水泥混凝土路面的知識

第九章水泥混凝土路面◆第一節(jié)水泥混凝土路面的構(gòu)造◆第二節(jié)水泥混凝土路面的施工◆第三節(jié)水泥混凝土路面的設(shè)計水泥混凝土路面的特點：優(yōu)點:強度高，穩(wěn)定性好，使用壽命長，設(shè)計壽命為20-30年。路面表面較粗糙，抗滑性較好，耐磨耗，還能適應(yīng)履帶式車輛的行駛。經(jīng)常性的維修和養(yǎng)護(hù)工作量小。缺點：水泥用量大，每方混凝土約需水泥330kg。由于水泥水化慢凝的水硬性質(zhì)，一般完工后需半個月以上才能開放交通。此外，因路面有接縫，行車時有跳車振動。維修時路面不易開挖。第一節(jié)水泥混凝土路面的構(gòu)造●土基和基層●面板●接縫●填縫料1.土基和基層土基是基礎(chǔ)。若土基穩(wěn)定性不足，產(chǎn)生不均勻沉陷，會使面板產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力而破壞。因此，土基應(yīng)保證足夠強度和穩(wěn)定性。土質(zhì)好；保證壓實度；加強排水；加設(shè)墊層

基層作用是給混凝土板提供均勻穩(wěn)定的支承，保證混凝土路面的整體強度。具有足夠的強度、穩(wěn)定性；板體性好、變形小；斷面平整。厚度以20cm左右為宜，冰凍地區(qū)應(yīng)有足夠的厚度。

基層宜采用半剛性材料，整體性強，穩(wěn)定性好，并且有抗凍性。特重和重交通量宜用貧混凝土、水泥穩(wěn)定砂礫及二灰工業(yè)廢渣基層。中等和輕量交通的公路可用水泥土、石灰土或級配碎(礫)石基層。新建公路的混凝土基層頂面的當(dāng)量回彈模量Et不應(yīng)低于表2-9-1的規(guī)定。2.面板直接承受大氣和行車作用，應(yīng)具有較高強度和穩(wěn)定性，表面平整耐磨。水泥混凝上面板采用等厚式斷面，板的厚度和平面尺寸應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。面板表面應(yīng)有1％-1.5％的橫坡以利排水。面層由縱向和橫向接縫劃分為矩形板塊。平行道路中心線的縱縫之間寬度為板寬，一般３.５～３.７５ｍ，最大不超過４.5ｍ；垂直于道路中心線橫縫間距為板長，一般為４～6ｍ，最大不超過６ｍ。

補強鋼筋混凝土面板縱、橫向自由邊緣下的基礎(chǔ)，當(dāng)有可能產(chǎn)生較大的塑性變形時，宜在板邊緣加設(shè)補強鋼筋，角隅處加設(shè)發(fā)針形鋼筋或鋼筋網(wǎng)。邊緣鋼筋：設(shè)置在縱、橫自由邊下部（1/4）h處，且不小于5cm，２×Φ１２～１６螺紋鋼筋。間距一般為10cm，鋼筋兩端向上彎起。見圖角隅鋼筋：設(shè)置在砼板上部距板頂不小于５ｃｍ，２×Φ１２～１４螺紋鋼筋。對交叉口處無法避免形成的銳角，可采用雙層直徑6cm的鋼筋網(wǎng)補強，布置在板上、下部，距板頂和板底5-10cm為宜。見圖邊緣鋼筋邊緣鋼筋角隅鋼筋交叉口銳角處，角隅鋼筋3.接縫接縫的作用：防止溫度變化引起過大的脹縮應(yīng)力和防止溫差使板產(chǎn)生過大的翹曲應(yīng)力。此外，它可以防止不均勻的土基沉陷引起板的開裂。接縫可按平面位置或功能分類。按平面位置分為橫縫和縱縫(如圖2-9-2所示)。接縫按功能又可分為脹縫、縮縫和施工縫。

