪检测施工完成的路面混凝土含气量，此时测得的含气量比机口含气量小近一倍，有人认为应按实际结构测得的含气量控制。这也不妥，因为后扰动再振捣过的含气量显然也不是结构混凝土中的实际含气量，它一定偏小得过多。为解决这个矛盾，本规范提出了从实际已硬化的路面（50mm）和桥面(30mm)上钻芯取一定深度的切片，用气孔显微镜测定硬化混凝土的上、下两个表面的平均气泡间距系数，控制其最大平均气泡间距系数的方法，作为高寒和寒冷地区对已施工完成的混凝土实际路面和桥面抗(盐)冻性的评价方法。从实际路面混凝土的冰冻和盐冻破坏来看，当水、海水或盐碱水从表面渗透到哪个深度，这个深度以上混凝土表层砂浆冻害脱落，就是说，表层的含气量和抗渗性、抗冻标号至关重大。那么，我们应该在路面和桥面中重点检测表层混凝土的含气量和抗(盐)冻性，这个难题通过控制表面一定深度最大平均气泡间距系数的方法可得到有效地解决。试验研究表明，掺粉煤灰的混凝土，由于粉煤灰中碳的强吸附作用，引气剂掺量加倍，方可达到不掺粉煤灰混凝土的含气量，这在有抗冻性要求的水泥路面中特别重要，应给予足够的重视。水泥中混合材和混凝土掺合料含量较高，达到相同混凝土含气量的引气剂掺量增加得越多。水泥路面掺用引气剂，除了提高弯拉强度、工作性和平整度外，仅从耐久性来看，不只是抗(盐)冻性、减小面板伸缩变形、提高抗风化能力，满足耐侯性的需要，而且是减少上表面泌水，提高表面的耐磨性和抗海水、海风、酸雨、硫酸盐渗透等腐蚀环境介质的重要措施之一。（2）耐久性所要求的最大水灰(胶)比及最小水泥用量，见表4.1.2-6。耐久性在水泥路面上所包含的内容主要有∶抗(盐)冻性：除了引气外，混凝土本身应有足够的抗冻破坏能力，要求低水灰比和较大水泥用量。同时，表面要有足够的抗渗性和防水性，而防水抗渗性混凝土表面必须有足够厚度的水泥砂浆，同样也要求较大水泥用量及低水灰比。抗滑性∶普通混凝土的抗滑性不依赖于粗集料，而依靠表面足够低水灰比的水泥浆、砂的硬度及其磨光值。水泥用量少，表面砂浆偏少，很快就露骨，而路面和桥面混凝土粗集料没有磨光值要求，很不安全。需要罩面改善抗滑性，普通混凝土对粗集料不便提出磨光值要求，因为面板厚度220～330mm，不可能像沥青路面抗滑表层（50mm）一样来要求这样巨大数量的粗集料均具有高砂浆磨光值(PMV)。否则，水泥路面将在大多数地方因建设费用过高或无法找到合格的粗集料来建设。抗磨性∶普通混凝土的抗磨性是抗滑性能保持的前提，就抗磨性本身而言，一是需要表面高硬度及高强度；二是需要表面有一层厚度适宜的全封闭砂浆包裹层；三是需要表面不脱层、脱皮，不成坑。这些均要求较大水泥用量及低水灰比来保证。抗冲击性∶抗冲击韧性也要求较大水泥用量及低水灰比。否则，集料未被水泥浆封闭起来，孔隙及尖锐的裂缝尖端多，抗冲击韧性会很差。耐疲劳性∶除了水泥成分中体积不安定的游离氧化钙，碎石尖角具有较大的影响外，水泥用量低、水灰比较大时，集料未被水泥浆封闭起来，界面孔隙及内部尖锐的裂缝引发尖端多，耐疲劳循环周次会大幅度下降。由此看来，路面混凝土仅仅满足弯拉强度的要求，对其20～30年耐久性和使用寿命而言是远远不够的。从保证耐久性的观点而言，本规范所规定的水灰比不仅满足弯拉强度要求，而且在更大程度上受耐久性控制。（3）抗冻标号：严寒和寒冷地区，要求配合比确定前，检验抗冻性，并要求严寒地区抗冻标号F250；寒冷地区抗冻标号F200。同时，试验路段完成后，宜钻芯检验路面上的气泡间距系数。要求达到一定的冻融循环次数及检测气泡间距系数是本规范首次提出，其表层最大平均气泡间距系数(τ)的控制数据，来源于中国水利水电科学研究院“九五”国家科技攻关项目《混凝土抗冻性的定量化设计》研究报告。该报告按道路、桥梁抗冻安全运行年限30～50年，提出的抗冻标号为东北、西北D300；华北D200～D300(对应此抗冻标号的τ≤350μm)；华东D50～D150；华南D50(对应此抗冻标号的τ≤400μm)。表4.1.3给出的数据是在这个研究成果基础上的细化。表层切片实测最大平均气泡间距系数(τ)数据表明∶在路面和桥面等上表面要求抗冻标号的结构，其含气量在用表4.1.2-5来控制能够满足表4.1.3中最大平均气泡间距系数数据τ值的规定。显然，振捣等施工操作带来的气泡损失是一个通过上表层的上浮、合并并排除的过程，因此，除非超振捣严重，表层气泡的聚集数量多于本体，尤其多于中间和下层混凝土。恰好满足我们对表层较大、较多含气量抵抗冻坏的需要。（4）抗各种化学侵蚀性∶抗海水、海洋大气、酸雨、除冰盐和硫酸盐环境要求水泥具有高化学稳定性，通过硅酸盐水泥加掺和料和提高密实度来保证，规定不得单独使用硅酸盐水泥，要求水泥路面掺用粉煤灰、磨细矿渣和硅灰；要求桥面宜掺用高活性的磨细矿渣和硅灰。此款规定是按照清华大学陈肇元院士提出的修改意见进行的增补。路面和桥面耐久性要求中不能只有抗(盐)冻性和抗磨性条款，也应规定防腐蚀条款。4.1.3外加剂的使用问题中要求解决好三个问题∶1拌合物凝结时间的控制∶在任