《水泥路面技术》PPT课件.ppt

第六章 水泥混凝土路面施工技术第二节第二节 水泥混凝土路面施工技术水泥混凝土路面施工技术第一节第一节 材料要求与混合料组成设计材料要求与混合料组成设计 第一节 材料要求与混合料组成设计一、对水泥混凝土的基本要求一、对水泥混凝土的基本要求二、混合料组成材料的要求二、混合料组成材料的要求三、接缝材料的要求三、接缝材料的要求四、钢筋四、钢筋五、混凝土配合比设计五、混凝土配合比设计一、对水泥混凝土的一、对水泥混凝土的基本要求基本要求（一）工作性（施工和易性）（一）工作性（施工和易性）（二）强度及耐久性（二）强度及耐久性（三）良好的表面功能（三）良好的表面功能（一）工作性（施工和易性）（一）工作性（施工和易性）新拌混凝土：是不同粒径粒子的分散相在水介质中的一种分散新拌混凝土：是不同粒径粒子的分散相在水介质中的一种分散系，具有弹系，具有弹-粘粘-塑性质。塑性质。工作性包括：工作性包括：流动性流动性满足输送和浇捣满足输送和浇捣 可塑性可塑性不为外力作用产生脆断不为外力作用产生脆断 稳定性稳定性不分层、泌水不分层、泌水 易密性易密性易于浇捣密实易于浇捣密实表征方法表征方法 坍落度坍落度 维勃稠度维勃稠度 捣实因素试验捣实因素试验 改善措施：改善措施：调整材料组成调整材料组成 掺外加剂掺外加剂流变剂，促凝剂，缓凝剂流变剂，促凝剂，缓凝剂 加强振捣加强振捣（二）强度及耐久性（二）强度及耐久性 混凝土板承受混凝土板承受行车荷载行车荷载和和温度梯度温度梯度的作用，要求具有较高的的作用，要求具有较高的抗抗弯拉强度弯拉强度，而抗弯拉强度又是影响混凝土路面，而抗弯拉强度又是影响混凝土路面使用寿命使用寿命的首要因素的首要因素交通交通类类型型特重特重重重中中轻轻抗弯拉抗弯拉强强度度 fcm(MPa)5.05.04.54.5弯拉摸量弯拉摸量Ec（GPa）30302828 影响混凝土抗弯拉强度的主要因素：影响混凝土抗弯拉强度的主要因素：组成材料的质量组成材料的质量和和配合比配合比 承受行车荷载和冷热、干湿气候等因素的重复作用，因此要求承受行车荷载和冷热、干湿气候等因素的重复作用，因此要求混凝土路面具有足够的混凝土路面具有足够的抗疲劳破坏抗疲劳破坏作用，及较高的作用，及较高的耐久性耐久性。较高的水泥含量，较低水灰比，适宜的混合料组成。较高的水泥含量，较低水灰比，适宜的混合料组成。（三）良好的表面功能（三）良好的表面功能 选用优质材料（包括填缝料）进行合理组成设计，使路面具有选用优质材料（包括填缝料）进行合理组成设计，使路面具有足够的抗滑、耐磨、平整性。足够的抗滑、耐磨、平整性。水泥混凝土的基本性能要求新拌混凝土 n工作性 n组分离析性 成型初期混凝土 n离析分层n混凝土的凝结硬化和放热 n早期强度 n早期冻害 n早期收缩 n早期开裂 n早期脱模后的养护与强度发展规律 硬化混凝土的物理力学性能n强度 n脆性 n弹性模量与泊松比 n干缩与徐变 n体积稳定性 n表观密度 n含水率 n热性能 n声学、电学、放射线屏蔽性能 水泥混凝土的基本性能混凝土的耐久性 n抗渗性 n抗冻性与耐低温性 n耐磨蚀性 n耐腐蚀性 n混凝土在土壤中的腐蚀与强度发展规律 道路混凝土的特性：道路混凝土的特性：抗折强度、胀缩性、耐磨性、工作性抗折强度、胀缩性、耐磨性、工作性二、混凝土组成材料的要求二、混凝土组成材料的要求 组成材料有：水泥、细集料（砂）、粗集料（碎石）、水、外组成材料有：水泥、细集料（砂）、粗集料（碎石）、水、外加剂。加剂。