脹縫又稱伸縫，其縫垂直貫通全板斷面。它能使板體在升溫時自由伸張而不致擠壓破壞?？p寬達(dá)20mm左右。

脹縫設(shè)置在接近橋梁或其它固定構(gòu)筑處、與柔性路面接觸處、板厚改變處、小半徑平曲線和凹型豎曲線縱坡變換處。其它地方脹縫宜盡量不設(shè)或少設(shè)。脹縫間距可根據(jù)施工溫度、混凝土集料的膨脹性并結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定。夏季施工，板厚大于20cm時可不設(shè)脹縫。脹縫一般間距為100-200m，脹縫應(yīng)采用傳力桿，脹縫構(gòu)造如圖2-9-3所示。脹縫傳力桿的架設(shè)（鋼筋支架法）1—先澆的混凝土；2—傳力桿；3—金屬套筒；4—鋼筋；5—支架；6—壓縫板條；7—嵌縫板；8—脹縫模板脹縫傳力桿的架設(shè)（頂頭模固定法）1—端頭擋板；2—外側(cè)定位模板；3—固定橫木橫向縮縫采用假縫。在特重交通公路上，縮縫宜設(shè)置傳力桿?？s縫構(gòu)造如圖2-9-4所示。傳力桿縱向縮縫采用假縫。當(dāng)一次鋪筑寬度小于路面寬度時，應(yīng)設(shè)置縱向施工縫。縱向施工縫采用平縫?？v向縮縫和縱向施工縫均應(yīng)設(shè)置拉桿(如圖2-9-5所示)。拉桿的作用不是傳遞車輪荷載，而是防止由于混凝土的收縮產(chǎn)生接縫變寬和板的橫向位移。拉桿應(yīng)采用螺紋鋼筋，設(shè)在板中央。拉桿的直徑為12-16mm，最小長度為60-80cm，最大間距為60-90cm，視板寬和板厚而定。拉力桿尺寸和間距可參照表2-9-2選用。拉桿鋼筋將相鄰車道緊密聯(lián)系起來。采用傳力筋可以避免平行車道的分離。

傳力筋油攤鋪機自動插入混凝土板中。傳力桿的作用是將板邊輪載傳遞一部分至另塊板上。傳力桿應(yīng)采用光面鋼筋。其長度的一半應(yīng)涂瀝青，外加塑料套，內(nèi)留3cm空隙并填充紗頭或泡沫塑料。套子宜在相鄰板間交錯布置。傳力桿的尺寸和間隙列于表2-9-3。4.填縫料填縫料分為脹縫板和填縫料兩種。脹縫板應(yīng)選用能適應(yīng)混凝土板的膨脹收縮和耐久性良好的材料，如杉木板、瀝青纖維板、泡沫橡膠板或泡沫樹脂板等。脹縫板的技術(shù)要求列于表2-9-4。填縫料應(yīng)使用與混凝土板粘結(jié)力強、回彈性好，耐疲勞、不滲水和不溶于水，高溫不溢出，低溫不脆裂的材料。常用的有瀝青橡膠，聚乙烯膠泥和瀝青瑪蹄脂等加熱施工型填縫料。若不加熱而常溫施工，可使用氯丁橡膠、瀝青橡膠、聚（氨）酯、硅樹脂類填縫料。常溫施工式填縫料的技術(shù)要求列于表2-9-5。加熱施工式填縫料技術(shù)要求列于表2-9-6。第二節(jié)水泥混凝土路面的施工1.使用材料

水泥混凝土路面板是由碎（卵）石、砂、水泥和水混合拌和鋪筑而成。

水泥是形成混凝土強度的關(guān)鍵材料。水泥在路面工程中的應(yīng)用很廣。一般特重和重交通路面采用道路硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，中、輕量交通路面可用礦渣硅酸鹽水泥。施工時不能采用硫酸鹽水泥。各交通等級路面水泥各齡期的抗壓強度和抗折強度應(yīng)滿足表2-9-7的要求。水泥的化學(xué)成分和物理指標(biāo)應(yīng)滿足各交通等級路面的有關(guān)規(guī)定，見表2-9-8。粉煤灰有時可以摻配代替部分水泥，其質(zhì)量要求見表2-9-9。路面面層粉煤灰應(yīng)選用I級或II級灰。路面基層（碾壓混凝土或貧混凝土）可使用III級灰，不得采用等外灰。粗集料應(yīng)使用質(zhì)地堅硬、耐久和干凈的碎石或卵石，并應(yīng)符合表2-9-10的規(guī)定。高速公路、一級、二級公路的粗集料不低于II級，三級、四級公路可采用III級粗集料。粗集料的級配范圍列于表2-9-11。細(xì)集料應(yīng)采用堅硬耐久和干凈的天然砂、機制砂或混合砂，并符合表2-9-12的規(guī)定。高速公路、一級、二級公路使用的砂不低于II級，三級、四級公路可用III級砂。特重和重交通混凝土路面宜用河砂。細(xì)集料的級配范圍列于表2-9-13。水在拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土中起到重要作用。一般采用飲用水。

