道路水泥混凝土

道路水泥混凝土一、前言 混凝土英文：Concrete ；简写：砼 ；水泥混凝土是道路与桥梁工程建设中应用最广泛，用量最大的建筑材料之一。随着现代高等级公路的发展，水泥混凝土与沥青混凝凝土一样，成为高等级路面的主要建筑材料1。在现代公路桥梁中，水泥混凝土路面以其抗压、抗弯、抗磨损、高稳定性等诸多优势，在各级路面上广泛应用。水泥混凝土包括很多类型，如普通混凝土路面、钢筋混凝土路面、连续配筋与混凝土路面、预应力混凝土路面、装配式混凝土路面和钢纤维混凝土路面等。目前，我国应用最大广泛的是就地浇筑的普通混凝土路面，简称水泥混凝土路面2。组成路面混凝土的基本材料，主要是水泥、水、砂子和石子。一般砂石的总含量占其总质量的80%以上，主要起骨化作用。水泥加水后形成水泥浆，包裹在沙粒表面并填充砂粒间的空隙形成水泥砂浆，水泥又包裹在石子并填充石子的空隙而形成混凝土。水泥浆在硬化期间起润滑作用，使混凝土土拌合物具有良好的流动性，硬化后将集料胶结在一起，从而形成坚硬的整体混凝土。二、国内外研究现状 近代意义上水泥混凝土路面在欧洲是从 1824年10月21日英国工匠Leads和JAspdin取得了波特兰水泥的发明专利后，开始发展起来的。20 世纪年代发展起来的水泥混凝土路面，板厚度24cm（包括上层5cm的磨耗层）。这一时期，经过多年德尔试验观测，水泥混凝土路面的经验性设计理论、计算方法和施工技术迅速的发展建立起来3。世界上无论是发达国家还是发展中国家，对水泥混凝土路面建造技术都一直在进行研究和总结，使得水泥混凝土路面在技术上日勤完善。经济上显出一定的优势，并得到较大范围的应用。特别是在高等级中交通的道路上，水泥混凝土路面有了较快的发展。例如，美国在全国公路网的建设和完善中，对于交通繁忙、汽车载重量较大或增大的道路，更多的选自建造水泥混凝土路面。国际上各国在发展水泥混凝土路面技术上的一个重要特征是密切集合本国实际和资源约束条件，起直接影响因素是本国水泥和沥青资源供给和价格情况，美国是典型的黑白两种路面几乎均等”“黑白并举”的国家。其原因除了能源的考虑外，其经济对比分析是建立在建设、维修，养护全部建设和运营的总费用最省的价值工程基础上，强调在路面使用年限内，每平方每年的价格最节省、投资效益最高。由于欧美发达国家的路面网基本建成，目前最大工作是道路养护工作3。中国于20世纪20年代末开始在少数大城市的道路和飞机场跑道上铺筑混凝土路面。19321933年在南京至杭州国道上铺筑了长500米、宽5.5米的混凝土路面试验段。1940年在北京至天津公路上铺筑了长120公里、宽3米的混凝土路面。1948年在南京飞机场跑道上铺筑长2200米、 宽45米、 厚30厘米的钢筋混凝土道面。到50年代，随着水泥工业的发展，在中国的一些大、中城市的干道以及飞机场跑道上，开始大规模铺筑混凝土路面。70年代初以来，某些省在公路干线上开始铺筑混凝土路面。中国的飞机场跑道，几乎全部都采用混凝土道面。中国混凝土路面大多是用素混凝土按单层就地浇筑而成，但少数也有采用装配式预制板，或做成双层式，或配有钢筋4。3、 介绍 3.1素混凝土路面在公路、城市道路及机场道面中，目前我国采用得最广泛的是现场浇筑的普通混凝土路面，这类混凝土路面除接缝区和局部范围(边缘或角隅)外，不配置钢筋，亦称素混凝土路面。 用素混凝土或仅在路面板边缘和角隅少量配筋的混凝土,就地灌筑成的路面结构,施工方便，造价低廉。素混凝土路面应沿纵向每隔56米设一缩缝，满足冬季缩裂要求；每隔2040米设一胀缝，防止夏季热胀，板屈曲压裂或缝边混凝土挤碎；沿横向每隔34.5米设一纵缝。由于横胀缝易引起路面板的破坏,增加施工和养护的麻烦，20世纪60年代中期以来，对夏季施工的混凝土路面，除在桥头、隧道口、道路交叉口小半径曲线或纵坡变换处,必须设置胀缝外,其他路段可少设或不设。纵横缝一般做成垂直相交，但也有把横缝做成与纵缝交成7080斜角,并按4、4.5、5、5.5和6米的不等间距顺序布置5。 胀缝间隙宽1.82.5厘米，为防止渗水，上部56厘米深度内应灌以填缝料，下部则设置用沥青浸制的软木嵌条。为传递荷载，混凝土板厚中央处设钢传力杆，杆径2032毫米，长4060厘米，间距30厘米。杆的半段涂沥青并套以套筒，筒底部填以木屑等材料。如不设传力杆，可在混凝土板下设置垫枕。缩缝一般做成裂口深46厘米的假缝形式，上部亦灌以填缝料，可不设传力杆。但在路基软弱或交通繁忙路段以及邻近长间距胀缝的二三个缩缝上，也应设置传力杆。纵缝可做成假缝、平头缝或企口缝形式，上部也灌以填缝料。为防止板块向两侧滑移，板厚中央可设置钢拉杆，杆径1420毫米，长4060厘米，间距80100厘米。 素混凝土路面板大多做成等厚断面，厚约2025厘米。由于板的边缘和角隅最易遭到破坏，可设置边缘钢筋和角隅钢筋予以加固，或做成厚边式断面,从靠路肩1米处开始厚度逐渐增加，至板边缘厚度较中间大25。