第8章 水泥混凝土路面-课件

1、(Cement Concrete Pavement)n普通水泥混凝土路面病害类型普通水泥混凝土路面病害类型n接缝破坏接缝破坏(Joint involved Distress)n挤碎挤碎(Smashing)：出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十：出现于横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内，表现：为板的伸长受阻，板发生剪切挤碎。厘米宽度内，表现：为板的伸长受阻，板发生剪切挤碎。n拱起拱起(Curling)：混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧：混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起，表现为纵向压曲失稳。的板突然向上拱起，表现为纵向压曲失稳。n错台错台(Faulting)：

2、横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。n唧泥（唧泥（Pumping）：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的）：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。现象。n面板破坏面板破坏(Slab involved distress)n表现为面板的断裂和裂缝：面板由于所受内应力超过了混凝土的表现为面板的断裂和裂缝：面板由于所受内应力超过了混凝土的强度而出现横向或纵向以及板角的断裂和裂缝。断裂裂缝可视为强度而出现横向或纵向以及板角的断裂和裂缝。断裂裂缝可视为混凝土面层结构破坏的临界状态。混凝土面层结构破坏的临界状态。n表面损坏类：包括起皮、磨损、露骨、磨光等。表面损

3、坏类：包括起皮、磨损、露骨、磨光等。(Subgrade)(Subbase)n性能要求：性能要求：n 因水泥混凝土路面强度、刚度都很大，传递到土基的应力很因水泥混凝土路面强度、刚度都很大，传递到土基的应力很 强强度要求比沥青路面低，但必须密实、稳定及均匀度要求比沥青路面低，但必须密实、稳定及均匀;处于干燥或中处于干燥或中湿状态湿状态压实不均匀、填挖结合位置、土基未充分固结；压实不均匀、填挖结合位置、土基未充分固结；含水量在温度平面上分布不均匀、土质不均匀；含水量在温度平面上分布不均匀、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。特殊土质：膨胀土、湿陷性黄土等，加上含水量变化。

4、混凝土面层如直接放在路基上，会由于路基土塑性变形量混凝土面层如直接放在路基上，会由于路基土塑性变形量大，细料含量多和抗冲刷能力低而极易产生唧泥现象。铺大，细料含量多和抗冲刷能力低而极易产生唧泥现象。铺设基层可减轻以至消除唧泥。但未经处治的砂砾基层，其设基层可减轻以至消除唧泥。但未经处治的砂砾基层，其细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥。细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥。 在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑在季节性冰冻地区，用对冰冻不敏感的粒状多孔材料铺筑基层，可以减少路基的冰冻深度，从而减轻冰冻的危害作基层，可以减少路基的冰冻深度，从而减轻冰冻的危害作用。用

5、。 在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层，可以排除从路表面在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层，可以排除从路表面渗入面层板下的水分以及隔断地下毛细水上升。渗入面层板下的水分以及隔断地下毛细水上升。n水泥混凝土路面基层类型水泥混凝土路面基层类型 n 粒料类（碎石、砂砾等）；粒料类（碎石、砂砾等）； n 稳定类（水泥、石灰粉煤灰或沥青稳定粒料）；稳定类（水泥、石灰粉煤灰或沥青稳定粒料）； n 贫混凝土和碾压混凝土等；贫混凝土和碾压混凝土等； n上述基层分别具有不同的刚度、耐冲刷能力和透水性，要根据交通上述基层分别具有不同的刚度、耐冲刷能力和透水性，要根据交通 等等级、当地条件和经济性因素选用。级、当地条件

6、和经济性因素选用。n耐冲刷能力分耐冲刷能力分5级：级：n1级（极耐冲刷）级（极耐冲刷）贫混凝土（水泥含量贫混凝土（水泥含量7或或8）、碾压混凝）、碾压混凝土、沥青混凝土；）；土、沥青混凝土；）；n2级（耐冲刷）级（耐冲刷）厂拌水泥稳定粒料（水泥含量厂拌水泥稳定粒料（水泥含量5）；）；适宜各交通等级的基层类型适宜各交通等级的基层类型3级（较耐冲刷）级（较耐冲刷）厂拌水泥稳定粒料（水泥含量厂拌水泥稳定粒料（水泥含量3.5），沥青稳定粒料（沥青含量），沥青稳定粒料（沥青含量3）；）；4级（较易冲刷）级（较易冲刷）现场拌水泥稳定粒料（水泥含量现场拌水泥稳定粒料（水泥含量2.5），粒料）；），粒料）；5

