第15章水泥混凝土路面

第15章水泥混凝土路面第一页，共60页。1.定义：

指由水泥混凝土面板和基（垫）层所组成的路面，属于高级路面。第一节概述2.优缺点：强度高；稳定性好;耐久性好；利于夜间行车；养护费用少，经济效益高。对水泥和水需求量大；有接缝；开放交通迟；维修困难。第二页，共60页。3.类型:

1)普通混凝土路面（素混凝土）2)钢筋混凝土路面3)连续配筋混凝土路面4)装配式混凝土路面5)组合式混凝土路面6)钢纤维混凝土路面7)混凝土小块铺砌路面8）碾压混凝土路面第三页，共60页。4.普通水泥混凝土路面病害类型

挤碎：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。唧泥：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。拱起：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。错台：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。1）接缝破坏第四页，共60页。2）面板破坏

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。断裂裂缝可视为混凝土面层结构破坏的临界状态。3）表面损坏类：包括起皮、磨损、露骨、磨光等。第五页，共60页。挤碎挤碎挤碎

挤碎第六页，共60页。唧泥第七页，共60页。面板破坏第八页，共60页。露骨第九页，共60页。脱皮第十页，共60页。第二节水泥混凝土路面构造1、土基性能要求：因水泥混凝土路面强度、刚度都很大，传递到土基的应力很小;强度要求比沥青路面低，但必须密实、稳定及均匀。引起土基不均匀支承的可能原因：不均匀沉陷：压实不均匀、填挖结合位置、土基未充分固结；不均匀冻胀：季节性冰冻地区，土质不均匀路基潮湿条件变化。特殊土质：膨胀土、湿陷性黄土等，加上含水量变化。第十一页，共60页。2、基层（1）基层作用：

防唧泥防冰冻减小路基（土基）顶面的压应力，缓和路基不均匀变形对面层的影响。防水为面层施工((如立侧模，运送混凝土混合料等))提供方便。提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命。第十二页，共60页。（2）基层类型粒料类（碎石、砂砾等）；稳定类（水泥、石灰粉煤灰或沥青稳定粒料）；贫混凝土和碾压混凝土等；上述基层分别具有不同的刚度、耐冲刷能力和透水性，要根据交通等级、当地条件和经济性因素选用。

水泥稳定砂砾基层的抗累积变形能力要远远优于砂砾基层；砂砾基层的压实度越高，抗累积变形能量越强。不同基层的抗累积变形能力——刚度第十三页，共60页。基层厚度范围与宽度：

基层厚度以20cm--40cm左右为宜。基层宽度一般比水泥混凝土面层每边宽宽出25--35cm（小型机具或轨道式摊铺机施工时）宽出50--60cm（滑模摊铺机施工时）。最小防冻厚度要求第十四页，共60页。3、混凝土面板

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、低噪音。平整度标准：不大于3mm（高速、一级公路），或不大于5mm（二级及其以下公路）抗滑标准：以构造深度表征，不低于0.8mm（高速、一级），或0.6mm（其它等级公路）。第十五页，共60页。4、水泥混凝土路面的接缝1、设置接缝的理由：（1）水泥混凝土硬化过程中的收缩；（2）施工工作缝；（3）混凝土面板的热胀冷缩2、接缝设置种类（1)纵缝：与行车方向平行的接缝（2)横缝：与行车方向垂直的接缝，包括缩缝、胀缝和施工缝第十六页，共60页。第十七页，共60页。横向缩缝缩缝：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。缩缝构造：

假缝+传力杆型

采用假缝型第十八页，共60页。第十九页，共60页。横向胀缝胀缝：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。胀缝构造：用平缝形式，下部设接缝板，上部为填缝料，并设置传力杆(光圆钢筋）第二十页，共60页。施工缝：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。施工缝构造：与重交通的缩缝构造（b）相似，或者选用企口缝。横向施工缝构造（尺寸单位：mm）a）设传力杆平缝型；b）设拉杆企口缝型横向施工缝第二十一页，共60页。纵缝的构造与设置1、混凝土摊铺机仅能摊铺一个车道宽度，纵缝做成真缝形式（平头缝）2、混凝土摊铺机全路幅摊铺，摊铺宽度两侧做成真缝；摊铺宽度范围内按照车道宽度设置纵缝，做成假缝或者企口缝；第二十二页，共60页。纵缝的构造与设置纵缝构造（尺寸单位：mm）a）纵向施工缝；b）纵向缩缝第二十三页，共60页。第二十四页，共60页。第二十五页，共60页。第二十六页，共60页。接缝材料接缝板和填缝料接缝板：耐久性、伸缩弹性（高、低温均佳）；填缝料：要具有良好粘性。接缝板种类：木材板、纤维板、泡沫树脂板等。填缝料：加热施工类：沥青橡胶类、沥青玛碲脂类；常温施工类：聚氯乙稀胶泥类、自流平硅胶等；第二十七页，共60页。5、水泥混凝土路面的原材料水泥：选用道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥，标号42.5/32.5，各项指标符合国标要求。中轻交通的路面，也可采用矿渣硅酸盐水泥。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；粗集料：粒径大于4.75mm。主要指标：最大粒径、压碎值、针片状含量、含泥量等；第二十八页，共60页。细集料：粒径小于4.75mm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2.3～3.2之间的中砂）外加剂主要类型：缓凝剂、膨胀剂、减水剂、引气剂等；第二十九页，共60页。第三节水泥混凝土路面施工与质量控制

