15第十五章 水泥混凝土路面

第十五章水泥混凝土路面●概述●水泥混凝土路面构造●水泥混凝土路面的原材料●路面混凝土配合比●水泥混凝土路面施工与质量控制道路系马骉mabiaochd@定义由水泥混凝土面板和基（垫）层所组成的路面，也称刚性路面(Rigid Pavement)类型普通混凝土路面(Portland Cement Concrete Pavement)钢筋混凝土路面(Reinforced Concrete Pavement)连续配筋混凝土路面(Continues Reinforced Concrete Pavement)预应力混凝土路面(Prestressed Concrete Pavement )钢纤维混凝土路面(Steel Fiber Concrete Pavement )装配式混凝土路面碾压混凝土路面(Roller Compact Concrete Pavement )裸石混凝土路面普通混凝土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优点——强度高，稳定性好，耐久性好，有利于夜间行车缺点——初期造价高？对水泥和水的需要量大，噪声大、行驶舒适性差，有接缝，修筑周期长，开放交通迟，养护维修困难路基性能要求引起土基不均匀支承的可能原因控制路基不均匀支承的方法 要求路基稳定、密实、均质，对路面结构提供均匀的支承土基的强度要求比沥青路面低 土基的支承要求主要是保证基层的稳定性，特别是不出现不均匀的支承一般要求基层采用水稳定性好的材料、路基处于干燥或中湿状态，沉降稳定不均匀沉陷——压实不均匀、填挖结合处理不佳、土基未充分固结（施工期沉降不稳定）；✓不均匀冻胀——含水量在等温面上分布不均匀、土质不均匀；✓特殊土质——膨胀土、湿陷性黄土等，加上含水量变化●把不均匀的土掺配成均匀的土●控制压实时的含水量接近于最佳含水量，并保证压实度达到要求●加强路基排水设施，对于湿软地基采取加固措施●加设垫层，以缓和可能产生的不均匀变形对面层的不利影响垫层在路基土质较差、水温状况不良时，需要设置垫层，以改善路基湿度和温度状况，保证面层和基层强度、刚度及稳定性设置条件✓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，从而疏干路基土，改善路面结构的支承条件；✓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。

种类与厚度☐垫层材料强度要求并不一定很高，但水稳性和隔温性能要好☐防冻垫层和排水垫层宜采用砂、砂砾等颗粒材料，半刚性垫层可采用低剂量无机结合料稳定粒料或土☐垫层宽度应与路基同宽，最小厚度为150mm基层基层作用（设置目的）支承路面板防唧泥防冰冻——对冰冻不敏感的粒状多孔材料 防水——开级配粒料基层为面层施工提供方便基层要求——具有足够的抗冲刷能力和一定的刚度基层基层类型 材料不同基层具有不同的刚度、耐冲刷能力和透水性，要根据交通等级、当地条件和经济性因素选用刚性——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——多孔隙水泥稳定碎石、多孔隙沥青稳定碎石✓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基层厚度与宽度利用基层厚度降低面层应力或减薄面层厚度一般不经济；基层厚度过薄，基层底面应力增大，不宜太薄；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各类基层厚度的适宜范围水泥混凝土面层性能要求直接承受行车荷载的作用和环境因素的影响，应具有足够的弯拉强度、疲劳强度、抗压强度和耐久性为保证行车的安全、舒适和经济性，面层还应具有良好的抗滑、耐磨、平整等表面特性水泥混凝土面层面层类型选择☐目前应用最广泛的是普通素混凝土，并设接缝☐面层板的平面尺寸较大或形状不规则，路面结构下埋有地下设施，高填方、软土地基、填挖交界段的路基等有可能产生不均匀沉降时,应采用设置接缝的钢筋混凝土面层☐行车舒适性和使用耐久性要求高的高速公路，可视需要选用连续配筋混凝土面层，及沥青上面层与连续配筋混凝土或横缝设传力杆的普通混凝土下面层组成的复合式面层☐标高受限制路段、收费站等及桥面铺装和混凝土加铺层可选用钢纤维混凝土☐碾压混凝土因其表面平整度差和接缝处难以设置传力杆，可用于一般二级及二级以下公路的面层水泥混凝土面层形状与厚度一般采用矩形，纵向和横向接缝应垂直相交，纵缝两侧的横缝不得相互错位纵向接缝间距按路面宽度在3～4.5m范围内确定，碾压混凝土、钢纤维混凝土面层全幅摊铺时可不设纵向缩缝横向接缝间距按面层类型和厚度选定厚度——等厚度、变厚度——根据公路等级、交通等级、变异水平等级等，参考推荐范围并计算确定水泥混凝土路面排水水泥混凝土路面排水水的影响使无粘结粒状材料和地基土的强度降低移动车辆产生高动水压力，会使路面基层的细颗粒产生唧泥，使面板支撑不均匀或失去支撑因板底脱空产生错台、开裂和整个路肩破坏在冰冻深度大于路面厚度的北方地区，高地下水位会造成冻胀，并在冻融期间降低承载能力水使冻（膨）胀土产生不均匀冻（膨）胀水泥混凝土路面排水水的影响国外对比分析和试验路段结果表明，设置完善路面排水设施的路面，其使用寿命要比未设的提高30%（沥青混凝土路面）和50%（水泥混凝土路面）左右水泥混凝土路面排水排水设计的原则排水系统的组成☐要充分利用有利地形和自然水系，排水沟渠宜短不宜长，就近分流；☐注意与农田水利相配合；☐进行调查研究，全面规划，还应与路基防护加固相配合；☐尽量不破坏天然水系；☐就地取材，讲究经济效益；☐尽量阻止水进入路面结构，并迅速排除路面结构内的水高速公路和一级公路的路面排水一般由路肩排水、中央分隔带排水和路面表面渗人水的排除等组成行车道路面应设置双向或单向横坡 行车道路面结构内设置排水基层或垫层时，在外侧边缘设置纵向集水沟和带孔集水管，并间隔50～100m 设置横向排水管水泥混凝土路面排水排水系统的组成水泥混凝土路面排水排水系统的组成路肩路肩铺面结构应具有一定的承载能力，其结构层组合和材料选用应与行车道路面相协调，并保证进入路面结构中的水的排除路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚，其基层宜与行车道基层相同。

