水泥混凝土路面病害的防治与维修技术研究

1、重庆交通大学硕士学位论文水泥混凝土路面病害的防治与维修技术研究姓名：陈华申请学位级别：硕士专业：工程力学指导教师：卢波20080301摘要，。衔，西伍，：；重庆交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：弼陴日期：年争月日重庆交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留

2、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庆交通大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：日期：珈年妒月日指剥币签名彳从日期：为昭年够月日第一章绪论第一章绪论水泥混凝土路面发展概述国外水泥混凝土路面的应用与发展水泥混凝土作为一种筑路材料用于铺筑路面最早是在英国。年在伦敦郊外，英国用水泥混凝土铺筑了道路基层。年，法国巴黎，用水泥混凝土铺筑薄层沥青路面的基层。年，美国纽约也用水泥混凝土铺筑基层。直到年美国威斯康星州和加利福尼亚州把水泥混凝土用于铺筑标准的面层。第一次世界大战后

3、（年），水泥混凝土路面得到了广泛的应用早期的水泥混凝土路面直接铺设在土基之上，并做成中间厚两边薄的横断面，如美国宾夕法尼亚州的标准断面为中间厚，两侧厚度为。年通过贝茨试验路（）和匹茨堡（）试验路的研究，明确了路边的受力状态最为不利。横断面的型式又改为厚边式，但是不等厚的路面板难以施工，不利于大规模推广，最后修成了以板边厚度为标准的等厚式路面。世纪年一年代，水泥混凝土路面由于它具有高强、耐久、行车性能好等一系列优点，在欧美各国发展很快。年开始德国大规模采用机械化施工，每年投入使用的水泥混凝土路面超过。而战前修建的水泥路面，直到世纪年代术期，除了少数路段，因战乱破坏之外，大部分路面在极少养路费用的

4、情况下，都使用年以上。第二次世界大战后，全世界汽车工业迅猛发展，特别是货运车辆载重量与轴重迅速增加，在美国和欧洲普遍出现了大范围的水泥混凝土路面破损，主要破坏形式为唧浆、沉陷和破碎。这引起了道路工程者的重视，他们通过大规模调查研究证实，发现在重车作用之下，混凝土板下的土基或基础失去稳定是造成破坏的重要原因。通过再认识，人们不再认为混凝土路面下的土基与基层是无足轻重的了。各国相继对土基与基层提出了较为严格的要求，如：要求土基顶面以下深度范围以内，压实度要达到重型压实标准的；季节性冰冻区应在冻深范围内设防冻层，禁止使用冰冻敏感性土；对于以重型车辆为主的道路，用水泥稳定粒料修筑厚的基层，对于无结合料

5、稳定的砂石基层，严格控制易于侵蚀的细颗粒含量；加强水泥混凝土路面的排水设施建设等。世纪年代，美国、欧洲、日本小汽车工业飞速发展，发达国家争相修建高速公路，水泥混凝土路面有一定的发展，但是沥青路面的发展更快。这主要是由于沥青路面结构与材料的研究取得了新的突破，现代化的沥青混凝土拌和机与摊铺机普遍使用，使得沥青路面的使用性能，特别是平整度，抗滑、防噪的性能，第一章绪论远远超过了水泥混凝土路面。因此，各国的高速公路中，沥青路面占了很高的比例。如德国，战前高速公路几乎全部为水泥混凝土，至世纪年代，沥青混凝土路面所占比例达到，而水泥混凝土路面仪为。尽管在高速公路路面结构中，水泥混凝土路面所占的百分比不高

6、，但是由于它的强度高、耐久性能好，表面不产生车辙，在很多场合人们还是优选水泥混凝土路面。美国在完善道路网的过程中，对于交通繁忙、汽车轴重增大的道路，更多地选择了水泥混凝土路面，近几年新建的承受重交通的高速公路，有的卅际公路和的一级联邦资助道路采用厂水泥混凝土路面。英国自年以来修建的主要干道中约有为水泥混凝土路面。加拿大水泥混凝土路面占高速公路的比重年为，年为以上。世纪年代以来，美国和欧洲一些国家提出，对于交通特别繁忙的公路应按照长寿命道路的概念来设计路面，有的提出按一午的寿命来设计路面结构，其中很大一部分国家正在构思修建钢筋混凝土（包括连续配筋路面在内）特强基层，年不维修，必要时年更换上面沥青

