路基路面工程-第15章水泥混凝土路面-最新

第十五章水泥混凝土路面学习要点掌握水泥混凝土路面构造；熟悉水泥混凝土路面施工工艺；了解其他类型混凝土路面；重点：水泥混凝土路面构造第一节概述我国石灰石资源丰富水泥产量居世界首位为水泥混凝土路面的修建提供了有利条件和发展空间我国连续10年是国际上最大的水泥生产与出口国2002年,我国年产水泥达到6.3亿t在200km运距范围内,各省区都有符合高速公路要求的旋窑大水泥面层可节省投资15%~40%我国明年进口重交通沥青100万t，价值30亿元水泥混凝土路面优点强度高稳定性好耐久性好能见度高无机材料，无污染水泥混凝土路面缺点原材料需求量大接缝影响行车开放交通迟修复困难我国混凝土路面的发展1970年之前，200km（0.87％）1980年，1600km（1.01％）1990年，11773km（4.37％）2000年，115754km（17.73％）水泥混凝土路面的研究浙江省台州地区修筑试验路（东南大学）交通部公路规划设计院和同济大学混凝土路面设计理论、方法和参数（20余年）成果(1)荷载应力和温度应力的计算分析和试验验证(2)混凝土的疲劳特性、疲劳方程和轴载换算；(3)路面结构设计方法和设计标准；(4)结构可靠度设计理论、方法和参数；(5)路面结构性能评定和加铺层设计方法；(6)混凝土强度和弹性模量值、基层顶面当量模量值、面层温度梯度迹横向分布、接缝传荷系数、动荷系数等设计参数的试验测定和分析。《公路水泥混凝土路面设计规范》1984年1994年2002年水泥混凝土路面分类普通混凝土钢筋混凝土连续配筋混凝土预应力混凝土装配式混凝土钢纤维混凝土第二节水泥混凝土路面构造一、土基和基层二、混凝土面板三、排水要求四、接缝的构造与布置五、特殊部位混凝土路面的处理六、接缝材料及技术要求（一）土基混凝土路面结构传到路床顶面的荷载应力很小，对路基承载能力的要求并不高路基出现不均匀变形时，混凝土面层与下卧层之间会出现局部服空，面层应力会由此增大，从而导致面层板的断裂对路基的要求土要为稳定、密实、均质，不均匀变形小路基的不均匀支承不均匀沉陷（压实不充分）不均匀冻胀膨胀土控制路基不均匀支承–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，则应采取加固措施；–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。（二）基层混凝土面层下设置基层的目的是：–防唧泥；–防冰冻；–减小路基顶面的压应力–防水——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；–为面层施工提供方便；–提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命。基层材料的技术要求符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93）的要求。基层应具有足够的强度和稳定性，且断面正确，表面平整。湿润和多雨地区，路基为低透水性细粒土的高速公路和一级公路或者承受特重或重交通的二级公路，宜采用排水基层。适宜各交通等级的基层类型交通等级基层类型特重交通贫混凝土、碾压混凝土或沥青混凝土基层重交通水泥稳定粒料或沥青稳定碎石基层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基层基层厚度与宽度基层厚度以20cm左右为宜。厚（不经济的）薄（弯拉应力大）基层宽度应比混凝土路面板每侧各宽出25～35cm或50～60cm，或与路基同宽。各类基层厚度的适宜范围基层类型厚度适宜的范围（mm）贫混凝土或碾压混凝土基层120～200水泥或石灰粉煤灰稳定粒料基层150～250沥青混凝土基层40～60沥青稳定碎石基层80～100级配粒料基层150～200多孔隙水泥稳定碎石排水基层100～140沥青稳定碎石排水基层80～100垫层设置条件——季节性冰冻地区，路面总厚度小于最小防冻厚度要求（表3.0.7）时，其差值应以垫层厚度补足；——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；——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。垫层技术要求垫层的宽度应与路基同宽，其最小厚度为150mm。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。防冻厚度在冰冻深度大于0.5m的季节性冰冻地区，防止路基可能产生的不均匀冻胀对混凝土面层的不利影响路面结构的最小总厚度，随冰冻线深度、路基的潮湿状况和土质而异，超出面层和基层厚度的总厚度部分可用基层下的垫层(防冻层)来补足。水泥混凝土路面结构防冻最小厚度(cm)二、混凝土面板轮载作用于板中部时，板所产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的2/3。面层板的横断面应采用中间薄两边厚的型式，以适应荷载应力的变化。厚边式路面对土基和基层的施工带来不便；而且使用经验也表明，在厚度变化转折处，易引起板的折裂。面层技术要求水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性，表面抗滑、耐磨、平整；面层一般采用设接缝的普通混凝土；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。其他面层类型选择面层类型适用条件连续配筋混凝土面层高速公路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路面特重交通的高速公路碾压混凝土面层二级及二级以下公路、服务区停车场钢纤维混凝土面层标高受限制路段、收费站、混凝土加铺层和桥面铺装矩形或异形混凝土预制块面层服务区停车场、二级及二级以下公路桥头引道沉降未稳定段面层技术要求普通混凝土、钢筋混凝土、碾压混凝土或钢纤维混凝土面层板一般采用矩形。其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。