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第二章 水泥混凝土路面面层施工技术,第一节、水泥混凝土路面的类型和特点 定义:采用水泥混凝土作为面层材料的一种路面。 水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、使用寿命长、日常养护费用少等优点,是高等级、 重交通公路路面的主要类型之一。 2. 类型: (1)素混凝土 (2)钢筋混凝土 (3)连续配筋混凝土 (4)预应力混凝土 (5)装配式混凝土 (6)钢纤维混凝土,(1)刚度大、强度高、板体性好。 因而具有较高的承载能力和扩散荷载的能力。 (2)稳定性好 水泥混凝土的水稳定性和温度稳定性均优于沥青混凝土,而且其强度能随时间而增长,不存在沥青路面的“老化”现象。 (3)耐久性好 由于水泥混凝土路面强度和稳定性好,抗磨耗能力强,所以耐疲劳特性好。在保证设计和施工质量的情况下,可使用2040年以上,而且它能通行包括履带式车辆在内的各种运输工具。,目前采用最广泛的是就地浇筑的素混凝土路面,即除接缝区和局部范围(边缘及角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。与其他类型路面相比,水泥混凝土路面具有以下优点:,(4)抗侵蚀能力强 水泥混凝土对多数化学物质不敏感,有较强的抗侵蚀能力。 (5)养护费用少 在正常没计、施工和养护条件下,水泥混凝土路面的养护工作量和养护费用约为沥青混凝土的1/31/4。 (6)抗滑性能好 水泥混凝土路面表面粗糙度好,能保持车辆有较高的安全行驶速度,特别在下雨时虽然路面潮湿,仍能保持较高的粗糙度而使车辆不滑行,从而提高车辆行驶的稳定性。 (7)有利于夜间行车 水泥混凝土路面色泽鲜明,能见度好,对夜间行车有利。,(4)修复困难 水泥混凝土路面出现损坏后,修补工作较沥青混凝土路面困难,且影响交通,修补后路面质量不如原来的整体强度高。 (5)噪声大 混凝土路面使用的中后期,由于接缝变形(缝隙增大、错台等)而使平整度降低,车辆行驶时的噪声较大。 (6)对水泥和水需求量大,总体污染较大(水泥生产过程)。,同样,水泥混凝土里面也有很多缺点:,1、普通混凝土路面除接缝区和局部范围(边缘和角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。 优点:1) 强度;2) 稳定性好; 3) 耐久性好;4) 利于夜间行车。 缺点:1) 水泥和水的用量大; 2) 有接缝; 增加施工和养护的复杂性; 容易引起行车跳动,影响行车的舒适性; 是路面的薄弱点,容易引起路面板边和板角处破坏; 3) 开放交通较迟; 4)修复困难。,2、钢筋混凝土路面 为防止可能产生的裂缝缝隙张开,板内配置有纵、横向钢筋(或钢丝)网的混凝土路面 适用于: 1) 混凝土平面尺寸较大 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),普通混凝土路面,连续配筋混凝土路面,3、连续配筋混凝土路面 除在邻近构造物处或与其它路面交接处设置胀缝,以及视施工需要设置施工缝外,在路段长度范围内不设横缝,而配置纵向连续钢筋和横向钢筋的混凝土面层。 适用于: 高速公路、一级公路和机场混凝土路面。 4、装配式混凝土路面 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。 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。,5、组合式(双层式)混凝土路面 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 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12cm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,6、纤维混凝土路面 在混凝土中掺入一些低碳钢、不锈钢纤维或其它纤维(如塑料纤维、纤维网等),即成为一种均匀而多向配筋的混凝土路面 7、碾压混凝土路面 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,二、混凝土路面对路基和基层的要求 1、路基 通过刚性面层和基层传到土基的压力很小,一般不超过0.05MPa。 