7、混合料功能层的设想，这样水泥混凝土路面在新的持续发展战略地位中又能够发挥其独到的优势。我国水泥混凝土路面的应用与发展概况我国水泥混凝土路面起步较晚；至年，我国公路水泥混凝土路面的里程仅为，占高级和次高级路面总里程的；至年，混凝土路面的里程为，约占高级和次高级路面里程的。水泥混凝土路面由于其强度高，刚度大，荷载扩散能力强、稳定性好等优点，在我国得到了长足的发展。随着高等级公路的发展，混凝土路面也得到了相应的发展；至年，水泥混凝土路面总里程增加到了，占高等级和次高级路面总里程的。截止年底，中国己建成公路总里程，水泥和沥青种高级路面逾，其中水泥混凝土路面超过，约占总里程的，加上城市道路水泥混凝土路面

8、，公路和城市水泥混凝土路面总里程约，且仍以每年约左右的速度增长。在已建成的高速公路路面中，水泥混凝土路面约占，超过。年来，水泥混凝土路面所占百分比增长了倍。中国已经成为当今世界拥有水泥混凝土路面里程最多的国家之一。交通部在年交通科学技术发展规划分为二个阶段，安排了“水泥混凝土路面研究”课题，即在，年（第一阶段）着重研究设计理论、方法和参数，探讨某些施工养护问题，取得的主要研究成果有：应用有限元分析面板的荷载和温度翘曲应力，并编绘了可供生产使用的荷载应力，温度应力计算图；我国若干典型地区温度梯度值；旧混凝土路面强度评定与加厚层设计方法：刚性第一章绪论路面下地基综合模量的取用；主要设计参数如混凝土

9、强度参数、动荷系数、传荷系数和防冻层的设计等，以及调查总结了个地、市混凝土路面的构造和使用情况，并提出了改进意见和建议。第二阶段（，年）的研究，进一步完善了设计理论、方法和参数。这个阶段的主要研究成果有：温度翘曲应力计算与试验验证；考虑荷载应力和温度应力综合疲劳作用的结构设计方法；旧机场道面的评定，双层混凝土路面应力分析和加厚层设计；以及若干设计参数如混凝土板下地基的综合模量；全国范围内混凝土路面板的温度梯度值；轮迹横向分布系数等。年国家科委为推动我国水泥混凝土路面的发展，针对修筑中存在的问题和新技术开发，制定了发展对策，下达了科技工作引导性项目：“我国水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究”，

10、使水泥混凝土路面的研究进入了第三个阶段（，年）。这个阶段取得的新的主要研究成果有：在发展对策研究方面，提出了供国家制定发展我国水泥混凝土路面的对策和措施；在重交通道路水泥混凝土路面设计方面，提出了考虑高低应力比的混凝土疲劳特性、控制挠度的结构设计方法和混凝土路面结构可靠度分析；在修筑技术方面，提出了普通混凝土、碾压混凝土和钢纤维混凝土的施工工艺和施工须知以及旧混凝土路面的检测评价和维修养护等多项成套的使用技术。在材料方面，提出了混凝土混合料设计、路面接缝材料的试验，包括检测试验标准、方法和仪具的开发研制等。在历时三个阶段余年坚持不懈的精心研究，我国对水泥混凝土路面的系统研究获得了丰硕的研究成果

11、，其中多项重要成果达到了国际先进水平。特别是提出的一套先进的，适合我国国情的水泥混凝土路面设计和施工方法，大大提高了我国水泥混凝土路面设计、施工水平和路面使用质量，加速了水泥混凝土路面的发展，取得了显著的经济和社会效益。我国发展水泥混凝土路面的优势与形势我国发展水泥混凝土路面的优势我国石灰岩资源丰富，煤产量世界首位，年我国煤炭产量约亿吨。我国是世界上第三大粉煤灰生产国，粉煤灰在我国每年约有亿吨排放量。近十年来水泥工业发展很快，年水泥产量超过亿吨，居世界首位。截至年，我国水泥产量已突破亿吨。因此我国发展水泥混凝土路面具有先决条件。从水泥布局来看，各省、自治区、直辖市都有大、中型水泥长，小型水泥厂

12、则星罗棋布，遍及全国，初步形成来了比较合理的布局。此外，很多省公路部门还有自建的水泥厂，若对有条件的小水泥厂进行投资改造，还可以扩大水泥的供应渠道。因此，发展水泥混凝土路面不仅水泥产量能满足要求，而且还可就近取材。第一章绪论我国发展水泥混凝土路面的形势公路路面的好坏，直接影响到公路运输效益和行车安全。随着交通组成的变化和交通量的增长，对路面的要求也越来越高。年代初期，由于公路等级低、交通量小，修建的公路中绝大部分是土路、泥结碎石和砂砾路面。年代初。用国产渣油沥青铺筑路面获得成功，并在公路上推广，使干线公路的路面技术状况有了较大的改变。但到了年代。由于国民经济的发展，特别是改革开放的深入，公路交

