机场水泥混凝土道面板缩缝的窄缝设计方法

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接缝张开量计算
为了合理确定道面板的缩缝宽度，需要研究接
缝宽度在Байду номын сангаас年内的变化量，即接缝的张开量 % 道面 接缝的张开量主要受道面板温度变化和水泥混凝土 的干湿状态的影响 % 机场所处地区的气温变化大， 道面板内的温度变化就大，接缝的张开量也就大 % 在同样的填缝料下，接缝的宽度就要相应增大 % 温 度对道面接缝张开量的影响可分为翘曲变形和伸缩 变形 % !" ! 翘曲变形 不计约束时， 在道面板温度梯度作用下， 道面板 产生的曲率半径为 ! 的变形 2 ! 3 % 将变形后的道面板 的长度与变形前的道面板的长度进行对比，可推导 出板的温度梯度引起的无约束的翘曲变形，导致板
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（!% &’()’**+)’( ,-..*(* -/ 0)+ 1-+2* &’()’**+)’( 3’)4*+5)678 9) : ;’ <!==>"8 ,?)’;@ $% A?* B*4*’6? &’()’**+)’( C*’*+;. A*;D -/ 0)+ 1-+2*8 E;-F) <$!==G8 ,?)’; H 56#(-/3(7 2?;’()’( 6I- J)(J;( 5.)65 K*5)(’ -’ 2*D*’6 2-’2+*6* +-;K 5L+/;2* -/ ;)+M-+6 6- -’* J)(J;((*K ’;++-I 5.)6 ?;5 N**’ ;’O ;.7J*K% A?* 2;.2L.;6)-’ /-+DL.; -’ F-)’6 -M*’ ?;5 N**’ 5*6 LM I)6? 6?* 2-’5)K*+;6)-’ -/ ?-(()’( K)56-+6)-’ 2;L5*K N7 6*DM*+;6L+*8 *PM;’5)-’ K*/-+D;6)-’ ;’K K+7)’( 5?+)’Q;(*% 022-+K)’( 6- 6?* 6*2?’)2;. +*RL)+*D*’6 -/ F-)’6 -M*’ ;’K F-)’6 5*;.)’( D;6*+);.8 6?* 2;.2L.;6)-’ /-+DL.; -/ J)(J;( 5M;2)’( ?;5 N**’ 5*6 LM ;’K ;MM.)*K )’ ’;++-I 5.)6 K*5)(’ -’ 2*D*’6 2-’2+*6* +-;K 5L+/;2* -/ ;)+M-+6% 8"9 0*-+#7 ’;++-I 5.)6@ F-)’6 -M*’@ F-)’6 5*;.)’( D;6*+);.
（!% 空军工程大学 工程学院， 陕西 西安 摘
胡栓科 $
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&!’’(" ； $% 空军第七工程总队，陕西 宝鸡
要：对机场水泥混凝土道面板缩缝采用的两次锯缝，改为一次锯缝的窄缝设计 % 建立了考虑温度翘曲变形、
伸缩变形和干缩变形等影响的接缝张开量的计算公式 % 根据接缝张开量和填缝料的技术要求，建立了锯缝宽度的 计算公式，并应用于机场水泥混凝土道面的窄缝设计 % 关键词：窄缝；张开量；填缝料 中图分类号： +,-$"% (& 文献标志码： .
（< ） V ,> 5 W $* 5)’ 5") 7 ， ") 7 $* ；9! 为板的干湿修正 式中) 5 为板接缝张开量（D） 粒料基层材料为 系数， 其中稳定类基层材料为 =% G， 其中稳定类基层 =% "；9$ 为板的伸缩变形修正系数， 材料为 G% =， 粒料基层材料为 $% #；9> 为板的翘曲变 形修正系数， 其中稳定类基层材料为 =% U， 粒料基层 材料为 =% <%
参考文献：
Y!Z Y$Z 冷培义， 翁兴中， 蔡良才 % 机场道面设计 Y [ Z % 北京： 人 民交通出版社， !XX#% ! ， GU"% 周德云， 姚祖康 % 水泥混凝土路面接缝传荷能力的分 析 Y \ Z % 同济大学学报， !XX> ， >: S ! H ] #<%
!"#$%& ’"()*+ *, #)-$&./%" &/--*0 #1$( *& /$-2*-( 3"’"&( 3*&3-"(" -*/+ #4-,/3"
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第$ 卷第$ 期 OJK% $ @J% $ 文章编号： !)&! 5 &$## = $’’( * ’$ 5 ’!"# 5 ’$ 宁 夏 工 程 技 术 @78CD7B E8C78FFG78C +FHI8JKJCL $’’( 年) 月 MN8% $’’(
机场水泥混凝土道面板缩缝的窄缝设计方法
翁兴中 !，
收稿日期： $’’( 5 ’& 5 !& 作者简介： 翁兴中 = !:)- 5 * ， 男， 工程师， 研究机场建设混凝土道面施工 %
第$期
翁兴中等： 机场水泥混凝土道面板缩缝的窄缝设计方法
