水泥混凝土路面的結構與構造

水泥混凝土路面的結構與構造第1頁/共42頁復習思考題1、名詞解釋：素砼路面；唧泥；錯臺；拱脹；碾壓式砼路面；鋼纖維砼路面；連續(xù)配筋砼路面；鋼筋砼路面。2、簡述導致砼面板產生唧泥的原因，怎樣防止？3、說明砼路面的橫向縮縫、工作縫與脹縫的功能。4、為何一般不考慮鋸切縮縫處的傳荷設施？5、砼路面縱縫有哪幾種構造形式？6、砼路面脹縫間距放長有何理由？當采用長間距脹縫或無脹縫路面結構時，需采取哪些相應的預防措施？7、為什么砼路面最好在高溫季節(jié)進行施工？又為什么要控制施工時的最低氣溫大于5℃？8、在溫度驟降的情況下，為什么尚未鋸縫的砼路面會開裂？如何預防？9、確定脹縫縫隙寬度的影響因素有哪些？10、說明水泥混凝土路面基層的作用。第2頁/共42頁水泥混凝土路面第3頁/共42頁1.各類水泥混凝土路面的定義

①水泥混凝土路面cementconcretepavement：以水泥混凝土做面層(配筋或者不配筋)的路面，亦稱剛性路面。②普通混凝土路面plainconcretepavement：除接縫區(qū)和局部范圍外面層內均不配筋的水泥混凝土路面，亦稱素混凝土路面。③鋼筋混凝土路面jointedreinforcedconcretepavement：面層內配置縱橫向鋼筋或鋼筋網并設接縫的水泥混凝土路面。第4頁/共42頁④連續(xù)配筋混凝土路面continuousreinforcedconcretedpavement：面層內配置縱向連續(xù)鋼筋和橫向鋼筋，橫向不設縮縫的水泥混凝土路面。⑤鋼纖維混凝土路面steelfiberreinforcedconcretepavement：在混凝土面層中摻入鋼纖維的水泥混凝土路面。⑥復合式路面compositepavement：面層由兩層不同材料類型和力學性質的結構層復合而成的路面。第5頁/共42頁類型：剪切型鋼纖維

規(guī)格：0.6×0.7×35第6頁/共42頁連續(xù)配筋水泥砼路面（CRCP）連續(xù)配筋混凝土路面（ContinuouslyReinforcedConcretePavement，簡稱CRCP）在路面縱向配有足夠數(shù)量的鋼筋，控制混凝土路面板縱向收縮產生的開裂。因此CRCP在施工時完全不設脹、縮縫(施工縫及構造所需的脹縫除外)，形成一條完整而平坦的行車表面，改善了汽車行駛的平穩(wěn)性，同時也增加了路面板的整體強度。第7頁/共42頁CRCP是指在路面縱向連續(xù)配置足夠數(shù)量的鋼筋，以控制混凝土路面板縱向收縮產生裂縫的間距和縫隙大小，從而可在路面縱向不設接縫的混凝土路面。第8頁/共42頁連續(xù)配筋水泥砼路面（CRCP）第9頁/共42頁連續(xù)配筋水泥砼路面（CRCP）第10頁/共42頁CRCP具有耐久性好，行車舒適平順，施工進度快，極少養(yǎng)護的等優(yōu)點。從長期使用性能來看，CRCP的經濟性也很好，現(xiàn)已廣泛地應用于高等級公路，機場道面及現(xiàn)有道路的加固。第11頁/共42頁⑦水泥混凝土預制塊路面concreteblockpavement：面層由水泥混凝土預制塊鋪砌成的路面。⑧碾壓混凝土rollercompactedconcrete：采用震動碾壓成型的水泥混凝土路面。⑨貧混凝土leanconcrete：水泥用量較低的水泥混凝土。

第12頁/共42頁2.水泥混凝土路面的特點

與其他類型路面相比，水泥混凝土路面的特點如下：①強度高混凝土路面具有很高的抗壓強度和較高的抗彎拉強度以及抗磨耗能力。②穩(wěn)定性好混凝土路面的水穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性均好，特別是它的強度能隨著時間的延長而逐漸提高，不存在瀝青路面的那種”老化”現(xiàn)象。第13頁/共42頁③耐久性好由于混凝土路面的強度和穩(wěn)定性好，所以它經久耐用，一般能使用20-40年，而且它能通行包括履帶式車輛在內的各種運輸工具。④有利于夜間行車混凝土路面色澤鮮明，能見度好，對夜間行車有利。第14頁/共42頁混凝土路面的缺點主要有以下幾方面：①對水泥和水的需要量大：修筑0.2m厚，7m寬的混凝土路面，每1000m要耗水泥約400-500t和水約250t，尚不包括養(yǎng)生用的水在內。②有接縫：一般混凝土路面要設置伸縮縫、施工縫及脹縫等許多接縫，接縫增加施工和養(yǎng)護的復雜性，還容易引起行車跳動影響行車的舒適性。接縫又是路面的薄弱點，如處理不當，將導致路面板邊和板角處破壞。③開放交通較遲：一般混凝土路面完工后，要經過28天的潮濕養(yǎng)生，才能開放交通。④修復困難：混凝土路面破壞后，開挖很困難，修補工作量也大，且影響交通。第15頁/共42頁