外加劑在道路混凝土中按其用途不同分為減水劑、緩凝劑、加氣劑和早強劑等。各種外加劑的技術(shù)性能指標(biāo)列于表2-9-14。外加劑的選用：高溫施工時可采用引氣緩凝減水劑，初凝時間不得小于3h。低溫施工時可用引氣早強減水劑，終凝時間不得大于10h，否則應(yīng)采取促凝措施。碾壓混凝土路面施工時可采用木質(zhì)素磺酸鈣摻加劑，以促進(jìn)水流動與水解，減緩其結(jié)晶過程，起到減水緩凝的作用。減水劑的作用：在混凝土拌和物中加入適量的減水劑后，在保持其工作性不變的情況下可顯著降低水灰比；在水灰比不變的條件下，可大大提高混凝土拌和物的工作性，從而提高混凝土的強度及抗凍、抗磨等性能。調(diào)凝劑：可調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間。促凝劑：縮短水泥的凝結(jié)時間；緩凝劑：延緩水泥的凝結(jié)時間；速凝劑：低溫季節(jié)施工，使混凝土迅速凝結(jié)、硬化；早強劑：提高混凝土的早期強度；引氣劑：提高混凝土抗凍、抗?jié)B、抗蝕的性能。2.混凝土的配合比設(shè)計混凝土中的各種材料必須要有一個最優(yōu)的配合比例，使其組成的混合料能滿足下列性能技術(shù)要求：(1).彎拉強度(2).工作性(3).耐久性混凝土配合比設(shè)計步驟如下：水灰比計算；砂率；根據(jù)粗集料類型和適宜的坍落度按下列經(jīng)驗公式計算單位用水量；單位水泥用量。3.施工技術(shù)水泥混凝土路面采用大型機械化施工或小型機具施工的方法。大型施工機械有滑模攤鋪機、軌道式攤鋪機和三輥軸機組?；備仚C應(yīng)用于高速和一、二級公路，軌道攤鋪機用于一、二、三級公路，三輥軸機組則用于二、三、四級公路。小型機具只能在三、四級公路中使用?；備仚C施工主要機械和機具配套列于表2-9-22。小型機具配套列于表2-9-23。小型機具施工1）人工攤鋪：當(dāng)運送混合料的車輛運達(dá)攤鋪地點后，一般直接倒向安裝好側(cè)模的路槽內(nèi)，并用人工找補均勻。要注意防止出現(xiàn)離析現(xiàn)象。如有離析應(yīng)用鐵锨翻拌均勻后再攤鋪，攤鋪時應(yīng)考慮混凝土震搗后的沉降量，虛高可高出設(shè)計厚度約10%左右，使震實后的面層標(biāo)高同設(shè)計相符。視頻2攤鋪2）人工攤鋪的振搗：由平板震搗器、插入式震搗器和震動梁配套作業(yè)。混凝土路面板厚在22cm以內(nèi)時，一般可一次攤鋪，用平板震搗器震實，凡震搗不到之處，如面板的邊角部、及設(shè)置鋼筋的部位，可用插入式震搗器進(jìn)行震實；當(dāng)混凝土板厚較大時，可先插入震搗，再用平板震搗，以免出現(xiàn)蜂窩現(xiàn)象。視頻3振搗人工攤鋪振搗器平板震搗器在同一位置停留的時間，一般為10～15s，以達(dá)到表面震出漿水，混合料不再沉落為宜。平板震搗后，用帶有震搗器的、底面符合路拱橫坡的震搗梁，兩端擱在側(cè)模上，沿攤鋪方向震搗拖平。拖震過程中，多余的混合料將隨著震搗梁的拖移而刮去，低陷處則應(yīng)隨時補足。隨后，再用直徑75～100mm長的無縫鋼管，兩端放在側(cè)模上，沿縱向滾壓一遍。視頻4振搗軌模式攤鋪機施工軌道和模板同步安裝，軌道固定在模板上，既做路面的側(cè)模，也是每節(jié)軌道的固定基座?；炷涟磾備伜穸染鶆虺錆M在模板范圍之內(nèi)，進(jìn)行攤鋪?；炷琳駬v機跟著攤鋪機后面對混凝土進(jìn)行一次整平和搗實?；Ｊ綌備仚C施工不需軌模，整個攤鋪機機架支承在液壓缸上，一次完成攤鋪、振搗和整平等多道工序。通過行走裝置可以隨機移動滑動模板，使路面擠壓成型。三輥軸攤鋪機三輥軸水泥混凝土路面的主要工序如下：

