水泥混凝土路面 (2) 86页

主要内容 概述 水泥混凝土路面构造 水泥混凝土面板厚度设计方法 水泥混凝土路面的施工工艺 其它类型混凝土路面简介 第一节 概述 水泥混凝土路面及其特点 水泥混凝土路面的定义 是指由水泥混凝土面板和基（垫）层所组成的路面，也 称刚性路面，包括普通混凝土路面（ PCCP ）、钢筋混凝土路 面（ RCP ）、钢纤维混凝土路面、预应力混凝土路面、连续配 筋混凝土路面（ CRCP ）、装配式混凝土路面等。 普通水泥混凝土路面 它是由普通混凝土面层板和基（垫）层所组成的路面，是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。由于它表面色泽鲜明，也被称为白色路面。 普通混凝土路面的优点 （ 1 ）强度高 （ 2 ）稳定性好 （ 3 ）耐久性好（可以使用 20 ～ 40 年或更长） （ 4 ）夜间行车效果好 （ 5 ）使用初期养护费用少，经济效益高？ （ 6 ）低行驶能耗（行车轮胎变形小，路面能量消耗低）？ 普通混凝土路面的缺点 （ 1 ）初期造价高（目前与进口沥青比造价已不高，且寿命长，单位年费用更低）； （ 2 ）对水泥和水需求量大，因此总体污染（水泥生产过程）； （ 3 ）噪声大、行驶舒适性差； （ 4 ）有接缝（受力薄弱、行车舒适性差、易进水）； （ 5 ）修筑周期长，开放交通迟； （ 6 ）养护维修困难。 水泥混凝土路面的力学特性 水泥路面的力学特征 混凝土的强度及模量远大于基层和土基强度和模量； 水泥混凝土本身的抗压强度远大于抗折强度； 基层表面与路面板间摩擦力及位移较小，滑动较容易； 板块厚度相对于平面尺寸较小，板块在荷载作用下的挠度（竖向位移）很小； 混凝土板在自然条件下，存在沿板厚方向的温度梯度，会产生翘曲现象，如受到约束，会在板内产生翘曲应力； 荷载多次重复作用，温度梯度也反复变化，混凝土板有疲劳现象。 水泥混凝土路面的力学模式 弹性地基板模型 弹性地基 ：因为混凝土板下的基层与土基的应力应变很小，不超过材料的弹性区域 弹性板 ：因为板的模量高，应力承受能力强，一般受力不超过弹性比例极限应力。 水泥混凝土路面设计理论： 弹性地基上的小挠度薄板理论 水泥混凝土路面的工作及设计特点 ① 抗弯拉强度低于抗压强度，决定其板块尺寸的设计强度指标是抗弯拉强度； ②车轮荷载作用对其有疲劳效应； ③温度差造成板有内应力，出现翘曲变形及翘曲应力，且也有疲劳特性； ④板的使用还受限于支承条件，不均匀支承及板底脱空对板内应力的分布影响极大。 水泥混凝土路面常见破坏形式 接缝破坏 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 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，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。 面板破坏 表现为面板的断裂和裂缝，主要是面板由于所受内应力超过了混凝土的强度而出现的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 。 表面损坏 包括起皮、磨损、露骨、磨光等 第二节水泥混凝土路面构造 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（一般不超过 0.05MPa ），对土基的强度要求要比沥青路面低。对土基的支承要求主要是保证基层的稳定性（尤其是水稳定性和路基稳定性），特别是不出现不均匀的支承，从而保证水泥混凝土板处于均匀面支承的受力状态。因此，要求路基（即土基）密实、稳定和均匀，一般要求基层采用水稳定性好的材料、路基处于干燥或中湿状态，沉降稳定。 引起土基不均匀支承的可能原因 不均匀沉陷 ：压实不均匀、填挖结合处理不佳、土基未充分固结（施工期沉降不稳定）； 不均匀冻胀 ：含水量在等温面上分布不均匀、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。 处治方法 土质掺配均匀、控制压实含水量、排水加固及设垫层 基层 基层的作用 ①支承路面板 提供合适地基模量，提高路面结构的承载能力，延长路面使用寿命。减小路基（土基）顶面的压应力，减小地基的不均匀变形，缓和路基不均匀变形对面层的影响。 ②防唧泥 混凝土板如直接放在路基上，会造成路基土塑性变形过大，铺设基层可减轻以至消除唧泥，但未经处治的砂砾基层细料含量和塑性指数不能太高，否则仍会产生唧泥。 ③ 防冰冻 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用。 ④防水 在湿软土基上，铺筑开级配粒料基层可排除路表渗入水及隔断地下毛细水。 ⑤施工 面层施工 ( 如立侧模，运送混凝土混合料等 ) 提供方便 水泥混凝土路面的基层类型 • 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。 基层的抗冲刷性 耐冲刷能力分 5 级： 1 级（极耐冲刷） — 贫混凝土（水泥含量 7 ％或 8 ％）、碾压混凝土、沥青混凝土 2 级（耐冲刷） — 厂拌水泥稳定粒料（水泥含量 5 ％） 3 级（较耐冲刷） — 厂拌水泥稳定粒料 ( 水泥用量 3.5 ％ ) ， 沥青稳定粒料 ( 沥青含量 3 ％ ) 4 级（较易冲刷） — 现场拌水泥稳定粒料（水泥含量 2.5 ％），粒料 5 级（易冲刷） — 混杂的粒料，细粒土 基层的设计要求 基层的厚度要求 基层的材料要求 最大粒径不超过基层厚度的 1/3 ； • 小于 0.075mm 的细料含量不超过 7% ； • 粒料可采用开级配或密级配，其级配组成应符合技术规范规定要求，并应采用重型压实标准压实到较高的压实度（ 98 ～ 100 ％）。 基层的宽度要求 水泥混凝土面层 水泥混凝土面层应具有足够的强度、耐久性、表面抗滑、耐磨和平整。 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。其他面层类型可根据适用条件按规范取用。 面层的几种类型 水泥混凝土路面的形状要求 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。 水泥混凝土路面的材料要求 新拌混凝土的施工和易性 - 易于施工操作的性能→质量均匀、密实成型 硬化后混凝土的强度 - 抗压强度和抗弯拉强度、模量 混凝土的变形特性 - 弹性变形、徐变变形、温度变形、干燥收缩变形 耐久性 - 混凝土抵抗环境介质作用而保持其形状、质量和适用性的能力 水泥混凝土路面排水 水产生的有害影响 ⑴使无粘结粒状材料和地基土的强度降低。 ⑵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，使面板支撑不均匀或失去支撑。 ⑶混凝土路面因板底脱空产生错台、开裂和整个路肩破坏。 ⑷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，并在冻融期间降低承载能力。 ⑸水使冻（膨）胀土产生不均匀冻（膨）胀。