土基坚实、稳定、其压实度、平整度和路基断面几何尺寸。路基一般要求,干燥或中湿。 良好的排水性能,对于湿软地基,需要采用加固措施。 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。,垫层: 常用砂砾或炉渣等材料,垫层施工前,应处理好路基病害。 基层要求: 足够的强度和稳定性,以及整体性好,透水性小 基层断面正确和表面平整 常采用石灰粉煤灰稳定碎石、级配碎石、工业废渣类和水泥稳定砂砾等半刚性基层,三、对水泥混凝土的基本要求 1、工作性(施工和易性)是指混凝土在搅拌后,尚未凝结硬化前,混凝土拌合物所具备的 满足输送和浇捣要求的流动性: 不为外力作用产生折断的可塑性; 不产生局部泌水的保水稳定性 易于浇捣致密的易密性 2、强度和变形 3、耐久性,水泥混凝土路面的原材料: 1.水泥 水泥是混凝土的胶结料,一般采用42.5级以上的普通硅酸盐水泥。 2.粗集料 选用:粒径4.75mm碎石、碎卵石和卵石。 3.细集料 选用:粒径 4.75mm天然砂、机制砂或混合砂。 4.水 可以直接使用饮用水。 5.外加剂 包括:减水剂、塑化剂、早强剂等。 除以上材料外,还有钢筋、接缝材料等。,四、混凝土面板,水泥混凝土面层直接承受行车荷载的作用和环境因素的影响,应具有较高的抗弯拉强度和耐久性以及良好的表面特性(耐磨、抗滑、平整、低噪音等) 混凝土面板的断面形式 1) 厚边中薄式 符合受力特性(从理论计算,轮载作用在板中部时产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的2/3);但不方便施工,而且厚度变化转折处易引起板的断裂(应力集中)。 2) 等边厚式 板的厚度采用板边的计算厚度,混凝土用量大。 3) 等中厚式 板的厚度采用板中的计算厚度。板边的强度不足,应在最外两侧板边部配置钢筋予以加固,五、路面排水要求 边缘排水系统 1) 定义:由沿路面边缘设置的透水性填料集水沟,纵向排水沟,横向出水管和过滤织物组成的排水系统 2) 构造:纵向集水沟、横向出水管、过滤织物 排水基层的排水系统 1) 定义:直接在面层下设置透水性排水基层,在边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管所组成的排水系统 2) 适用条件:新建路面中采用 3) 尺寸:管的直径一般为7-15cm,按水力计算确定,水泥混凝土路面日常养护应做好预防性、经常性养护。 水泥混凝土路面保持路容整洁。 水泥混凝土路面保养的重点在接缝。,六、水泥混凝土路面常见破坏形式 及防治措施,1)接缝破坏, 挤碎:横向接缝(主要是胀缝)两侧数十厘米宽度内,板的伸长受阻,板发生剪切挤碎。 拱起:混凝土面板在受膨胀而受阻时,某一接缝两侧的板向上拱起,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。 唧泥:汽车行经接缝时,缝内喷溅出泥浆的现象。,裂缝挤碎,拱起,错台,唧泥,2)面板破坏(断裂) 表现为面板的断裂和裂缝,主要是由于面板所受内应力超过了混凝土的强度而出现的横向、纵向或板角的断裂和裂缝。 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 包括起皮、磨损、露骨、磨光等。,局部沉陷,横向裂缝,板块断裂、破碎,表面剥落,摊铺工艺: 滑模摊铺、轨道摊铺、三辊轴摊铺、 小型机具摊铺、碾压摊铺、手工摊铺,第二节:水泥混凝土路面施工方法,一、原材料质量控制 二、配合比设计与优化 三、混凝土室内质量控制 四、拌合场的设置与混凝土试拌 五、施工工艺控制要点,一、原材料质量控制,1、水泥,水泥砼路面施工规范水泥强度要求,GB175-2007 水泥强度要求,水泥化学成分和物理指标强度要求,水泥质量控制要点,1、在优选水泥厂阶段,除对水泥厂运距、生产规模、质量体系进行考查外,重点检验水泥性能指标的稳定性。 