7、级（易冲刷）级（易冲刷）混杂的粒料，细粒土。混杂的粒料，细粒土。n基层采用粒料基层时：基层采用粒料基层时：n 最大粒径不超过基层厚度的最大粒径不超过基层厚度的 1/ 3；n 小于小于 0.075 0.075mm mm的细料含量不超过的细料含量不超过7%；n 粒料可以采用开级配或密级配，其级配组成应符合技术规粒料可以采用开级配或密级配，其级配组成应符合技术规范的规定要求。范的规定要求。n对粒料基层应采用重型压实标准压实到较高的压实度（对粒料基层应采用重型压实标准压实到较高的压实度（ 98100）。）。 基层厚度以基层厚度以20cm-40cm左右为宜。研究资料表明，用厚基层来左右为宜。研究资料表明

8、，用厚基层来提高土基的支承力，或者说借以降低面层应力或减薄面层厚度一般提高土基的支承力，或者说借以降低面层应力或减薄面层厚度一般是不经济的。但是随着稳定类基层厚度的减小，基层底面的弯拉应是不经济的。但是随着稳定类基层厚度的减小，基层底面的弯拉应力随之增大，因此基层厚度不宜太薄。力随之增大，因此基层厚度不宜太薄。各类基层厚度的适意范围各类基层厚度的适意范围混凝土路面最小防冻厚度混凝土路面最小防冻厚度(m)n为施工方便，一般采用等厚度板型式，要求其表面平整、耐为施工方便，一般采用等厚度板型式，要求其表面平整、耐磨、抗滑磨、抗滑。n平整度标准：不大于平整度标准：不大于 3mm（高速、一级公路），或不

9、大（高速、一级公路），或不大于于 5mm （二级及其以下公路二级及其以下公路）n抗滑标准：以构造深度表征，不低于抗滑标准：以构造深度表征，不低于 0.8mm（高速、一（高速、一级），或级），或 0.6mm（其它等级公路）。（其它等级公路）。(Drainage)n水产生的有害影响水产生的有害影响 n 使无粘结粒状材料和地基土的强度降低。使无粘结粒状材料和地基土的强度降低。 由于移动车辆产生高动水压力，会使路面基层的细颗粒产由于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，生唧泥， 使面板失去支承。使面板失去支承。 混凝土路面因板底脱空产生错台、开裂和整个路肩破坏。混凝土路面因板底脱空产生

10、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，并冻胀，并 在冻融期间降低承载能力。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。水使冻（膨）胀土产生不均匀冻（膨）胀。 n排水问题的重要性：排水问题的重要性： n国外的一些对比分析和试验路段观察结果表明，设置完善的路面国外的一些对比分析和试验路段观察结果表明，设置完善的路面排水排水 设施的路面，其使用寿命要比未设的提高设施的路面，其使用寿命要比未设的提高 30% （沥青混（沥青混凝土路面）和凝土路面）和 50% （水泥混凝土路面）左右（水泥混

11、凝土路面）左右。 排水设计的原则排水设计的原则1、要充分利用有利地形和自然水系，排水沟渠宜短不宜长，、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。就近分流。2、注意与农田水利相配合；、注意与农田水利相配合；3、进行调查研究，全面规划，还应与路基防护加固相配合。、进行调查研究，全面规划，还应与路基防护加固相配合。4、尽量不破坏天然水系。、尽量不破坏天然水系。5、就地取材，讲究经济效益。、就地取材，讲究经济效益。6、尽量阻止水进入路面结构，并迅速排除路面结构内的水。、尽量阻止水进入路面结构，并迅速排除路面结构内的水。n路面排水系统的组成路面排水系统的组成 n 路面表面排水路面表面排

