我国路面现状与发展

断板修复技术
嵌缝料
板底灌浆材料 裂缝修补材料
2.10 混凝土路面维修养护技术
路面损坏检测评价
承载力
剩余寿命预估
路面板局部损坏修补
薄层修补 裂缝修补
路面换板技术
预制拼装
现场浇筑
混凝土材料抗盐蚀技术
盐冻破坏试验方法 抗盐蚀混凝土设计
2.11 混凝土路面滑模摊铺技术
(b)偏荷载疲劳试验(单位:cm,宽度10cm)


MTS疲劳试验
试验结果：应力吸收层、大粒 径沥青碎石优势明显。
MTS疲劳试验
2.9 混凝土路面断板分析及防治技术
路面断板破损原因
混凝土塑性状态特性
力学特性：抗拉强度、收缩率、收缩拉应力 配合比设计：塑性抗裂
路面结构
脱空状态下的结构分析：板角隅断裂准则、水体运动力学分析 脱空非破损检测方法 混凝土板底薄弱层影响分析 超载分析
配合比设计方法


贫混凝土的物理力学特性


多孔混凝土排水基层材料组成及路用性能



贫混凝土基层混凝土路面结构设计

施工技术：

2.4 柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面
纤维混凝土

材料组成设计

设计原则：抗裂
聚丙烯纤维：0.15%~0.20%

物理力学性质：

抗压强度：增加幅度较小 弯拉强度：纤维掺量0.2%，强度提高7~15%；掺量0.25%，强度提高10~20%。 疲劳性能：明显提高

路面结构
纤维水泥混凝土面层 隔离层 基层
2.4 柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面
聚合物混凝土

材料组成


聚合物：复配聚合物乳液 水泥种类：P.O42.5 聚灰比：10%~15% 抗压强度：20MPa~40MPa 弯拉强度： 10MPa~15MPa
聚合物混凝土面层 界面粘结防水层

物理力学性质
混凝土路维修技术及加铺层设计

调查分析
维修技术
加铺层设计
1.2 水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究

发展对策
提出供国家制定发展水泥混凝土路面技术政策的依据

修筑技术
普通混凝土路面 碾压混凝土路面
钢纤维混凝土路面
成套 应用 技术
结构、材料设计 检测试验方法、标准建立 路面检测、评价
施工工艺 仪器研制开发 养护维修政策
160
里程/万公里
120 80 40 0 1975
县乡公路里程 等级公路里程
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
年份
等外公路
四级公路 三级公路 二级及以上公路
农村公路等级结构
良好铺装 简易铺装 未铺装
农村公路
等级公路占有相当大的比重 铺装状况有待改善提高
农村公路路面状况
公路建设规划 ——农村公路


结构形式

应用

普通混凝土下面层 基层
路面 桥面铺装 隧道路面
2.5 连续配筋混凝土路面
设计指标

极限状态：疲劳断裂、冲剪 纵向配筋率：

允许的裂缝间距（1.0~2.5m） 缝隙宽度（<1mm） 钢筋屈服强度
结构设计

板厚 同普通混凝土 配筋 0.6~0.8% 端墙 地锚梁，桩
高速公路沥青路面长期使用性能研究 高速公路早期病害预防措施研究 沥青路面再生利用关键技术研究 沥青路面快速检测及养护技术研究 改性乳化沥青稀浆封层养护技术研究 水泥混凝土路面养护技术研究 水泥混凝土路面再生利用关键技术研究 水泥混凝土路面断板分析及防治技术研究
路面—排水
路面
排 水
路用防排水材料的开发 山区公路防排水评定方法与抗水灾评价指标 山区公路沥青面层排水技术的研究 山区公路贫混凝土透水基层研究 公路排水系统设计与施工技术研究
工程配套和单位自 公路 253 项 筹5.56 亿元
36% 64%
财政预算安排 水路 53项 9.85亿元
“十五”期间 西部交通建设科技项目
范围涵盖多个技术领域
支撑351个重点工程建设
2 路面技术研究领域
路面 材料 路面结构
农村 公路
路面性能 与维护
排水
路面—路面结构
路面
路面结构
沥青路面设计指标和参数研究 路面强度控制参数研究 沥青路面动力响应分析方法研究 重载交通长寿命沥青路面关键技术研究 公路半刚性基层损坏机理分析与结构适应性研究 超薄沥青混凝土面层技术研究 隧道路面结构与材料研究 西部地区合理路面厚度及路面结构型式研究
旧路评价