13、通量迅速增长，大型客车和重型货车的比重也逐步提高。以重型货车为例，据有关部门的统计和预测，其所占的比重年为，年为，年为，年达到。原有以沥青表处为主的路面已不能适应公路运输发展的需要，因而亟待修筑更多的结构强度高和使用性能好的路面。水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好等优点，较其它类型的路面更能满足交通繁忙、轴载重的要求。例如：山西省为了解决晋煤外运对公路路面的要求，年在大同塘沽公路上（重型车辆约占）同时建成沥青混凝土和水泥混凝土路面，经年多的使用，前者历年修补，有些路段已接近全面破环；后者除路基局部下沉、涵洞横穿公路等处面板有少量损坏外，其余均完好。为全面建设小康社会，实现交通新的跨越式发展

14、的目标，新世纪头二十年我国公路建设仍将大踏步前进。“五纵七横”国道主干线有望于年前贯通，西部八条大通道将于年前全面建成，“十三纵、十五横”国家重点公路建设由东向西逐步推进。与此同时，为加快农村公路建设，“修好农村路，服务城镇化，让农民兄弟走上油路和水泥路”。国家启动了“通畅工程”和“通达工程”。按照规划，至年我国公路通车里程将达到（）万公里，其中高速公路预计达到万公里。可以预见，水泥混凝土路面公路仍将有大的发展。我国目前正处于经济大发展阶段，已有的路面无法满足日益增长的车辆运行，导致各地公路的超负荷工作。另外，我国各地的车辆，尤其是货运车辆普遍存在超载严重的现象，这无疑加重了已有路面的承载负担

15、，导致路面提前损坏。高速公路沥青混凝土路面容易在超载和结构疲劳影响下，产生车辙，致使路面平整度受到影响，以致影响车辆的运营。一方面在加大管理超载现象力度的同时，另一方面也就需要运用强度高，刚度大，荷载扩散能力强、稳定性好的水泥混凝土路面来弥补沥青混凝土路面的这一不足之处。因此，水泥混凝土在我国目前的基础建设中仍将有相当的发展前景石油价格一路攀升，导致沥青价格逐年上涨，直接引起高速公路沥青混凝土路面造价的提高。随着材料科学的深入研究，各种化工废料、矿渣都已经变废为宝，制成了各种性能和用途的水泥。水泥作为一种筑路材料，以其取用材料广泛，第一章绪论造价低，在我国具有广阔的发展空间。水泥混凝土路面的组

16、成和功用路基路面的组成道路主要是由路基和路面组成。路基是在地表按照道路路线位置和一定技术要求开挖或堆填而成的岩土结构。路面是在路基顶面行车部分用各种坚硬材料铺设的层状结构物。有了路基路面，车辆才能沿着预定路线，通畅、快速、安全、舒适、经济地运行。路基主要是由土、石材料在原地面上修筑而成，结果简单。由于地形的变化和填挖高度的不同，使得路基横断面各不相同，典型的路基横断面有路堤、路堑、半填半挖三种。它们由路基的边坡、路肩以及支挡和排水构造物等所组成。铺筑在路基顶面上的路面结构，是用各种材料分层铺筑而成的。车辆荷载和大气因素对路面的影响，随深度而逐渐减弱；同时，路基的水温状况也会影响到路面，为适应这

17、一特点路面大多采用不同性质的材料建成多层次的结构。路面结构层，按其层位和作用，可分为面层、基层和垫层。面层是直接同车轮和大气相接触的结构层。它承受车辆荷载的较大作用，又受到降水的侵蚀和气温变化的不利影响。因此，同其它层次相比，面层应具有较高的结构强度和稳定性，而且要耐磨、防滑，其表面还应有良好的平整度和粗糙度。路面的使用品质主要取决于面层。例如面层采用水泥混凝土及整齐块石或条石铺筑的路面，具有强度高、耐久性好、平整无尘等特点，能承担繁重交通，并保证高速行驶和常年通行，属于高级路面。面层采用泥结碎石、级配砾石及不整齐石块铺筑的路面，因强度和耐久性较低，易生尘土，平整度差等只适用于车速不高和中等交