12、水 n方式：主要通过设置横坡，迅速排除降雨。方式：主要通过设置横坡，迅速排除降雨。 n 中央分隔带和路肩排水中央分隔带和路肩排水 n方式：主要采用设置排水盲沟的方式。方式：主要采用设置排水盲沟的方式。 n 路面结构内部排水路面结构内部排水 n方式：通过设置排水垫层方式：通过设置排水垫层 基层。基层。 (Joints)（1）水泥混凝土硬化过程中的收缩；）水泥混凝土硬化过程中的收缩； （2）施工工作缝；）施工工作缝； （3）混凝土面板的热胀冷缩）混凝土面板的热胀冷缩 温度均匀变化时：水平拉伸、水平压缩温度均匀变化时：水平拉伸、水平压缩 温度不均匀变化时：白天，面温度高于底温度，水泥板中部有温度不均

13、匀变化时：白天，面温度高于底温度，水泥板中部有向向 上隆起的趋势，受阻后，顶面受压、板底受拉；夜晚，相反；上隆起的趋势，受阻后，顶面受压、板底受拉；夜晚，相反；为此，主动将水泥混凝土路面用接缝划分为小尺寸板块。为此，主动将水泥混凝土路面用接缝划分为小尺寸板块。(ansverse joints)：(Contraction joints)：(Expansion joints)： 施工缝施工缝(Construction joints)： 因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。常设置在缩因施工不连续，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。缝、胀缝位

14、置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性。n胀缝是水泥混凝土最薄弱的环节，目前高速公路一般采用厚胀缝是水泥混凝土最薄弱的环节，目前高速公路一般采用厚板，温度升高产生的热压应力不会造成压屈破坏，适量的热板，温度升高产生的热压应力不会造成压屈破坏，适量的热压应力还有利于提高路面的整体强度，因此高速公路水泥混压应力还有利于提高路面的整体强度，因此高速公路水泥混凝土路面一般可不设置胀缝（特殊路段如与其他结构物联接凝土路面一般可不设置胀缝（特殊路段如与其他结构物联接处除外）。处除外）。同同板长，根据气温状况、地质水文情况选择。，如：板长，根据气温状况、地质水文情况选择。，如：5m4m的板块，按的板块，按5

15、m固定间距设置缩缝。固定间距设置缩缝。纵缝纵缝itudinal joints) ：平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与：荷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的纵向裂缝；载应力共同作用下产生不规则的纵向裂缝；纵缝构造（尺寸单位：纵缝构造（尺寸单位：mm）a）纵向施工缝；）纵向施工缝；b）纵向缩缝）纵向缩缝横缝间距：横缝间距：46m（缩缝），（缩缝），我国缩缝间距（我国缩缝间距（5m；纵缝间；纵缝间距：距：3-4.5m，我国车道宽，我国车道宽度，度，3.75m，按照纵缝设置，按照纵缝设置原则，间距多少？在交叉口、原则，间距多少？在交叉口、匝道

16、位置处，尽量使得纵横匝道位置处，尽量使得纵横缝的夹角为钝角；缝的夹角为钝角；边缘钢筋边缘钢筋(Edge bar)：一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点处设置。采用两根直一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点处设置。采用两根直径径12-16mm的钢筋，用直径的钢筋，用直径6mm的钢筋固定，端部应弯起，放的钢筋固定，端部应弯起，放置在板厚下置在板厚下1/4-1/3处，并保证离板边缘处，并保证离板边缘5cm的净距。的净距。n角隅钢筋角隅钢筋(Corner bar)：n设置在纵缝两侧板的角隅处，采用两根直径设置在纵缝两侧板的角隅处，采用两根直径12-14mm，长度，长度2.4m的螺纹钢筋，设在板

17、的上部，并的螺纹钢筋，设在板的上部，并离板顶留有离板顶留有5cm以上净距，距板纵、横边缘各以上净距，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，以直径筋网，以直径6mm钢筋，钢筋，10cm间距斜交平行排列，设间距斜交平行排列，设在距板顶、底在距板顶、底5-7cm处。处。拉杆拉杆(Tie bar)的设置的设置拉杆：指用于纵缝，以保证板块间沿道路横向的联系拉杆：指用于纵缝，以保证板块间沿道路横向的联系为主要目的设置的钢筋。一般采用长度为主要目的设置的钢筋。一般采用长度50-70cm，直径直径18-20mm，间距