在高速公路和一级公路上，可做成由内侧向外侧边缘逐渐加厚的梯形断面。路面板大多做成单层式；当板较厚时也可做成双层式，上层厚度不小于67厘米。下层使用品质稍差的材料做成低强度混凝土；为使上下层结合牢固，下层表面应清洁、粗糙并设凹槽5。 3.2钢筋混凝土路面在混凝土路面板内，沿纵横向配置钢筋网，配筋率为 0.10.2。钢筋直径812毫米，纵筋间距1535厘米，横筋间距3075厘米。钢筋设在板表面下56厘米处，以减轻板面裂纹的产生和扩张。板厚和纵缝间距与素混凝土路面相同，但横缩缝间距可增至1030米，并设传力杆。在地路基软弱地段和交通特别繁重处，也可将钢筋网设在板底面之上56厘米处，或设双层钢筋网2。 3.3连续配筋混凝土路面在混凝土路面板内大量配筋，配筋率达0.61.0，纵筋直径1216毫米,间距7.520厘米，可连续贯穿横缝。横筋直径69毫米。间距40120厘米。钢筋设在板厚中央略高处，与板表面距离至少67厘米。 在连续配筋混凝土路面板的端部应设置端缝，它有两种形式：一为自由式,即连续设置34条胀缝,以便板端部自由胀缩；另一为锚固式，即在板底部设置若干根肋梁或桩埋入地基内，以阻止板的胀缩活动。与素混凝土路面相比，连续配筋混凝土路面板厚可减薄1520；缩缝间距可增长至100300米。但用钢多，造价高，施工较复杂2。 3.4预应力混凝土路面 3.4.1无筋预应力混凝土路面。在混凝土板两端设置墩座埋入地基内，墩座与板之间设置弹力缝，放入钢弹簧。板长中央设置加力缝，缝内设千斤顶，对混凝土板逐渐施加压应力至5兆帕，然后塞入混凝土预制块，取出千斤顶，用混凝土填塞缝隙。 3.4.2有筋预应力混凝土路面。在混凝土板厚中央预留孔，穿进钢丝束，张拉后将两头锚固，并在孔内注入水泥浆使钢丝束与混凝土粘牢。较窄的板可仅在板的纵向加力，较宽的板需在纵横向同时加力，或按与路中线成小于45角的斜向加力。后者可以连续浇筑很长的板，在板的两侧施加应力。所加预应 力，在纵向为24兆帕，在横向为0.41.4兆帕。 3.4.3自应力混凝土路面。用膨胀水泥制备混凝土铺筑路面，借配筋或在板的两端设置墩座，通过混凝土的膨胀施加预应力。 预应力混凝土路面板厚可减至1015厘米，缩缝间距可增至100150米。但因施工工艺复杂，所需机具性能要求较高，除在某些飞机场建设中获得成功经验外，尚未普遍推广5。 3.5钢纤维混凝土路面于混凝土中掺入1.52.0%(体积比)的长2560毫米、直径0.251毫米的钢纤维，可使其28天极限抗压强度和极限抗弯拉强度较素混凝土提高50以上；而且它的抗疲劳和抗裂缝能力也较素混凝土高。与素混凝土路面相比，钢纤维混凝土路面板厚可减小3050，缩缝间距可增至1530米，纵缝间距可增 至8米，胀缝可以不设。钢纤维混凝土路面施工工艺尚未定型，仍在试验阶段5。 3.6装配式混凝土路面在工厂中制成混凝土预制板，运至工地现场铺装而成的路面。装配式混凝土板一般做成边长12米的正方形或矩形,也可做成边长1.2米的六角形，板厚1218厘米；还可做成宽3.5米、长36米的大型板，但需有相应的运输和吊装机具来配合。板的边缘和角隅可配置钢筋，也可在全板面配设钢筋网。为提高混凝土的质量，可采用预应力、真空吸水、机械振捣和蒸汽养护等工艺。装配式混凝土路面板可以全年生产，不受气候影响，质量容易保证；而且铺装进度快，铺完即可通车，损坏后易于拆换修理。因此，较适用于停车站场及港口码头处，但其接缝多，整体性差，故在公路和城市道路干线上很少采用。3.7水泥混凝土路面优点和缺点1、强度高，耐久性好，具有较强的抗压、抗弯拉和抗磨损的力学强度2、稳定性好，环境温度和湿度对混凝土路面的力学影响很小3、水泥资源丰富、水泥价格低4、水泥路面接缝较多，使施工和养护增加复杂性。接缝还容易引起行车跳动，影响行车舒适性，同时也增加行车噪音。5、阳光下反光太强，影响驾驶员视线和行车安全6、施工前期准备工作较多，如设模板、布置接缝及传力杆设施等67、水泥路面与沥青路面造价比较见下表：造价估算表路面类型水泥路面沥青路面（一）沥青路面（二）SMA沥青玛蹄脂路面厚度(cm）元/M2厚度(cm）元/M2厚度(cm）元/M2厚度(cm）元/M2面层2495.6448.28448.28469.15面层664.55664.55664.55面层873.8873.8基层1834.441728.381728.381728.38基层1528.111528.111528.11垫层2017.72017.72017.72017.7合计147.74187.02260.82281.694、 结语 材料是公路、桥梁等一切土木工程的物质基础。公路和桥梁工程所耗用的建筑材料，不仅数量大，而且类型多7。工程实践表明，材料是影响工程质量和造假的重要因素。由于新材料在力学特征，加工制造、设