18、通情况，属于中级路面。采用各种粒料加固或改良铺筑的低级路面的强度和水稳性均较差，能承担的交通量小，只可低速行驶，在雨季经常不能通车；工程造价虽低，但养护工作量大，而且运输成本高。路面面层应具有一定横向坡度以利排水。除超高路段外，路面横断面通常做成中间拱起的形状，称为路拱。平整度和水稳性较好、透水性也小的路面面层，可采用较小的路拱坡度；反之，则应采用较大的路拱坡度。基层主要承受由面层传递下来的车辆荷载竖向力的作用，并把它扩散到垫层和土基，故基层应具有足够的强度和刚度，但可不考虑耐磨性能，。基层受气候因素的影响虽不如面层强烈，但由于仍可能受到地下水和路表水的渗入，其结构还应有足够的水稳性。基层顶面

19、也应平整，具有与面层相同的横坡以保证面层厚度均匀。第一章绪论用作基层的材料有：结合料稳定土或碎（砾）石、工业废渣混合料、沥青混合料、贫水泥混凝土、碎（砾）是材料、天然砂砾、片（块）石或圆石等。基层有时可由两层组成。其下层，又称底基层，主要用来分担承重作用，以减薄上基层厚度，并采用符合要求的当地材料来铺筑。为保护面层的边缘，基层每侧应比面层至少宽出。但透水性基层或膨胀土路基上的基层，其宽度应横贯整个路基或在边缘设置排水渗沟，以排除渗漏入该层的水分，避免引起路面损坏。当路基水温状况不良和土基湿软时，应在基层之下加设垫层起排水、防冻、隔离和扩散应力等作用。垫层可采用颗粒材料（如砂砾、煤渣等）或结合料

20、稳定土铺筑。垫层应比基层每侧至少宽出，或与路基同宽。路面下的土基，虽不是路面结构层，但也必须密实、均匀、稳定，以保证路面质量。因此路基顶部的土层，不论是填方或挖方，均应按要求予以严格压实。对行车道两侧的路缘带和路肩进行加固（铺设路面），既可增加行车道的有效宽度，便利临时停放车辆，又可改善行车道路面边缘部分的工作条件，延长其使用寿命。路缘带的路面结构和厚度，通常与行车道部分相同。硬路肩（路肩的加固部分）的路面应根据使用要求和方便施工、节省投资的原则选用。硬路肩的面层，随交通繁重程度可分别采用级配碎（砾）石、沥青表面处治、沥青混合料等铺筑。为了保护路面边缘，也有用块石、条石或水泥混凝土预制块设置路

21、缘石，其宽度和厚度为。土路肩横向应与路面平滑相接，其坡度一般应比面层路拱坡度大，以利迅速排水。路基路面个各部分的主要功用在车辆荷载和自然因素的作用下，路基路面会产生各种损坏和变形，从而影响道路的使用品质。因此，对路基路面有下列基本要求：、路基应稳定在地表修筑路基，必然会改变原地层所处的状态。由于不利因素（地质、水文、气候、车辆荷载等）的影响，有可能使高陡的路基边坡发生崩塌，软弱地层上的路堤出现下沉和滑动，导致交通阻断或产生行车事故。为了道路运输的畅通与安全，就要正确选定路基的断面形状和尺寸。采取必要的排水、防护和加固措施，以保证路基整体结构（包括周围的地层）具有足够的稳定性。、土基应坚实在车辆

22、荷载作用深度范围内的路基，称为路基工作区。这部分直接位于路面结构层下约深的土层，又称土基。如果土基过分湿软和水温条件差，在车辆荷载作用下就会产生过大的沉陷变形，甚至引起翻浆现象，使路面失去坚固而均匀第一章绪论的支承，招致路面结构过早损坏。为了保证路面的使用性能，减轻路面的负担，降低工程的造价，土基应具有足够的承载能力和水稳定性。因此，路基上层部分应选用良好的土填筑，要注意充分压实，必要是设置隔离层或采取其他处治措施。、路面结构应坚强耐久在车辆荷载作用下，路面结构内会产生拉、压、剪切等应力和变形。如果路面结构整体或某一部分的强度和抗变形能力不足，则会出现断裂、沉陷和波浪等损坏现象，使路况迅速恶化

23、，而严重影响道路的服务质量。，这就要求路面结构必须具备同车辆荷载相适应的强度和刚度。路面结构处于自然环境中，经常受到水的浸湿和温度变化的影响，其性状也就发生相应的改变。，例如，在季节性冻土地区土基会因水分积聚而产生冻融和翻浆。因此，在设计时，应考虑当地的自然条件，采取合适的材料参数和结构措施，使路面结构在不利季节仍具有足够的坚固性和稳定性。在使用过程中，由于车辆荷载和气候因素（冷热、干湿）的多次重复作用，路面结构会出现疲劳破坏、塑性变形累积和表面磨损。另外，路面结构还可能应材料的老化衰变而导致破坏。因此，路面在使用一定年限后，就需要进行修复或改建。路面的使用年限过短，将增加养护工作量和费用，并