纵向接缝的间距按路面宽度在3.0～4.5m范围内确定。碾压混凝土、钢纤维混凝土面层在全幅摊铺时，可不设纵向缩缝。面层技术要求——普通混凝土面层一般为4～6m，面层板的长宽不宜超过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为6～10m；——钢筋混凝土面层一般为6～15m。水泥混凝土面层厚度的参考范围交通等级特重重公路等级高速一级二级高速一级二级变异水平等级低中低中低中低中面层厚度（mm）≥260≥250≥240270～240260～230250～220交通等级中等轻公路等级二级三、四级三、四级三、四级变异水平等级高中高中高中面层厚度（mm）240～210230～200220～200≤230≤220水泥混凝土面层厚度的参考范围各级公路水泥混凝土面层的表面构造深度（mm）要求公路等级高速公路、一级公路二、三、四级公路一般路段0.70～1.100.50～0.90特殊路段0.80～1.200.60～1.00路肩路肩铺面结构应具有一定的承载能力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路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料其基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料三、排水要求排水应根据公路等级、地形、地质；气候、年降雨量、地下水等条件，结合路基排水进行设计，形成良好的排水系统，确保排水畅通、路基路面稳定和行车安全。排水形式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入水的排除等组成现代水泥混凝土路面的使用经验表明，路肩必须设置边坡与板底连通的排水盲沟，以利于将路面板接缝处的渗水排出路肩。行车道路面应设置双向或单向横坡，坡度为1％～2％。路肩铺面的横向坡度值宜比行车道路面的横坡值大1％～2％。行车道路面结构设置排水基层或垫层时，应在排水基层或垫外侧边缘设置纵向集水沟和带孔集水管，并间隔50~100m设置横向排水管。集水沟和集水管的纵坡宜与路线纵坡相同，但不得小于0.25%。横向排水管的坡度不宜小于5%。四、接缝的构造与布置混凝土面层具有热胀冷缩的性质。白天温度升高。？夜间气温降低。？变形会受到板与基础之间的摩阻力和粘结力，以及板的自重车轮荷载等的约束，致使板内产生过大的应力，造成板的断裂或拱胀等破坏。由于翘曲而引起的裂缝，则在裂缝发生后被分割的两块板体尚不致完全分离。板体温度均匀下降引起收缩，则将使两块板体被拉开，完全分离。混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝。横向接缝垂直于行车方向的接缝：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。混凝土路面每天完工以及因雨天或其它原因不能继续施工时，应尽量做到胀缝处。如不可能，也应做至缩缝处，并做成施工缝的构造形式。对各种形式的接缝，都必须为其提供相应的传荷与防水的设施。（一）横缝的构造与布置–横向缩缝可等间距或变间距布置，采用假缝形式。–特重和重交通公路、收费广场以及邻近胀缝或自由端部的3条缩缝，应采用设传力杆假缝形式。–其他情况可采用不设传力杆假缝形式。不设传力杆假缝设传力杆假缝槽口构造横向缩缝顶部应锯切槽口，深度为面层厚度的1/5~1/4，宽度为3~8mm，槽内填塞填缝料。高速公路的横向缩缝槽口宜增设深20mm、宽6~10mm的浅槽口。横向胀缝在邻近桥梁或其他固定构造物处或其他道路相交处应设置横向胀缝。设置的胀缝条数，视膨胀量大小而定。低温浇筑混凝土面层或选用膨胀性高的集料时，宜酌情确定是否设置胀缝。胀缝宽20mm，缝内设置填缝板和可滑动的传力杆。胀缝构造传力杆应采用光面钢筋。最外侧传力杆距纵向接缝或自由边的距离为150~250mm。面层厚度（mm）传力杆直径传力杆最小长度传力杆最大间距2202840030024030400300260324503002803545030030038500300横向施工缝每日施工结束或因临时原因中断施工时，必须设置横向施工缝。横向施工缝位置应尽可能选在缩缝或胀缝处。设在缩缝处的施工缝，应采用传力杆的平缝形式。设在胀缝处的施工缝,其构造与胀缝相同.遇有困难需设在缩缝之间时，施工缝采用设拉杆的企口缝形式。横缝的布置–缩缝间距一般为4～6m(即板长)–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。在桥涵两端以及小半径平、竖曲线处应设置胀缝。混凝土路面均有减少胀缝的趋势。我国现行刚性路面设计规范规定，胀缝应尽量少设或不设；但在邻近桥梁或固定建筑物处、或与其它类型路面相连接处、板厚变化处、隧道口、小半径曲线和纵坡变换处，均应设置胀缝。在其它位置，当板厚等于或大于20cm并在夏季施工时，也可不设胀缝。长间距胀缝或无胀缝路面结构增大基层表面的摩阻力，以约束板在高温或潮湿时伸长的趋势；在气温较高时施工，以尽量减小水泥混凝土板的胀缩幅度；相对地缩短缩缝间距，以便减少板的温度翘曲应力，缩小缩缝缝隙的拉宽度以提高传荷能力，并增进板对地基变形的适应性。(二)纵缝的构造与布置纵缝是指平行于混凝土路面行车方向，间距一般按3～4.5m设置，纵缝可做成假缝形式。对这种假缝，国外规定在板厚中央应设置拉杆。当按一个车道施工时，可做成平头式纵缝。平头式及企口式纵缝上设置拉杆，拉杆长50～70cm，直径18～20mm,间距1.0～1.5m。纵缝应与路线中缝平行。在路面等宽的路段内或路面变宽路段的等宽部分，纵缝的间距和形式应保持一致。路面变宽段的加宽部分与等宽部分之间，以纵向施工缝隔开。加宽板在变宽段起终点处的宽度不应小于1m。纵向接缝的布设对多车道路面，应每隔3～4个车道设一条纵向胀缝，其构造与横向胀缝相同。当路旁有路缘石时，缘石与路面板之间也应设胀缝，但不必设置传力杆或垫枕。纵向接缝的布设纵向接缝的布设应路面宽度和施工铺筑宽度而定。一次铺筑宽度小于路面宽度时，应设置纵向施工缝。纵向施工缝采用平缝形式，上部应锯切槽口，深度为30~40mm，宽度为3~8mm，槽内灌塞填缝