18、，间距1.0-1.5m。拉杆设置要求：一般纵缝应设拉杆。拉杆设置要求：一般纵缝应设拉杆。混凝土配比设计混凝土配比设计1、强度要求、强度要求我国水泥混凝土路面的配合比设计，以我国水泥混凝土路面的配合比设计，以28d龄期的弯拉强度为龄期的弯拉强度为控制指标。先根据交通量和公路等级确定路用混凝土的设计弯控制指标。先根据交通量和公路等级确定路用混凝土的设计弯拉强度标准值拉强度标准值fr，再据此计算配制弯拉强度，再据此计算配制弯拉强度fc。2、工作性、工作性新拌混凝土拌和物，必须具有一定的流动性、均匀不离析、不新拌混凝土拌和物，必须具有一定的流动性、均匀不离析、不泌水、容易抹平等性质，以适应运送、灌注、

19、捣实等施工要求。泌水、容易抹平等性质，以适应运送、灌注、捣实等施工要求。这些性质总称为混凝土的工作性这些性质总称为混凝土的工作性(或和易性或和易性)，通常用稠度表示。，通常用稠度表示。测定稠度的方式有坍落度和维勃稠度两种，由于坍落度试验较测定稠度的方式有坍落度和维勃稠度两种，由于坍落度试验较为简单、直观，所以工程实践中大多采用坍落度来表征混凝土为简单、直观，所以工程实践中大多采用坍落度来表征混凝土的稠度，即工作性。的稠度，即工作性。srctcff04. 11n3、耐久性、耐久性n水泥混凝土耐久性的要求主要包括水泥混凝土耐久性的要求主要包括4个方面：一是含气量个方面：一是含气量要求，二是最大水灰

20、要求，二是最大水灰(胶胶)比要求、三是最小单位水泥用量比要求、三是最小单位水泥用量要求，四是严寒地区路面混凝土抗冻标号的要求。要求，四是严寒地区路面混凝土抗冻标号的要求。n水泥水泥(Cement)：选用道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥，：选用道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥，标号：标号：42.5/32.5，各，各 ，主要指标：抗折强度、凝结时，主要指标：抗折强度、凝结时间、细度、安定性、氧化镁含量、三氧化硫含量；间、细度、安定性、氧化镁含量、三氧化硫含量；n粗集料粗集料(Corse aggregates）n主要指标：最大粒径、压碎值、针片状含量、含泥量等；主要指标：最大粒径、压碎值、针片状含量、含泥量等；

21、细集料细集料(Fine aggregates）n主要指标：细度模数、含泥量；（采用细度模数小的细砂主要指标：细度模数、含泥量；（采用细度模数小的细砂会导致抗折强度、抗压强度、抗滑性能降低；使用细度模会导致抗折强度、抗压强度、抗滑性能降低；使用细度模数大的粗砂会导致路表面平整度下降。工程中一般采用细数大的粗砂会导致路表面平整度下降。工程中一般采用细度模数在度模数在2.33.2之间的中砂）之间的中砂）n外加剂外加剂(Additional agent)n主要类型：缓凝剂、膨胀剂、减水剂、引气剂等；主要类型：缓凝剂、膨胀剂、减水剂、引气剂等；n项指标符合国标要求。中轻交通的路面，也可采用矿渣硅项指标符

22、合国标要求。中轻交通的路面，也可采用矿渣硅酸盐水泥。酸盐水泥。影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）n水泥类型及性质：n道路硅酸盐水泥道路硅酸盐水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥普通水泥矿渣水泥；矿渣水泥；n水泥的安定性、收缩性，对混凝土路面的抗折强度有重大影响，水泥的安定性、收缩性，对混凝土路面的抗折强度有重大影响，严格控制氧化镁、三氧化硫含量；严格控制氧化镁、三氧化硫含量；n粗集料：粗集料：n粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于12%，最大不应大，最大不应大于于20%。n粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径

23、，碎石定粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径，碎石定为为30mm，砾石为，砾石为20mm。n粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于10%；n集料的含土集料的含土(泥泥)量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，收缩变大；收缩变大；n细集料：细集料：n细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压强度均略有增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献强度均略有增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献逐渐增强，而嵌锁力提高必然带来抗折强度的增大。逐渐增强，而