水泥混凝土路面構造由面層、基層、墊層、路基、路肩和排水設施等組成。3.水泥混凝土路面的構造---結構組合設計

第16頁/共42頁3.1土基--對路面結構提供均勻的支撐

理論分析表明，通過剛性基層和面層傳到土基上的壓力很小，一般不超過0.05Mpa。由于板的脆性，抗拉和抗彎拉能力低，需要均勻的支撐，實踐證明，由于土基不均勻支撐，使面板在受荷時底部產生過大的彎拉應力，導致混凝土路面產生破壞。因此，混凝土路面下的路基必須密實，穩(wěn)定和均勻。對路面結構提供均勻的支撐，路基設計要求處于干燥或中濕狀況，過濕狀態(tài)或強度與穩(wěn)定性不符合要求的潮濕狀態(tài)的路基必須經過處理。第17頁/共42頁遇有下述情況時，需在基層下設置墊層防凍―――季節(jié)性冰凍地區(qū)，路面總厚度小于最小防凍厚度要求（表3。0.7）時，其差值應以墊層厚度補足。隔、排水―――水文地質條件不良的土質路塹，路床土濕度較大時，宜設置排水墊層。防路基變形―――路基可能產生不均勻沉降或不均勻變形時，可加設半剛性墊層。

3.2墊層：---為保證路基的水、溫穩(wěn)定性，保護路基而設。第18頁/共42頁交通等級基層類型特重交通貧混凝土、碾壓混凝土或瀝青混凝土基層重交通水泥穩(wěn)定粒料或瀝青穩(wěn)定碎石基層中等或輕交通水泥穩(wěn)定粒料、石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料或級配粒料基層表1適宜各交通等級的基層類型3.3基層：---為控制或減少路基不均勻凍脹或體積變形對面板的不利影響、減少路基頂面的壓應力、防止唧泥等病害而設置。基層應具有足夠的抗沖刷能力和一定的剛度。（1）基層類型依據(jù)交通條件和濕度狀態(tài)?；鶎宇愋鸵艘勒战煌ǖ燃壈幢?選用。第19頁/共42頁（2）各類基層的厚度適宜范圍見表2基層類型厚度適宜的范圍（mm）貧混凝土或碾壓混凝土基層120~200水泥或石灰粉煤灰穩(wěn)定粒料基層150~250瀝青混凝土基層40~60瀝青穩(wěn)定碎石基層80~100級配粒料基層150~200多空隙水泥穩(wěn)定碎石排水基層100~140瀝青穩(wěn)定碎石排水基層80~100表2各類基層厚度的適宜范圍

第20頁/共42頁3.4面層水泥混凝土面層（面板）應具有足夠的強度、耐久性、表面抗滑、耐磨、平整。(1)面層選擇的條件面層一般采用設接縫的普通混凝土；面層板的平面尺寸較大或形狀不規(guī)則，路面結構下埋有地下設施，高填方、軟土地基、填挖交界段的路基等有可能產生不均勻沉降時，應采用設置接縫的鋼筋混凝土面層。其他面層類型可根據(jù)適用條件按表3選用。第21頁/共42頁面層類型適用條件連續(xù)配筋混凝土面層高速公路瀝青上面層與連續(xù)配筋混凝土或接縫設傳力桿的普通混凝土下面層組成的復合式路面特重交通的高速公路碾壓混凝土面層二級及二級一下公路、服務區(qū)停車場剛纖維混凝土面層標高受限制路段、收費站、混凝土加鋪層和橋面鋪裝矩形或異行混凝土預制面層服務區(qū)停車場、二級及二級以下公路橋頭引道沉降未穩(wěn)定段表3其它面層類型選擇第22頁/共42頁(2)板的平面形狀與接縫要求面板最大應力，板邊的截面上彎拉應力、彎矩是板中應力的2/3，按應力分布應做成邊厚中薄的斷面形式，施工困難，板厚轉折處易折斷，因而混凝土面層板一般采用矩形。其縱向和橫向接縫垂直相交，縱縫兩側的橫縫不得相互錯位。(3)板的厚度普通混凝土鋼筋混凝土碾壓混凝土或連續(xù)級配混凝土面層所需的厚度，可參照表4所示參考范圍并按荷載和溫度疲勞作用計算確定。（4）路面板的表面構造采用刻槽壓槽拉槽或拉毛等方法制作。構造深度在使用初期應滿足表5的要求。第23頁/共42頁斷板、角隅斷裂是常見的結構性病害特征第24頁/共42頁交通等級特重重公路等級高速一級二級高速一級二級變異水平等級低中低中低中低中面層厚度（mm）>=260>=250>=240270～240260～230250～220交通等級中等輕公路等級二級三四級三四級三四級變異水平等級高中高中高中面層厚度（mm）240～210230～200220～200=<230=<220表4水泥混凝土面層厚度的參考范圍