24、严重干扰路上的正常交通。所以，设计和修建的路面应该经久耐用，具有较高的抗疲劳能力。、路面表面应平整抗滑不平整的路面会加大行车阻力，造成车辆颠簸，使车速受到限制，机械破损和油料消耗剧增，还影响驾驶的平稳和乘客的舒适。同时，车辆的颠簸又反过来对路面施加冲击力，不平整的路面容易积滞雨水，从而加剧路面的损坏。因此路面表面应保持一定的平整度，以减小冲击力，提高行车速度和舒适性；道路的等级（设计车速）越高，对平整度的要求也越高。平整的路面，要依靠合理选用路面结构、严格控制施工质量和经常及时的养护来实现。在光滑的路面上，车轮与路面之间缺乏足够的附着力和摩擦阻力，当雨天车辆启动、加速、制动、爬坡或转弯是，容易

25、出现打滑或滑溜现象，迫使车速降低，甚至引起严重的交通事故。为了保证高速行车的安全性，对路面的抗滑性能要求就相应提高。路面表面的抗滑能力可以通过选用坚硬、耐磨。粗糙的表层材料或者采取表面拉毛或压格等工艺措施来实现。此外，路面上的积雪、浮冰或污泥等，也会降低路面的抗滑性，必须及时予以清除。水泥混凝土路面面层的类型水泥混凝土路面层可以按组成材料或施工方法的不同，分别采用普通混凝土、碾压混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、钢纤维混凝土、预应力混凝土或混第一章绪论凝土预制块等铺筑。、普通混凝土面层普通混凝土路面层或称设接缝素混凝土面层，是指除接缝处和一些局部范围（如角隅、边缘或孔口周围）外，面层板内不配

26、制钢筋的水泥混凝土面层。这是目前应用最为广泛的一种面层类型。道路路面的混凝土面层通常采用等厚断面，其厚度变动在范围内，视轴载大小和作用次数以及混凝土强度而定。依据美国的分析和经验，当面层厚度由增加到或以上时，路面的使用性能可以得到很显著的提高；而当厚度增加到以上时，面层厚度的增加对使用性能的影响就不大了。面层混凝土的弯拉强度变动在范围内。面层通常采用整体（层）浇注，集料的公称最大粒径不大于（碎石）或（卵石），水泥用量不低于（非冰冻地区）或（冰冻地区）。面层厚时，也可采用双层连续浇注的方式铺筑，上层采用较小的集料（公称最大粒径为以下）及质量（耐磨性）好的细集料。面层由纵向和横向接缝划分为矩形板块

27、，纵缝反而位置通常按路面宽度设定，其间距变动在范围内；横缝间距一般采用（随面层厚度的增加而增大）；板的长度比不宜超过；板块的平面尺寸通常不宜超过。横缝内设置传力杆以传递荷载；纵缝内设置拉杆以约束板的横向位移。、碾压混凝土面层普通混凝土面层通过在混凝土混合料内部进行振捣使之密实成型，而碾压混凝土面层则采用路碾在混凝土混合料表面进行压实成型。这类面层具有不需专用的混凝土铺面机械施工，完工后可以较早地开放交通（如或），以及可以通过粉煤灰掺代水泥而降低造价等优点。然而其表面的平整度较差，混合料性质的均匀性也较差（也即变异性大），接缝处难以设置拉杆或传力杆。因而，碾压混凝土面层目前只主要用于行车速度不太

28、高的道路、停车场或停机坪的面层；或者用作下面层或基层。碾压混凝土混合料的集料公称最大粒径为；用作下面层时，最大粒径可略大。水泥用量不低于堙（非冰冻区）或（冰冻区）。面层厚度和接缝设置与内部振捣式普通混凝土面层相同。、钢筋混凝土面层这是一种为防止混凝土面层板产生的裂缝缝隙张开，而在板内配置纵向和横向钢筋的混凝土面层。通常，它仅在下述情况下采用：（）板的长度较大，如以上；（）板下埋有沟、管、线等地下设施或者路基可能产生不均匀沉降而使板开裂：（）板的平面形状不规则或板内开设孔口等。第一章绪论随板长、板底摩阻和钢筋强度的不同，配筋率（钢筋占面层横截面面积的百分率）一般约为。由于板的长度大和接缝缝隙宽，