24、嵌锁力提高必然带来抗折强度的增大。n单位水泥用量：单位水泥用量：n随着水泥用量的增大，混凝土抗折强度增大。单位水泥用随着水泥用量的增大，混凝土抗折强度增大。单位水泥用量增大量增大100kg/m3时，抗压强度可提高时，抗压强度可提高35%左右，砾左右，砾石混凝土抗折强度仅增加石混凝土抗折强度仅增加5%，碎石混凝土，增加，碎石混凝土，增加12%左右。左右。n水灰比：水灰比：n相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压强度则下降较快。强度则下降较快。n同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度有较明显同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度

25、有较明显的提高。的提高。影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）影响水泥混凝土强度的因素（抗折强度）n含气量：含气量：n含气量增大，抗压强度线性降低，抗折强度先增大，后减含气量增大，抗压强度线性降低，抗折强度先增大，后减小。抗折强度较高的含气量在小。抗折强度较高的含气量在2%6%，抗折强度可提，抗折强度可提高，高，10%15%。Air-Entraining Agent：减气剂，：减气剂，能使混凝土或砂浆在拌合过程中产生微小气泡的添加剂，能使混凝土或砂浆在拌合过程中产生微小气泡的添加剂，通常加入少许数量，以增加其工作性与抗冻性。

26、通常加入少许数量，以增加其工作性与抗冻性。施工准备工作施工准备工作n 施工机械的选择施工机械的选择 n摊铺设备、搅拌设备摊铺设备、搅拌设备 n 布置拌和场布置拌和场 n拌和场布置原则：交通便利、空间足够、水电方便。拌和场布置原则：交通便利、空间足够、水电方便。 n 材料试验与配合比设计材料试验与配合比设计 n对选定粗、细集料等进行相关试验，验证满足集料的技术指对选定粗、细集料等进行相关试验，验证满足集料的技术指标要求，标要求， 然后进行配合比设计。然后进行配合比设计。 n 基层质量的检查与整修基层质量的检查与整修 n保证水泥混凝土路面基层的平整、坚实，平面尺寸、标高和保证水泥混凝土路面基层的平

27、整、坚实，平面尺寸、标高和横坡满足横坡满足 要求。要求。 n 洒水润湿、加铺沥青薄层或防水薄膜。洒水润湿、加铺沥青薄层或防水薄膜。 n洒水防止水泥混凝土铺筑时下部水份散失，引起干缩裂缝。洒水防止水泥混凝土铺筑时下部水份散失，引起干缩裂缝。沥青层主沥青层主 要防水。要防水。 施工准备工作施工准备工作( Form Fixture ） 安置钢筋网安置钢筋网 (Reinforcement) (Concrete mixing and transportation) (Spreading and compacting) (Joint installation) (Surfacing) (Curing an

28、d joint sealing) 胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）1先浇的混凝土；先浇的混凝土；2传力杆；传力杆；3金属套筒；金属套筒；4钢筋；钢筋；5支架；支架；6压缝板条；压缝板条；7嵌缝板；嵌缝板；8胀缝模板胀缝模板 胀缝传力杆的架设（顶头模固定法）胀缝传力杆的架设（顶头模固定法）1端头挡板；端头挡板；2外侧定位模板；外侧定位模板；3固定横木固定横木预制定位支架固定传力杆预制定位支架固定传力杆a)缩缝（假缝）；缩缝（假缝）；b)施工缝施工缝钢筋混凝土路面简介n适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不均匀沉降或板

29、下埋有地下设施时。不均匀沉降或板下埋有地下设施时。n特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝隙特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝隙的张开量；的张开量；n配筋计算，每延米的配筋量配筋计算，每延米的配筋量cm2：n注意：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长度注意：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长度应为直径的应为直径的24倍以上，钢筋保护层厚度大于倍以上，钢筋保护层厚度大于5cm；板长一般板长一般10-20m，不超过，不超过30m。sysfhLA2 . 3n装配式混凝土路面简介装配式混凝土路面简介 (Prefabricated & assembling)n 特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施 工工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体 性差，易颠性差，易颠簸。适用于城市道路簸。适用于城市道路/停车场停车场/堆场，不适用于一般公路。堆场，不适用于一般公路。n 形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。 n混凝土小块铺砌路面简介混凝土小块铺砌路面简介n特点：小尺