★放樣清底；★安裝模板；★安設(shè)傳力桿；★拌制和運送混凝土；★攤鋪振搗；★表面維修；★養(yǎng)生；★鋸縫和填縫。(1)放樣清底

在檢驗合格的路面基層上打樁放樣，并認(rèn)真清掃基層。天氣干燥時可適當(dāng)灑水潤濕底層。(2)安裝模板

水泥混凝土路面的模板可用木?；蜾撃！ｄ撃Ｒ诉x用3號鋼材，槽鋼的高度與面層板厚相同。模板按預(yù)先標(biāo)定的位置放在基層上，并用鐵釘打人基層將它固定。模板(3)安設(shè)傳力桿

按設(shè)計的位置安設(shè)傳力桿和拉桿。在接縫的模板上挖U型槽來控制傳動桿的位置和間距。傳力桿的兩端用插入基層的鋼筋支架固定。拉桿的安設(shè)與傳力桿相同。(4)拌制和運送混凝土

水泥混凝土可由工地用拌和機現(xiàn)場拌制，亦可在中心拌和場集中拌制，然后用自卸汽車運送到工地。水泥混凝土拌和前應(yīng)在預(yù)先分別堆放好的砂石和水泥料堆上準(zhǔn)確秤料，嚴(yán)格控制用水量。攪拌機裝料的順序為砂、水泥、碎(礫)石，邊拌和邊加水，攪拌時間為2－3min，由攪拌機性能和混凝土的施工和易性等因素來決定。水泥混凝土拌制好后應(yīng)立即用手推車或自卸汽車運至工地。運距遠(yuǎn)時要用攪拌運輸車運送。混凝土攪拌出料至澆筑完畢不宜超過40min。(5)攤鋪振搗

水泥混凝土運到工地后應(yīng)立即均勻攤鋪，松鋪高度為板厚的1.1-1.5倍。水泥混凝土攤鋪后用插入式振搗器在板的邊角部分振搗，然后用平板振搗器縱橫向交錯振搗，直至水泥混凝土停止下沉并冒出水泥漿為止，在同一位置的振搗時間為10-15s。視頻3,4振搗

振搗器

平板振搗器振搗后，用擱在側(cè)模上的振動粱沿攤鋪方向振搗拖平，并隨時找補。

若鋪筑碾壓式混凝土路面，可用LT-6瀝青混凝土攤鋪機攤鋪均勻后，用10t振動壓路機先靜壓兩遍，然后分別用低頻和高頻動壓力各兩遍，最后靜壓兩遍。若用VSH-15雙鋼輪振動壓路機，除上述振壓工序外，再用Ly-16輪胎壓路機碾壓兩遍，壓路機行速為3km/h。如用真空吸水工藝，則在初步振搗找平的混凝土表面鋪設(shè)氣墊薄膜，在真空壓力60000-73327Pa下吸水，時間為t＝1.5h＝30Min。式中h為混凝土板的厚度，以cm計。利用真空負(fù)壓力和脫水作用經(jīng)振搗梁二次振搗找平，以提高混凝土的密實度和強度，從而減小混凝土的凝固收縮量和施工期的早期塑性開裂。(6)表面整修

