水泥混凝土路面施工与质量控制.ppt

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,概述,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(RigidPavement),类型,概述,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,水泥混凝土路面构造,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,垫层设置条件种类与厚度,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。,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,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,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,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,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,水泥混凝土路面构造,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基层宽度,基层的宽度应比混凝土面层每侧至少宽出300mm（采用小型机具施工时）或500mm（轨模式摊铺机施工时）或650mm（滑模式摊铺机施工时）路肩采用混凝土面层，其厚度与行车道面层相同时，基层宽度宜与路基同宽级配粒料基层的宽度也宜与路基同宽,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,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34.5m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,水泥混凝土路面构造,水泥混凝土路面排水,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面构造,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50100m设置横向排水管,水泥混凝土路面构造,水泥混凝土路面排水排水系统的组成,水泥混凝土路面构造,水泥混凝土路面排水排水系统的组成,水泥混凝土路面构造,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,接缝设置目的,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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46m，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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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1/41/5，宽度为38mm，槽内填塞填缝料,水泥混凝土路面接缝构造与布置,横向接缝横向缩缝,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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150250mm国外一般认为：低交通量道路，当缩缝间距小于4.56.0m，可不设传力杆；对大交通量道路，任何时候都应该设置传力杆,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,纵向接缝,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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,水泥混凝土路面接缝构造与布置,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。长边不大于10m。角隅处要设置钢筋网补强渐变板和搭板均应按计算配筋量设置钢筋,水泥混凝土路面接缝构造与布置,与其它路面相接时的处理混凝土路面与固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部配置双层钢筋网；或端部增加板厚混凝土路面与桥梁连接，设置610m的过渡板，或设置23道传力杆胀缝桥头未设置搭板，应设计钢筋混凝土路面,水泥混凝土路面接缝构造与布置,与其它路面相接时的处理混凝土路面同沥青路面相接处，为避免出现沉陷和错台，或沥青路面受顶推而拥起，宜按图15-14的方式处理，或将混凝土板埋入沥青路面内,水泥混凝土路面接缝构造与布置,接缝材料接缝板填缝料,用于胀缝接缝内应选用能适应混凝土板膨胀收缩、施工时不变形、复原率高且耐久性好的材料高速和一级公路宜选用塑胶、橡胶泡沫板、沥青纤维板；其他等级公路可采用橡胶泡沫板、沥青纤维板、杉木板、杨木板、松木板、纤维板、泡沫树脂板等各种接缝板,应选用与混凝土接缝槽壁粘结力强、回弹性好、能适应混凝土板块收缩、不溶于水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂且耐老化的材料常用的填缝料有：常温施工式填缝料、热施工式填缝料、预制多孔橡胶条制品等高速公路、一级公路应优选使用树脂类、橡胶类或改性沥青类的填缝材料及其制品，并宜在填缝料中加入耐老化剂；二级以下公路可采用各种性能符合要求的填缝材料常温施工式填缝料：主要有聚（氨）酯、硅树脂类、氯丁橡胶、乳化（改性）沥青橡胶类等加热施工式填缝料：主要有沥青马蹄脂类、聚氯乙稀胶泥类、改性或橡胶沥青类等,水泥混凝土路面原材料,水泥粗集料细集料水,水泥混凝土路面原材料,外加剂种类减水剂或塑化剂缓凝剂、速凝剂和早强剂引气剂,减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条件下，能减少拌和用水的外加剂。使用减水剂对混凝土有下列技术经济效益：在保证混凝土工作性和水泥用量不变的条件下，可以减少用水量提高混凝土强度；在保持混凝土用水量和水泥用量不变的条件下，可增大混凝土的流变性；在保证混凝土工作性和强度不变的条件下，可节约水泥用量。