旋窑、42.5级。 2、凝结时间要根据现场施工情况进行调整,一般要延长1个小时。 3、标准稠度用水量应保证稳定,批次间偏差小于1。 4、水泥细度应适中,越细水化热越大。 5、碱含量小于0.6。,2、粗集料,粗集料技术指标,1、特重交通应满足级粗集料要求。 2、潜在碱活性集料应进行砂浆棒法试验。,粗集料最大粒径要求,粗集料级配范围,1、路面、桥面砼应使用24个单粒级集料进行掺配。 2、良好的级配是砼达到逐级充填密实机构、形成嵌锁力的前提,有利于 减小收缩和接缝开口位移量。 3、特别注意16mm筛余量。,粗集料质量控制要点,1、料场应采用反击破碎(圆锥破碎)。 2、选材时应先进行碱活性试验,对于潜在碱活性石料要继续进行砂浆棒法试验,最终确认是否存在碱活性。 3、配制混凝土时应剔除最大粒径以上的碎石,以及4.75mm以下的石屑。 4、级配必须满足规范要求,严格控制1619mm含量,最大粒径应保证。 5、对于含泥量超标的碎石,要进行除尘或水洗处理。,3、细集料,细集料技术指标,1、 特重交通应满足级细集料要求。 2、表征砂硬度和耐磨性的硅质含量应25%。,3、细集料,细集料级配范围,1、特重交通应满足级细集料要求。 2、水泥砼路面的横向力摩擦系数是水泥浆磨损后凸起的砂颗粒提供的。 3、Mx2.5,同一配合比偏差0.3。 4、配制混凝土时剔除细集料中4.75mm以上的颗粒。,砂中4.75mm碎卵石含量应5,细集料质量控制要点,1、同一配合比用砂的细度模数变化范围不应超过0.3,否则应分别堆放,并调整配合比中的砂率后再使用。 2、严格控制4.75mm以上的碎卵石的比例,这部分碎卵石的存在会改变混凝土的配合比,降低砂率,并且在混凝土中也是薄弱部位。因此,对于4.75mm以上的碎卵石含量超过5的要筛掉;含量小于5要保证变化不超过1,且在配合比设计时相应的提高砂率。 3、当砂含泥量不符合要求时,应增加水洗设备,通过水洗达标。,1、选定外加剂品种前,必须与工地所用的水泥进行适应性检验。通过适应性检验的外加剂,方可在工程中使用。外加剂适应性检验方法可参照混凝土外加剂应用技术规程(GB50119)进行。 2、建议使用萘系减水剂,并且为减水、缓凝、引气复合型外加剂。 3、液体外加剂掺量宜控制在3%以内。 4、性能稳定,严格控制碱含量,各批次间波动控制在0.2%以内。,4、外加剂,外加剂质量控制要点,1、进场前要检验 供应商应提供有相应资质外加剂检测机构的品质检测报告,检验报告应说明外加剂的主要化学成分,认定对人员无毒副作用。选定减水剂品种前,必须与所用的水泥进行适应性检验。 2、掺量要准确 掺量要根据室内试验和现场原材料情况确定。掺量过小, 外加剂起不到应有的作用,用水量将增大,造成水灰比过大,影响混凝土强度,达不到预期效果;过分的超剂量地使用,会造成浪费,影响经济性,也造成施工时水灰比太小,给施工造成困难。外加剂应以稀释溶液加入,其稀释用水和原液中的水量,应从加水量中扣除外加剂中的含水量。 3、保持原材料的一致性 尽量保证水泥、砂、碎石等原材料的稳定性,应当与做混凝土试配时所用的原材料保持一致,这样才能达到预期的效果。,4、掺加要均匀 要保证外加剂散布均匀,防止局部集中的现象发生,宜通过搅拌机自动计量与水一起加入搅拌机,外加剂就能很均匀地分散到拌合物中。 5、确保搅拌时间 纯搅拌时间保证90s,把混凝土拌熟。 6、正确存储 运到工地后应密封保存,防止外加剂中的水分蒸发和雨水进入,造成外加剂固含量发生变化影响施工效果。,二、混凝土的配合比设计与优化,应根据设计要求使用部位及施工中的输送方式、振捣方式、摊铺方式等,合理拟定配制混凝土的技术要求,并根据这些选定水泥品种、等级;砂的品种、规格;碎石的最大粒径;外加剂品种与技术要求,确定是否掺矿物掺合料。,路面砼配合比设计的基本要求,新拌混凝土工作性满足施工要求; 硬化混凝土强度满足设计要求; 硬化混凝土耐久性满足使用环境要求; 经济性尽可能采用当地材料。 其他:外观均匀、低水化热,配合比的总体要求,1、强度 水泥混凝土路面设计弯拉强度为4.0-6.0MPa。 2
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