第25頁/共42頁注：特殊路段——對于高速公路和一級公路系指立交、平交或變速車道等處，對于其他等級公路系指急彎、陡坡、交叉或集鎮(zhèn)附近。年降雨量600mm以下的地區(qū)，表列數(shù)值可適當降低。公路等級高速公路一級公路二三四級公路一般路段0.70～1.100.50～0.90特殊路段0.80～1.200.60～1.00表5各級公路水泥混凝土面層的表面構造深度（mm）要求第26頁/共42頁3.5路肩

路肩鋪面結構應具有一定的承載能力，其結構層組合和材料選用應與行車道路面相協(xié)調，并保證進入路面結構中的水的排除。路肩鋪面可選用水泥混凝土面層或瀝青面層。第27頁/共42頁

水泥混凝土路面排水

1排水問題的重要性：

國外的一些對比分析和試驗路段觀察結果表明，設置完善路面排水設施的路面，其使用壽命要比未設的提高30%（瀝青混凝土路面）和50%（水泥混凝土路面）左右。2路面排水系統(tǒng)的組成：①路面表面排水方式：主要通過設置橫坡，迅速排除降雨。行車道路面應設置單向或雙向橫破，坡度為1%-2%，路肩宜稍大。②中央分隔帶和路肩排水方式：主要采用設置排水盲溝的方式。③路面結構內部排水方式：通過設置排水墊層/基層。第28頁/共42頁4.水泥混凝土路面的接縫設計

·水泥混凝土路面的接縫設置目的①水泥混凝土硬化過程中的收縮；②施工過程應設置橫向工作縫和縱向工作縫；③混凝土面板的熱脹冷縮溫度均勻變化時：水平拉伸、或水平壓縮溫度不均勻變化時：白天，板表面溫度高于板底溫度，水泥砼板中部有向上隆起的趨勢，受阻后，頂面受壓、板底受拉；夜晚相反，板邊有翹起趨勢，頂面受拉、板底受壓第29頁/共42頁a)溫度坡差引起的變形b)溫度坡差引起板的開裂c)溫度均勻下降引起板的斷裂圖1

溫度引起的混凝土板的變形與破壞行車方向垂直行車方向的為橫縫平行行車方向的為縱縫

圖2

水泥混凝土板的縱橫向接縫的定義第30頁/共42頁從圖1可見，由于翹曲而引起的裂縫，則在裂縫發(fā)生后被分割的兩塊板體尚不致完全分離，倘若板體溫度均勻下降引起收縮，則將使兩塊板體被拉開（圖1-c），從而失去荷載傳遞作用。就是因為混凝土板因溫度和濕度變化而產生伸縮變形和翹曲變形，板尺寸過大會約束這些變形而產生較大的內應力，使板出現(xiàn)斷裂等損壞。而設置縮縫或脹縫的目的就是消減脹、縮應力，控制板塊斷裂出現(xiàn)的位置，混凝土路面不得不縱橫兩個方向設置許多接縫，把整個路面分割成許多板塊(圖2)。第31頁/共42頁橫向接縫是垂直于行車方向的接縫，共有三種：縮縫、脹縫和施工縫?？s縫保證板因溫度和濕度的降低而收縮時沿該薄弱斷面縮裂，從而避免產生不規(guī)則的裂縫。脹縫保證板在溫度升高時能部分伸張，從而避免產生路面板在熱天的拱脹和折斷破壞，同時脹縫也能起到縮縫的作用。另外，混凝土路面每天完工以及因雨天或其它原因不能繼續(xù)施工時，應盡量做到脹縫處。如不可能，也應做至縮縫處，并做成施工縫的構造形式。縱向接縫是與行車方向平行的接縫，按車道布置。第32頁/共42頁圖3橫向縮縫構造圖尺寸單位：mma)設傳力桿假縫型b)不設傳力桿假縫型4.1

橫向接縫的類型與布設縮縫間距一般4～6m，同板長，根據(jù)氣溫狀況、地質水文情況選擇。如：5m×4m的板塊，按5m固定間距設置縮縫。第33頁/共42頁圖4橫向施工縫構造尺寸單位：mma)設傳力桿平縫型b)設拉桿企口縫型第34頁/共42頁圖5淺槽口構造尺寸單位：mm第35頁/共42頁