减水剂按塑化效果可分为普通减水剂和高效减水剂，按引气量可分为引气减水剂和非引气减水剂，按混凝土的凝结时间和早期强度可分为标准型、缓凝型和早强型减水剂。按化学成分可分为木质素系减水剂（简称M剂），萘系减水剂（NF、MF等），水溶性树脂（密胺树脂）类减水剂（SM）等,缓凝剂是能延缓混凝土的凝结时间，对混凝土后期物理力学性能无不利影响的外加剂缓凝剂和速凝剂用于调节水泥凝结时间，前者如羟基羧酸盐（酒石酸等）、多羟基碳水化合物类（糖蜜等）、和无机化合物类（Na3PO4等）等，主要用于热天拌制混凝土；后者如“红星1型”等，用于冷天拌制混凝土早强剂是加速混凝土早期强度发展的外加剂。常用的早强剂按化学成分可分为无机盐类、有机盐类和有机复合的复合早强剂三类，如氯化钙和三乙醇胺复合早强剂等,引气剂是在拌制混凝土过程中引入大量均匀分布稳定而封闭的微小气泡的外加剂对混凝土拌合物，由于这些气泡的存在，切断毛细孔通道，可改善和易性、减少泌水和离析。对硬化后的混凝土，由于气泡彼此隔断，使水分不易渗入，又可缓冲其水分结冰膨胀的作用，因而提高混凝土的抗冻性、抗渗性和抗蚀性。但是，由于气泡的存在，混凝土强度有所降低常见的引气剂有松香热聚物、烷基磺酸钠和烷基苯碳酸钠等阴离子表面活性剂等,水泥混凝土路面原材料,外加剂应用各交通等级路面及桥面混凝土宜选用减水率大、坍落度损失小、可调控凝结时间的复合型减水剂高温施工宜使用引气缓凝（保塑）（高效）减水剂低温施工宜使用引气早强（高效）减水剂选定减水剂品种，必须与所用的水泥进行适应性检验引气剂应选用表面张力降低值大、水泥稀浆中起泡容量多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的产品有抗冰（盐）冻要求的地区，各交通等级路面、桥面、路缘石、路肩混凝土及基层贫混凝土必须使用引气剂；无抗冰（盐）冻要求地区，二级及二级以上路面混凝土中也宜使用引气剂处在海水、海风、氯离子、硫酸根离子环境或冬天洒除冰盐的路面或桥面钢筋混凝土、钢纤维混凝土中宜掺阻锈剂技术要求,水泥混凝土路面原材料,掺合料粉煤灰粉煤灰是燃烧煤粉后收集到的灰粒，亦称飞灰粉煤灰掺入混凝土后，不仅可以取代部分水泥，而且能改善混凝土的一系列性能，与水泥互补短长、均衡协和，充当混凝土的减水剂、释水剂、增塑剂、密实剂、抑热剂、抑胀剂等一系列复合功能的基本材料硅灰冶炼金属硅或硅铁合金的烟道中收集到的极细高水硬活性的硅质灰粉硅灰氧化硅含量很高，是目前配制高强与超高强高性能混凝土不可缺少的掺合料。由于其密度很大，需水量很高，必须与高效减水剂或超塑化剂共同掺用，在一般施工气温和工艺条件下均要求缓凝，使用缓凝高效减水剂,水泥混凝土路面原材料,掺合料磨细矿渣矿渣是从冶铁高炉排出、经高温水淬处理后的炼铁炉渣经与水泥相同磨细后得到的自身具有相当水硬活性的矿渣粉称为磨细矿渣，而使用超细磨方式得到超细矿渣。当以矿渣为主要成分，复合其他掺合料共同（超）磨细可得到复合矿渣（微）粉,路面混凝土配合比,混凝土配合比技术要求弯拉强度、工作性、耐久性配合比设计参数的确定弯拉强度、工作性、耐久性,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工准备工作选择施工机械摊铺设备、搅拌设备选择混凝土拌和场地交通便利、空间足够、水电方便进行材料试验与混凝土配合比设计基层检查与整修,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺工艺滑模摊铺、轨道摊铺、碾压摊铺、三辊轴摊铺、手工摊铺,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺工艺滑模摊铺、轨道摊铺、碾压摊铺、三辊轴摊铺、手工摊铺,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺施工程序,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺模板安装定位测量放样，每20m设中心桩，每100m设临时水准点；核对路面标高，面板分块，接缝和构造的位置公路混凝土路面、桥面铺装层的施工模板应采用刚度足够的槽钢、轨模或钢制边侧模板轨道摊铺机采用专用的钢制轨模，模板纵向每隔1m设置支撑固定装置,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺传力杆设置设置各种接缝的传力装置，包括拉杆、胀缝板、传力杆及其套帽、滑移端等，通常采用传力杆钢筋架安装固定摊铺机装备有传力杆插人装置时，缩缝传力杆可不提前装置，但应在基层表面标明传力杆的位置，以便于驾驶员准确定位压人传力杆,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺传力杆设置,胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）1先浇的混凝土；2传力杆；3金属套筒；4钢筋；5支架；6压缝板条；7嵌缝板；8胀缝模板,胀缝传力杆的架设（顶头模固定法）1端头挡板；2外侧定位模板；3固定横木,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺传力杆设置,预制定位支架固定传力杆a)缩缝（假缝）；b)施工缝,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺制备与运送每小时混凝土混合料的需要量混合料拌合物应均匀一致，有生料、干料、离析或外加剂、粉煤灰成团现象的非均质拌合料应废弃机械摊铺混凝土路面应系统配套运输车的数量为保证混合料在运送过程中不凝固、不离析，必须严格控制混合料出料至路面铺筑完毕的最长时间，若不能满足表示要求，应通过试验、加大缓凝剂或保塑剂的剂量,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺和振捣,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺和振捣,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺和振捣,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺摊铺和振捣,插入式振捣棒,平板振捣器,三辊轴组合式,三辊轴组合式,水泥混凝土路面施工与质量控制,施工程序和施工工艺制筑接缝胀缝横向缩缝压缝法、切缝法纵缝,水泥混凝土路面施工与质量控制,施