29、横缝内应设置传力杆以提供相邻板的传荷能力。这类面层，除遇特殊情况外，一般很少大范围采用。、连续配筋混凝土面层这是一种除施工缝外在路段长度内不设横缝，而配置纵向连续钢筋和横向钢筋的混凝土面层。纵向钢筋的配筋率通常为，横向钢筋的用量约为纵向钢筋的。连续钢筋混凝土面层的厚度，可与普通混凝土面层的厚度相同，或为后者的，倍。由于不设横缝，面层会产生横向收缩裂缝，其平均间距约为。但由于纵向钢筋的作用，缝隙的宽度较小平均约为。为了约束连续配筋混凝土面层端部的过量纵向位移，以减小对邻接构造物或其他路面的推力（或压力），在其端部需设置钢筋混凝土矩形地梁或宽翼缘工字钢锚固措施。这类面层由于钢筋用量大，造价较高，一

30、般适用于高速公路或交通繁重的道路。、钢纤维混凝土面层在混凝土中掺拌钢纤维，可以提高混凝土的韧度和强度，减少其收缩量。钢纤维可以采用铣削、剪切和熔抽等不同方式制造，相应地刻得到不同形状、横截面和长度的纤维。钢纤维德掺量一般为（混凝土体积的百分率）。集料的公称最大粒径宜为纲纤维长度的，并不大于（铣削型钢纤维）或（剪切型和熔抽型钢纤维）。由于钢纤维混凝土的抗弯拉强度高于普通混凝土，因此所需的面层厚度可以薄于普通混凝土面层。但钢纤维混凝土的造价很高，因而主要用作设计标高受到限制的旧混凝土路面上的加铺层或者用作复合式混凝土面层的上面层。、混凝土预制块面层这是一种由矩形或异形混凝土预制块铺砌而成的面层。混

31、凝土块的抗压强度不低于（非冰冻地区）或（冰冻地区）。预制块的长度一般为，宽度一般为。预制块的厚度，随行车荷载大小变动于之间。预制块下设置厚度一般为的垫砂，以利于块间嵌挤力的形成。预制块面层的承载能力虽然不低，但平整度较差，因而，通常适用于服务区的停车场铺面，或者用作桥头引道沉降未稳定路段的铺面。水泥混凝土路面养护维修技术发展概况水泥混凝土路面的修补技术是随着水泥混凝土路面出现了不同程度的损坏后应运而生的。世纪年代及年代初，世界上一些经济发达国家在开始大规第一章绪论模兴建承受重交通的高等级道路时，修建了部分水泥混凝土路面。这些水泥路面到了世纪年代后期，大多接近或超过使用年限，加之交通量的发展，水

32、泥路面承受的轴载不断增长，致使多数路面产生不同程度的损坏。因此，现有水泥混凝土路面的养护与修复就成了水泥混凝土路面发展技术中的一项重要内容。从技术上讲，影响水泥混凝土路面修补质量问题，关键在于所采用的修补材料和修补工艺。水泥混凝土路面修补材料的发展早期最常用的水泥混凝土路面修补材料是采用沥青质材料，即在水泥混凝土路面的裂缝处灌注沥青，以达到封闭裂缝的目的，或在破损严重的水泥混凝土路面上加铺一层沥青混凝土。这种方法只是一种应急措施，不能从根本上解决水泥混凝土路面修复的问题。到了世纪年代，随着人们对水泥混凝土路面修补技术的重视，一些国家加大了水泥混凝土路面修补材料的研究力度。针对不同水泥混凝土路面

33、破坏特点，研制出一些新的修补材料，并在一些路面上进行试验性的应用。在水泥混凝土路面的裂缝修补方面，筑混凝土结构裂缝的环氧树脂进行改性，冲击韧性较大的改性环氧树脂灌浆材料。美国、日本等国将常用于工业与民用建研制出适合于水泥混凝土路面需要的抗还有些国家研制出了低粘度聚合物稀浆用于裂缝宽度为左右的细裂缝修补。用掺加高分子材料的聚合物水泥砂浆及以合成聚合物和焦油为主的油灰胶泥修补较宽的裂缝，用延性较好的聚氨酯树脂、橡胶煤焦油填缝料进行路面的接缝修补。在水泥混凝土路面的板块修补上，常采用的方法是将损坏的混凝土除掉，铺上与原路面混凝土相同强度或略高于路面混凝土原设计强度的普通混凝土。由于普通混凝土需要较长

34、的养生时间，给路面尽快恢复交通带来了困难。因此，人们就通过在混凝土掺早强型外加剂的办法，以加快混凝土早期强度的发展。一些国家还研制出适用于水泥混凝土路面修补的快硬高强水泥，如日本的“一日水泥”，英国的“”水泥，意大利的“”水泥。世纪年代末与年代初，在国家科委引导性项目我国水泥混凝土路面发展对策及修筑技术研究进行过程，我国一些研究单位，根据我国国情也研制出了一些高早强、收缩小、性能优异的修补材料，如江苏省建筑科学研究院研制的系列混凝土快速修补剂，早期强度发展最快的就可达到通车强度要求。这种材料不仅早期强度高，而且收缩小，新老混凝土粘结力强，凝结时间适中。该材料已在全国多个省市的公路、市政部门进行