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度减去年最低月平均温度 % :; < 干湿变形 道面板的干湿状态主要受周围环境和混凝土材 料本身干缩特性的影响 % 道面板的干湿状况引起的 （G ） 板缝张开量 ) 5> 由 式计算， 即 ) 5> T ! 5 :; = 接缝张开量 道面接缝的张开量应是上述翘曲变形、伸缩变 形和干缩变形引起接缝张开量的叠加 % 用实测板缝 宽度的变化量进行修正后，可得到板缝的张开量的 计算公式， 即 : 9$ )5 6 （ 5 "7 8 9! ! ） ;<5$7 U" % （G）
S 责任编辑、 校对
王岳昭 H
目前，国内机场水泥混凝土道面的缩缝宽度采 用两次锯缝形成 % 第一次锯缝宽度为 # //， 深度为 其目的是控制板断裂的位置； 第二次锯缝 ! 0 ( 板厚， 宽度为 " //， 深度为 ( 1 # //， 其目的是灌注填缝料 % 两次锯缝后， 形成一个台阶形的接缝构造 % 这样的接 缝构造对于大部分机场来说， 其缝宽偏大 % 过大的缝 宽， 造成在接缝处道面的平整度下降， 引起飞机滑行 的颠簸 % 同时， 过大的缝宽， 加大了填缝料的数量， 增大了工程造价 % 因此，需要对目前道面的缩缝构 造形式和接缝宽度进行研究，即道面板缩缝的窄缝 设计 %
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工程实例
空军某机场地处西北戈壁滩，设计要求的填缝
料技术指标如表 ! 所示 % 根据当地的气候条件和灌 缝时机， 按照本文所建立的方法， 计算出锯缝宽度为 对所有接缝进行检查， G DD% 经过一段时间的使用， 发现填缝料与水泥混凝土黏结牢固，填缝料无撕裂 现象 % 说明按 窄缝进行缩缝 设计， 并按本文 所建立的缝宽 计算方法， 可以 进行机场水泥 混凝土道面的 接缝宽度的设计 %
（$） （!） 式4 式所示 % 接缝的张开量的计算公式如 板缝中点张开量为 $$ "!)% 678 !) % $$ 板缝顶点张开量为， ) "! # " 5 ) "! # " 5 $
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（/） （/） ；" 为板长 ；$ 为板 式中) "! 为板缝张开量 ； ! 为水泥混凝土热膨胀系数， : ; !’ 5 ) 1 厚 （/ ） !’% " ; !’ 5 ) < ； ) % 为板顶与板底的温度坡差 = < * % !" # 伸缩变形 当道面板的整体温度下降时，要受到板与基层 之间的摩阻力作用 % 距板端 & 处的板底的摩阻力可 （( ） 式计算 % 当板收缩时， 由 板接缝的宽度加大， 此 时板底的摩阻力为拉力 % 在该拉力作用下，板接缝 （#） 式计算， 即 处的伸缩量 ) ’ 可由 （(） %& # (&$) ， ()"$ （#） ， #* 式中 ( 为水泥混凝土的容重（?@ 0 /( ） ；" 为水泥混 （ /） （/） 凝土板长度 ；) 为摩阻系数；$ 为板厚 ；& 为 距板端的距离（/） ； * 为水泥混凝土的弯拉弹性模 )’ > （?AB） 量 % 由道面伸缩变形所引起的板缝的张开量 ) "$ （- ） 可由 式计算， 即 ()"$ =-* ， #* 式中 % 为温度变化范围，即灌填缝料时道面板的温 ) "$ # !%" +
表:
试验项目 灌入稠度 a 5 失黏时间 a ? （复原率 ） 弹性 ab 流动度 a DD 拉伸量 a DD
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接缝宽度的计算
所谓道面的窄缝设计，就是将两次锯缝形成的
填缝料的技术指标
技术要求 ^$= G _ $U ‘ <# = $% #
缩缝构造改为一次锯缝；而锯缝的宽度则根据机场 所处的地理环境和灌缝时机确定 % 窄缝设计的关键 是确定锯缝宽度 % 道面板接缝宽度的设计原则是必 须使缝内的填缝料的变形能满足接缝张开量的需要 % （" ） 填缝料灌缝时， 板缝的宽度由 式得出， 即 )5 （"） ， !> 式中 ! > 为填缝料在机场所处地区的年最低月平均 气温条件下的允许拉伸率，填缝料的允许拉伸率应 =T 根据填缝料的使用情况， 参照有关标准确定 = 为灌 （D） 缝时板缝的宽度 % 由于板缝的宽度是靠锯缝形成的，灌缝的宽度
锯缝以后水泥混凝土的凝结 = 包括了锯缝宽度 =! ， 硬化所引起板缝的收缩量 ) 1 和锯缝时板的温度与 填缝时板的温度之差引起的板缝张开量 ) 5U 所组 成的 % 由此可以推导出 （X） = ! T = W ) 5U : ) 1 % （X ） 式可知， 板接缝的宽度主要是由锯缝宽度 由 所决定的 % 选择合理的锯缝宽度可以保证填缝料不 撕裂，并可减少工程造价 % 由于窄缝的锯缝是在水 泥混凝土硬化初期进行的， 随后， 水泥混凝土凝结硬 化可使板缝宽度增大； 同时， 在水泥混凝土凝结硬化 初期锯缝比水泥混凝土凝结硬化后锯缝容易，故采 用一次锯缝， 可以降低工程造价 % 因此， 水泥混凝土 道面板的锯缝宽度应一次锯成，这样既可以降低工 程造价， 又不会影响缝宽对填缝料的影响 %