用鐵抹板和拖光帶對混凝土表面拖抹，便形成平整密致的表面。然后用竹掃帚、鋼絲刷或尼龍刷沿橫向拉毛。若用滑模式攤鋪機或軌道式攤鋪機，則在攤鋪振平機振平后，用拉槽機按規(guī)定槽距和槽深橫向拉槽，一般的槽深為2-5mm，槽寬2mm，間距20mm。邊緣部分可由手工平整。

人工抹平拉毛壓紋(7)養(yǎng)生

水泥混凝土施工完后需濕潤養(yǎng)生，以保證良好的水化反應(yīng)，以防出現(xiàn)干縮開裂和強度的降低。通常采用濕砂或濕草袋蓋面，注意經(jīng)常充分灑水。若采用塑料薄膜養(yǎng)生，則在混凝土振實找平后均勻噴灑塑料薄膜溶液。這種溶液是輕油、過氯乙烯樹脂和二甲酸二丁酯的混合液，比例為88:9:3。噴灑溶液的用量為0.4-0.5kg／㎡，可以在混凝土表面形成不透水的薄膜層，防止混凝土中水分的蒸發(fā)，起到保水養(yǎng)生的作用。一般混凝土養(yǎng)生1－3d后便可拆模。若水泥混凝土施工氣溫低于0oC，宜用暖棚加熱，防止混凝土受凍結(jié)冰變質(zhì)。

混凝土路面養(yǎng)生劑的技術(shù)指標(biāo)列于表2-9-24。養(yǎng)生路面養(yǎng)護(hù)養(yǎng)生養(yǎng)生養(yǎng)生(8)鋸縫和填縫

混凝土的接縫用切縫機切縫時，要正確掌握切縫時間，切縫過早會使混凝土松散開裂，過遲又難于切割。一般控制在混凝土澆筑后的切縫時間宜為10-13h。水泥混凝土終凝結(jié)硬半個月后，可以進(jìn)行填縫工作。填縫料必須滿足路用的技術(shù)要求，在使用期間夏季不軟化擠出，冬季不脆裂，保證接縫的穩(wěn)定性和耐久性。切縫4.水泥混凝土的質(zhì)量控制和檢查驗收在水泥混凝土路面的施工過程中，應(yīng)做好施工記錄，加強中間檢查，強調(diào)項目管理，切實控制和保證工程質(zhì)量。水泥混凝土路面的施工質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容有：(1)水泥混凝土混合料的組成材料（粗細(xì)集料、水泥和水）的技術(shù)性能，配合比設(shè)計及其強度。(2)基層的強度、密實度、平整度和施工厚度。(3)面層的強度、密實度、平整度和施工厚度(標(biāo)高)。(4)及時測定7d齡期試件強度，檢查是否達(dá)到28d強度70％。(5)施工氣溫、機械、勞力和工作進(jìn)度。水泥混凝土路面竣工后其外觀應(yīng)路線順直，曲線圓滑，平整堅實，表面粗糙，無蜂窩麻面和缺邊、掉角等現(xiàn)象。第三節(jié)水泥混凝土路面的設(shè)計水泥混凝土路面最常見的是普通混凝土，此外還有鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土，預(yù)應(yīng)力混凝土，碾壓混凝土和貧混凝土等。水泥混凝土面層應(yīng)具有足夠的強度、耐久性，表面抗滑、耐久、平整。為了保證抗滑功能，路面表面應(yīng)采用刻槽、壓槽、拉槽或拉毛等方法，使表面構(gòu)造深度在使用初期即達(dá)到規(guī)定的要求，見表2-9-26。1.路面類型選擇和結(jié)構(gòu)組合水泥混凝土面層類型的選擇主要考慮公路等級、交通類型、結(jié)構(gòu)環(huán)境和路基基層狀況等因素。路面一般采用設(shè)接縫的普通混凝土。遇高填方、軟弱土基或結(jié)構(gòu)下埋有地下設(shè)施等會產(chǎn)生不均勻沉降時應(yīng)設(shè)置接縫的鋼筋混凝土面層。其他面層類型可按表2-9-27選擇。適用于各交通等級的水泥