35、了应用，取得了较好的路面修补效果。罩面修补的常用材料是沥青混凝土，也有些国家采用钢纤维混凝土或薄层连续筋混凝土加铺层。如第一章绪论比利时年到年间，在段试验路土铺设了薄层加铺层，总面积达万，其中万为钢纤维混凝土，万为连续配筋薄层混凝土。有些国家采用水泥树脂砂浆罩面。如捷克曾采用的薄层加铺层，法国则认为这种整修方法在交通量达到万量同的情况下可以维持年的使用寿命。水泥混凝土路面维修工艺的发展在水泥混凝土维修养护中，仅仅选用具有性能良好的修补材料还不够，修补工艺也直接影响到水泥混凝土路面的修补质量。在裂缝的修补方面，最简单的方法是用热熔化后的沥青直接灌入缝内。后来采用灌环氧树脂的方法，让环氧树脂通过孔

36、渗入裂缝内。这种修补方法对新建道路的断板裂缝修补较为适用。对于旧水泥混凝土路面，由于裂缝内央有灰尘、缝壁的尘污难以清除，致使灌入的材料与原混凝土粘结不好。近几年来，江苏等地采用沿路面裂缝向两侧扩展，去除表层的混凝土，沿裂缝每隔左右用钯钉钯住裂缝两侧，再铺上用系列混凝土快速修补材料配制的混凝土。采取这样的措施修补的水泥混凝土路面使用时间达年以上。随着对水泥混凝土路面养护维修技术的深入研究和大量的实践，从水泥混凝土路面的日常养护到路面状况调查评定；从养护维修材料到养护维修机具；从路面维修到路面改善；从加铺层到水泥混凝土再生利用，已形成一套较为成熟的施工工艺和技术。水泥混凝土路面维修机具的发展在混凝

37、土板块的修补方面，江苏等地总结出了一套行之有效的修补方法。过去破碎旧混凝土，大多采用人工凿除或用风镐破碎的方法，破碎清除废混凝土速度很慢，有的地方采用冲击锤破碎旧混凝土，虽功效有所提高，但容易导致相邻好板块的损伤。最近，我国研制出了一种液压式多功能混凝土破碎机，不仅大大提高了老混凝土的破碎功效，而且也减少了相邻板块的损坏。水泥压浆机的问世，为处治水泥混凝土板下脱空提供了有效手段，起到了防止路面早期损坏，延长路面使用寿命的作用。水泥混凝土路面养护技术的规范化在水泥混凝土路面养护与修复的管理方面，许多国家已经或正在建立路面管理系统。美国联邦公路管理局于年制定了路面修复手册，并于年进行了修订工作。该

38、手册对水泥混凝土路面的回收、全深度混凝土的补块、板下封堵、水泥混凝土的破碎固定、道路边部排水、防止罩面层反射裂缝等方面都提出了具体的规定。比利时道路管理局建立了对国道进行定期系统性测量（年）的制度。捷克和斯洛伐克已建立起计算机模型用多指标方法评价机场道面的服务性第一章绪论能。法国的养护策略系统包括（摄影测量），（纵断面分析仪）、（摩擦系数）、（混凝土板唧泥）和（荷载的传递）等。英国在评定混凝土道路状况方面，也建立了相应的管理制度。本文主要研究内容本文研究围绕着水泥混凝土路面的维修问题，对水泥混凝土路面评价、水泥混凝土路面的常见病害产生的原因与防治技术、水泥混凝土路面的养护维修技术以及水泥混凝土

39、路面板下脱空封堵处治技术等方面进行了研究。在罩面补强设计方面，由于现行规范对旧水泥混凝土路面加铺刚性路面已给出了设计方法，对此本文不再研究。本文主要研究内容为：原有水泥混凝土的评定是水泥混凝土路面修复工作的重要前提。本文对旧水泥混凝土路面评价的调查内容与调查方法进行了详细的阐述，对于调查结果，要进行定性与定量分析，以确定合适的维修方案，取得修复设计的原始资料。同时，对水泥混凝土路面的破坏原因初步进行了论述。对水泥混凝土路面常见病害产生原因的分析是混凝土路面病害防治的必要前提，本文从混凝土路面常见的错台、唧泥、拱起、裂缝等常见病害出发，阐述了具体的防治措施。在旧水泥混凝土路面板下脱空封堵设计方面