面层混凝土的性质，应能满足的要求：

强度耐久性和易性抗滑耐磨耗•面层混凝土必须具有足够的抗弯拉强度•影响混凝土抗弯拉强度的关键因素

a.水灰比b.压实度第三十页，共60页。施工准备工作

施工机械的选择摊铺设备、搅拌设备布置拌和场交通便利、空间足够、水电方便。材料试验与配合比设计对粗、细集料等进行试验，然后进行配合比设计。基层质量的检查与整修保证基层的平整、坚实，平面尺寸、标高和横坡满足要求。洒水润湿、加铺沥青薄层或防水薄膜洒水防止水泥混凝土铺筑时下部水份散失，引起干缩裂缝。沥青层主要防水。第三十一页，共60页。混凝土板施工顺序立模

安置钢筋网

表面处理

摊铺与振捣设置接缝

养生与填缝第三十二页，共60页。立模

第三十三页，共60页。第三十四页，共60页。第三十五页，共60页。第三十六页，共60页。第三十七页，共60页。第三十八页，共60页。第六节其它类型混凝土路面简介一、钢筋混凝土路面特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝缝隙的张开量；

•适用场合：1)混凝土平面尺寸较大或形状不规则；2)路基或基层有可能产生不均匀沉陷3)板下埋有地下设施（涵洞等）第三十九页，共60页。二、连续配筋混凝土路面是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝土路面板纵向收缩产生的裂缝，从而可以在路面纵向不设接缝的混凝土路面。适用于：高速公路、一级公路和机场混凝土路面横向钢筋的作用是控制纵向钢筋间距，稳固钢筋网，其布置只要满足构造要求即可。第四十页，共60页。第四十一页，共60页。三、钢纤维混凝土路面特点：混合料中加入1.0-1.2％（体积比）的钢纤维，形成混凝土复合材料。优点：抗弯拉、抗压、抗剪强度显著提升。耐磨、抗裂、抗疲劳和抗冻融能力都有提升。注意：1、钢纤维掺入比例不宜太高，否则施工和易性降低；2、纤维长度不宜太长，否则拌和不匀，过短则强度增长不多3、拌和加料顺序：砂、碎石、水泥、钢纤维；4、表面钢纤维要拔出；5、按照一般混凝土路面厚度设计方法设计厚度，然后折减。第四十二页，共60页。铺筑两层混凝土板的路面结构•适用于：在缺乏品质良好的材料时，下层用当地品质较差的材料修筑板，上层用好的材料铺筑板，以降低造价在改建旧混凝土路面时使用•根据板之间的结合程度分类：结合式：上下混凝土板牢固结合，成为整体分离式：上下混凝土板之间铺以厚1~2cm的隔离层部分结合式：在旧混凝土面层（清理）上直接铺筑的水泥混凝土板，接缝应对齐但形式可以不同四、复合式混凝土路面第四十三页，共60页。

一种含水率低，通过碾压施工工艺达到高密度、高强度的水泥混凝土路面碾压混凝土路面特点：通过碾压达到成型的目的，区别于一般的震捣。水泥用量7-8％，用水量小，施工速度快，养生时间短。适用：二级及其以下公路的面层和高等级公路的基层。其耐磨性差于一般混凝土路面。集料最大粒径20mm。五、碾压混凝土路面第四十四页，共60页。•将混凝土预制成规定尺寸和形状的混凝土小块然后拼装而成的混凝土面层。优点：便于维修，耐压适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。六、混凝土小块铺砌路面第四十五页，共60页。在工厂中把混凝土预制成板块，然后运至工地现场装配而成的混凝土路面特点：以混凝土预制块拼装而成，不受气候影响，施工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体性差，易颠簸。形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。•适用于：城市道路、厂矿道路、大型基建场地、停车站场和软弱土基上七、装配式混凝土路面第四十六页，共60页。第四十七页，共60页。第四十八页，共60页。缩缝间距一般4~6m，同板长，根据气温状况、地质水文情况选择。如：55mm××4m的板块，按55mm固定间距设置缩缝。第四十九页，共60页。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处除外）。第五十页，共60页。纵缝的设置1、根据路面设计宽度，按3-4.5m设置，一般等间距。2、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：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50-70cm，直径18-20mm，间距1.0-1.5m。拉杆设置要求：一般纵缝应设拉杆。拉杆(Tiebar)的设置第五十一页，共60页。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，水泥板中部有向上隆起的趋势，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。第五十二页，共60页。10.水泥混凝土路面损坏的主要形式1)断裂现象路面板内的应力超过混凝土强度会出现横向、纵向、斜向或板角的拉断和折断裂缝严重时，裂缝交叉而使路面板破裂成碎块(称破碎板)原因板太薄轮载过重和作用次数过多板的平面尺寸太大(使温度应力过大)地基过量或不均匀下沉使板底脱空失去支承施工养护期间收缩应力过大混凝土强度不足断裂可视为混凝土路面结构破坏的临界状态第五十三页，共60页。2)挤碎现象在接缝(主要是胀缝)附近数十厘米范围内的板因受挤压而碎裂原因胀缝内的滑动传力杆排列不正或不能正常滑动缝隙内有混凝土搭连或落入坚硬的杂屑等，使路面板的伸胀受到阻碍，在接缝处边缘部分产生较高的挤压应力而剪裂成碎块第五十四页，共60页。3)拱起现象混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然向上供起原因板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌满缝隙，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种纵向屈服失稳现象采用膨胀性较大的石料作粗集料，容易引起板块拱起第五十五页，共60页。4)唧泥现象车辆行经接缝或裂缝时，出现缝内喷溅出稀泥浆的现象原因在轮载的频繁作用下，基层(地基)产生塑性变