有限元分析：脱空（角、纵边、横边）分析 贝克曼梁试验 FWD判断
FWD与探地雷达结合 碎石化（多锤式、门板式、共振式、冲击式、小型机具）
快速检测

破碎技术


质量控制与检验
再生利用

破碎料作基层集料 混合料类型（贫混凝土、多孔混凝土、水泥稳定、沥青稳定）
混合料特性

国家科技工作引导性项目（No. 025）
——水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究
1.1 水泥混凝土路面设计理论、方法和参数研究
设计理论
荷载应力分析 温度应力分析

设计方法
荷载应力与温度应力疲劳作用的混凝土路面结构设计方法 旧混凝土路面强度评定与加厚层设计 以抗折强度为指标的混凝土配合比设计方法
施工
工艺：
刷洗 人工，机械 养生 喷洒层 刷洗层 性能：构造深度≥1mm，降噪≥3dB（A）

□刻槽：纵向、斜向
2.2 高效预应力混凝土路面研究
设计理论方法 力学模型：

纵向预应力、普通钢筋、温度应力、板底摩阻力
20节点空间等参元、编程分析板荷载应力（不同部位不同受力阶段），温度 应力 几何尺寸：板长90~210m，宽≯2车道，厚140~240mm 配筋：预压应力扣除基层摩阻力≥0.7MPa，≯4.0 MPa，确定预应力配筋 滑动层：防水材料、细粒材料、沥青材料，≯20mm 伸缩缝：钢梁型，毛勒型 锚固区：板端部加厚设锚具 后张法、二次张拉
施工技术

试验段与实体工程 钢筋固定 混凝土浇筑
2.6 复合式路面设计与施工

类型：
水泥混凝土 + 水泥混凝土路面
普通水泥混凝土、钢纤维混凝土
沥青混凝土路面+水泥混凝土
沥青混凝土
普通水泥混凝土、贫混凝土、碾压混凝土、连续配筋混凝土 普通水泥混凝土、贫混凝土、碾压混凝土、连续配筋混凝土

水泥混凝土与水泥混凝土复合式路面结构设计

计算模型 结构分析方法 结构设计 结构分析方法 结构设计 水泥混凝土+水泥混凝土路面


沥青混凝土与水泥混凝土复合式路面结构设计


复Leabharlann Baidu式路面施工

接缝 施工连续性

沥青混凝土+水泥混凝土路面

防裂层 层间接合
2.7 旧混凝土路面再生利用
路面—农村公路
路面
农村公路
农村公路建设关键技术 低造价县乡道路修筑技术 牧区道路技术标准及典型路面结构 路面大中修废料用于农村公路研究 油砾石路面技术的开发研究
三、水泥混凝土路面研究进展
1 历史回顾

上世纪80年代

交通部重点科技项目
——水泥混凝土路面设计理论、方法和参数研究

上世纪80年代末～90年代初
内容提要
1
我国公路发展
2
路面技术研究现状
3
水泥混凝土路面研究进展
4
水泥混凝土路面研究展望
一、我国公路发展
1.公路交通工作的重点
高速公路发展
关系到国民经济命脉
农村公路发展
建设社会主义新农村 构建和谐社会 的需求
农村公路包括县道、乡道以及村道。
2.高速公路的发展
1988年中国大陆第一条高速公路建成通车。 1999年突破1万公里。 2002年突破2万公里。 2003年近3万公里，居世界第二位。

材料组成设计

滑模：不塌边、不拉裂、无蜂窝麻面 水灰比：0.35~0.48 水泥用量：330~350Kg/m3 坍落度：3~6cm 宜加碱水剂、引水剂，可掺粉煤灰
村公路里程达370万km。
二、路面技术研究现状

据不完全统计，每年约投入8亿元人民币进
行公路科研，其中约30％用于路面研究。

我国政府为配合西部地区公路建设，实施
西部交通建设科技项目 的研究，取得丰硕
成果。
1 .西部交通建设科技项目
“十五”期间 完成投资 15.41 亿元 安排项目 306 项 参与单位 332 个 参与人员 1.2 万人
第一阶段
2005-2010年，实施千亿元建设工程和通达工程，农村公路 里程约200万km。
东部地区 中部地区 西部地区
全面实现“油(水泥)路到村” 全面实现“油路到乡”、基本实现“油路到村” 基本实现“油路到乡”、“公路到村”
第二阶段
到2020年，具备条件的乡(镇) 和建制村通沥青(水泥)路，全国农
P