选用薄面层时, 其厚度不宜小于150mm, 基层应采用开级配粒料路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料，基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。

行车道路面结构不设内部排水设施时，沥青面层和不透水基层的总厚度不宜超过行车道面层的厚度，基层下应选用透水性粒料填筑水泥混凝土路面接缝构造与布置接缝设置目的水泥混凝土硬化过程中的收缩施工过程应设置横向工作缝和纵向工作缝混凝土面板的热胀冷缩温度均匀变化时：水平拉伸、或水平压缩温度不均匀变化时：温度梯度下的翘曲变形接缝设置目的横向接缝垂直于行车方向的接缝，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，从而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。

常设置在缩缝、胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性横向接缝横向胀缝设置在临近桥梁或其他固定构造物处，或与其他道路相交处横向接缝横向缩缝通常垂直于路中线方向等间距布置，间距一般4～6m，基层刚度越大，间距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；后者则依靠传力杆来增强面层板的传荷能力，以确保面层板的整体性横向接缝横向缩缝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接缝横向缩缝横向接缝横向施工缝设在缩缝处的施工缝，采用设传力杆的平缝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，可以提高接缝的传荷能力，使之接近于无接缝的整体板横向接缝横缝布置横向接缝的间距按面层类型和厚度选定普通混凝土面层一般4-6m，面板的长宽比不宜超过1.30，平面尺寸不宜大于25m2碾压混凝土或钢纤维混凝土面层一般6-10m钢筋混凝土面层一般6-15m在昼夜气温变化较大的地区，或地基水文情况不良路段，应取低限值，反之取高限横向接缝传力杆传力杆采用光面钢筋最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150～250mm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纵向接缝平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与荷载应力共同作用下产生不规则纵向裂缝纵缝分为纵向缩缝和纵向施工缝，布设应视路面宽度和施工铺筑宽度而定纵向施工缝纵向缩缝☐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☐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向接缝纵向接缝一般选择在车道标线处；靠近中央分隔带的内侧车道，路缘带与车道间不另设纵缝；外侧车道，纵缝外移路缘带宽度拉杆☐用于纵缝，以保证板块间沿道路横向的联系为主要目的设置的钢筋☐一般采用长度50-70cm、直径18-20mm、间距1.0-1.5m螺纹筋☐拉杆中部100mm范围进行防锈处理☐最外侧拉杆距横向接缝的距离不得小于100mm纵横缝的布置交角趋势☐纵缝与横缝一般垂直正交，使混凝土板具有90°角隅☐纵缝两旁的横缝一般成一条直线☐在交叉口、匝道位置处，尽量使得纵横缝的夹角为钝角☐交叉口范围内，大多采用辐射式的接缝布置形式☐胀缝少☐缩缝间距不等，按4、4.5、5、5.5和6m的顺序设置☐横缝与纵缝交成80度左右的斜角边缘钢筋与角隅钢筋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边缘钢筋☐一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点设置☐采用两根直径12-16mm的钢筋，用直径6mm的钢筋固定，端部应弯起，放置在板厚下1/4-1/3处，并保证距离边缘和板底不小于5cm☐纵向边缘钢筋一般只设在一块板内，不得穿过缩缝，以免妨碍板的翘曲☐有时亦可将其穿过缩缝，但不得穿过胀缝边缘钢筋与角隅钢筋角隅钢筋☐设置在胀缝两侧板的角隅处☐采用两根直径12-14mm，长度2.4m的螺纹钢筋，设在板的上部，并离板顶留有5cm以上净距，距板纵、横边缘各10cm☐当交叉口或斜桥处，出现板块锐角时，应增加双层补强钢筋网，以直径6mm钢筋，10cm间距斜交平行排列，设在距板顶、底5-7cm处砼路面与桥梁相接的处理一般桥梁——设置桥头搭板，一端放置于桥台上，设置防滑锚固钢筋与桥梁相接的处理斜交桥梁——设置渐变板，斜角大于70°设置一块，45°-70°设置两块，小于45°设置至少三块，并要求渐变板短边不小于5m。