40、，从路面板下脱空的产生原因，板下脱空对水泥混凝土路面疲劳寿命的影响以及水泥混凝土路面板下脱空的处治技术等方面进行了分析研究。路面的不平整是车板产生相互作用的激励源。这种相互作用将导致路面在运动荷载作用下产生的动载率（）大大增加，从而大大降低路面的使用性能。本文拟从理论上分析由于路面不平整引起的车板相互作用对路面板底动力响应的影响。同时，从理论上进一步分析车板相互作用对路面疲劳破坏的影响，以此来解释水泥混凝土路面常常在低水平应力下发生提前破坏的真正原因，为路面的合理的设计和施工提供一些依据。在水泥混凝土路面维修方面，从日常养护，病害处治与完善混凝土路面排水系统三个方面进行了阐述。论述水泥混凝土路

41、面快速修补材料的选用原则及应用研究最后为本文结论与进一步需要研究的问题。第二章水泥混凝十路面状况调夯与分析第二章水泥混凝土路面状况调查与分析科学地进行水泥混凝土路面调查与分析，对旧水泥混凝土路面修复方案的制定与实施，具有重要意义。取得调查数据后，可进行定性分析与定量计算。定性分析主要是旧水泥混凝土路面破损状况；现有水泥混凝土路面破损原因分析；水泥混凝土路面的修复方法和原则。定量计算主要是计算得出路面修复设计中所需的计算参数，如基层顶面模量（包括基层顶面当量模量和基层顶面计算模量）；混凝土路面厚度；混凝土的抗弯拉强度与抗弯拉弹性模量。调查内容与方法调查内容为获取较详细的分析资料，对现有水泥混凝土

42、路面，就设计、施工、养护及使用状况进行全面的调查。路面结构路面结构的调查从设计文件与野外测试两方面着手。主要内容有：板块划分、拉杆、传力杆设置情况，结构层厚度、材料配合比、回弹模量及面板抗弯拉强度。路面破损状况对路面板出现的各种裂缝、破碎板、拱起、沉陷、错台、边角剥落、卿泥、接缝损坏、表面裂纹及层状剥落等各类破损（病害）数量及严重程度进行调查统计，以此计算路面状况指数值。排水状况调查路基、路面、路肩表面水滞留与排出情况，渗入路面板下积水排除状况，以及有关排水设施设置，是否有地下水影响等。施工资料调查混凝土路面修建时，路基、基层、路面板等施工过程中执行施工规范和设计文件情况，施工中对材料级配、含

43、水量、压实度、主要材料技术性能等质量指标控制情况。养护资料调查养护单位接管后，路面使用状况的变化，历年所采取的养护措施及养护过程中发现路面设计与施工中存在的缺陷情况。交通状况调查路面原设计交通量及其增长率，实际交通量和增长率，实际超载车辆数量（比例）及超载吨位范围。调查方法第二章水泥混凝土路面状况调查与分析不同时期修建的水泥混凝土路面，其设计指标、施工工艺及施工控制技术各异。使用过程中受到自然、行车等影响及破坏情况也不尽相同。因此在按上述调查内容进行全面调查前，必须将现有混凝土路面划分为若干不同的段落，以便通过调查，分析不同损坏原因，采取相应的养护对策。路段划分考虑的原则有：设计条件：设计交通

44、量和设计使用年限一；：路面面层、基层设计厚度、结构类型一致；路面纵坡接近；路基填挖类型、干湿类型和土质、水文地质条件一致。施工条件：施工时问及竣工时间接近：施工单位相同。使用状况：同一（县级）养护单位养护；现有交通量和轴载状况基本一致；路段主要路面病害种类及数量接近。结构调查通过查阅设计文件及变更设计文件获得路面结构设计的资料。实际结构的调查是通过钻取芯样进行有关测试来进行。原混凝土板厚可根据板边测量与钻孔取样的圆柱体试件高度确定，按下式整理：。一（）一板厚平均值（）；一板厚量测标准差（）。板厚计算也可按照公路工程质量检验评定标准中的公式进行，即：一，。一年（）一式中：佥测取样个数；。分布表中随自由度和保证数变化的系数，为置信水平，自由度为。采用取芯机钻取芯样，进行劈裂强度测试，按下式计算混凝土面板的弯拉强度；厶厶（）式中：厶一混凝土板的弯拉强度（）；厶一混凝土板的劈裂强度（）。按式（）计算旧混凝土弯拉弹性模量，即：匪忑穗二（）。式中：一混凝土的弯拉弹性模量（）。基层顶