大尺度模拟试验
P

大粒径沥青碎石抗裂结构

混合料：开级配、空隙率 （15%~20%） 厚度：≥10cm 大尺寸模拟试验
沥青混凝土AC-13Ⅰ 水泥混凝土垫块 接缝
防裂夹层
沥青混凝土AC-13Ⅰ 水泥混凝土垫块 接缝
防裂夹层
水泥混凝土垫块
水泥混凝土垫块

橡胶垫层
橡胶垫层
钢板

模拟试验

(a)中荷载疲劳试验(单位:cm,宽度10cm)
有限元分析：

路面结构

施工：

2.3 贫混凝土基层路面设计与施工技术
贫混凝土

分类：按空隙率不同分为密实贫混凝土和多孔混凝土，前者简称贫混凝土。 贫混凝土：粗细级配集料与少量水泥（集料质量的7％～10%）和水拌和而成。 多孔混凝土：水泥、粗集料和水拌制而成，有时添加少量细集料。 经验公式法，试验法 7d抗压强度（7～10MPa）、28d弯拉强度（2～3MPa）、弹性模量（18～23GPa）、 疲劳特性、收缩性、抗冻性、抗冲刷性 材料组成设计指标：空隙率（20％～ 30％）、渗透系数（≥1.05cm/s ）、7d抗压强度 (重交通3～5MPa，特重交通5～8MPa) 路用性能：排水性能、强度、弹性模量、疲劳特性、收缩性、抗冻性 应力分析，结构设计方法 碾压、振捣
2012年底中国高速公路约9.6万公里。
万公里 5 4 3 2 1
0
1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 年份
3.农村公路发展
乡(镇)、建制村公路通达率分别达到98.54%和88.15%，初步形成 了基本通达乡镇、建制村的农村公路网络。
2.1抗滑、低噪声水泥混凝土路面
□露石混凝土：露石面积60%以上，抗滑降噪性能好。 材料

粗集料：抗磨光、有棱角、近似立方体，表面粗糙、酸性岩石 露石剂：缓凝，无污染 表面2~3mm延缓凝结，露石高度1.5~2.0mm 露石剂喷洒：成型后40~60min 刷洗时间：与环境温度、材料、水灰比有关，试验确定，常温 15~30min

设计参数
混凝土疲劳方程 轴载换算系数 温度梯度 混凝土弯拉强度与弯拉弹性模量 混凝土路面板下地基的综合模量 轮迹横向分布系数，动荷系数、接缝传荷系数等

1.2 水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究
混凝土路面发展对策

国内外混凝土路面的现状及发展趋势


混凝土路面的经济分析、评价与适用场合
路面—路面材料
路面
路面材料
路用沥青改性技术研究 沥青路面层间处治技术研究 废旧橡胶粉用于筑路的技术研究 橡胶颗粒路面应用技术的研究 道路水泥混凝土组成设计研究 水泥混凝土抗冻融耐久性研究 柔性纤维混凝土、聚合物混凝土路面应用研究
低噪音混凝土路面研究
桥面铺装材料与施工技术研究
路面—性能与维护
路面
性能与维护
发展混凝土路面有关问题的对策和措施
高等级重交通道路混凝土路面

混凝土路面结构设计方法完善和补充 混凝土路面结构可靠性分析
复合式混凝土路面设计
混凝土路面的监测和评价
1.2 水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究
混凝土路面使用品质及修筑技术

表面使用品质


施工技术
碾压混凝土路面 钢纤维混凝土路面

集料：级配、压碎值、吸水率、表面构造 混合料物理力学特性：抗压强度、抗压模量、劈裂强度达到要求，耐磨性较差。
2.8 混凝土路面加铺改造技术


加铺改造技术关键：抗反射裂缝
旧路面板合理破裂尺寸：80～100cm 应力吸收层抗裂措施

应 力 吸 收 层 混 合 料 Strata 、 Sampave 应力吸收层厚度2.0～3.0cm 加铺层总厚度10～12cm
2 近期主要研究成果






抗滑、低噪声混凝土路面 高效预应力混凝土路面 贫混凝土基层路面设计与施工技术 柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面 连续配筋混凝土路面 复合式路面设计与施工 旧混凝土路面再生利用技术 混凝土路面加铺改造技术 混凝土路面断板分析及防治技术 混凝土路面维修养护技术 混凝土路面滑模摊铺技术