（一）水泥（一）水泥（二）细集料（二）细集料（三）粗集料（三）粗集料（四）水（四）水（五）外加剂（五）外加剂（一）水泥（一）水泥 要求：强度高、干缩性小、抗磨性、耐久性好要求：强度高、干缩性小、抗磨性、耐久性好 品种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥品种：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥 标号：特重、重交通不小于标号：特重、重交通不小于525，其余交通不小于，其余交通不小于425 技术品质：技术品质：C3A（铝酸三钙）（铝酸三钙）5 C4AF（铁铝酸四钙）（铁铝酸四钙）18%抗折性能抗折性能 游离氧化钙游离氧化钙1%0.075mm筛余筛余10%初凝初凝1.5h，终凝，终凝10h 水泥胶砂试件水泥胶砂试件28天龄期干缩率不大于天龄期干缩率不大于0.09 砂浆砂浆磨耗率磨耗率1.0（二）细集料（二）细集料 要求：高密度，小比面积，坚硬、洁净要求：高密度，小比面积，坚硬、洁净 河砂、机制砂、沉积砂和山砂河砂、机制砂、沉积砂和山砂 新拌混凝土适宜的工作性，混凝土具有一定的强度、耐久性好，节约新拌混凝土适宜的工作性，混凝土具有一定的强度、耐久性好，节约水泥水泥 1.级配级配级级配分区配分区筛筛孔尺寸（孔尺寸（mm）1052.51.250.630.3150.16通通过过率（）率（）10090-10065-9535-6515-295-200-1010090-10075-10050-9035-598-300-1010090-10085-10075-9060-8415-450-10 区粗砂区粗砂 采用采用型砂时，应采用较型砂时，应采用较区区大的砂率，否则，内摩阻力大，保大的砂率，否则，内摩阻力大，保水差，不易捣实水差，不易捣实 区区_中砂（偏粗细砂），中砂（偏粗细砂），一般用砂一般用砂 区区细砂（偏细中砂）细砂（偏细中砂）采用采用区级配时，应采用较区级配时，应采用较区小的砂率，新拌混凝土粘性大、区小的砂率，新拌混凝土粘性大、细软，易于插捣成型；比表面大，细软，易于插捣成型；比表面大，对工作性影响比较敏感。对工作性影响比较敏感。2.细度模数细度模数 定义：各号筛的累计筛余百分率之和除以定义：各号筛的累计筛余百分率之和除以100。Mf3.13.7粗砂粗砂 Mf2.33.0中砂中砂 Mf1.02.2细砂细砂 Mf0.71.5特细砂特细砂 路用：采用路用：采用Mf2.5以上的砂（中砂粗砂）以上的砂（中砂粗砂）细 度 模 数 只反映颗粒粗细程度，不反映颗粒组成 3.杂质含量杂质含量 包裹集料，妨碍水泥水化，产生不良的化学反应包裹集料，妨碍水泥水化，产生不良的化学反应 项项目目技技术术要求要求级级配配满满足要求足要求含泥量含泥量3%硫化物及硫酸根含量硫化物及硫酸根含量1%有机物含量有机物含量不深于不深于标标准溶液的准溶液的颜颜色色云母含量云母含量2%细集料技术要求细集料技术要求（三）粗集料（三）粗集料 1.技术要求技术要求 粗集料（碎石、砾石）应质地坚硬、耐久、洁净、符合一定级粗集料（碎石、砾石）应质地坚硬、耐久、洁净、符合一定级配。配。项项目目技技术术要求要求石料抗石料抗压压强强度度/混凝土弯拉混凝土弯拉强强度度1.3石料石料强强度度3级级针针片状片状15%硫化物及硫酸根含量硫化物及硫酸根含量1%含泥量含泥量1%磨耗率磨耗率5%针状：矿料长度大于宽度针状：矿料长度大于宽度2.4倍倍 片状：厚度小于平均粒径的片状：厚度小于平均粒径的0.4倍倍 寒冷地区对坚固性有要求寒冷地区对坚固性有要求 在在NaSO4中浸湿和烘干中浸湿和烘干5次循环后重量损失，小于次循环后重量损失，小于5（寒冷地区）或（寒冷地区）或3（严寒地区）（严寒地区）防止碱集料反应防止碱集料反应（石料中）非晶质活性（石料中）非晶质活性SiO2（水泥中）碱性氧化物（水泥中）碱性氧化物（K2O、Na2O）潮湿环境潮湿环境KOHNaOH水解碱硅酸凝胶体碱硅酸凝胶体破坏混凝土吸水膨胀吸水膨胀 含有非晶质含有非晶质SiO2的石料：的石料：蛋白石方石英安山岩硅镁石灰岩等蛋白石方石英安山岩硅镁石灰岩等 集料针片状要求集料针片状要求一一座座桥桥何何以以只只有有二二十十年年寿寿命命？拆拆除除前前的的西西直直门门桥桥 2.级配级配 连续级配连续级配 优点：密实、工作性优良、不离析优点：密实、工作性优良、不离析 间断级配间断级配 优点：水泥用量少优点：水泥用量少 缺点：易离折，强力振捣缺点：易离折，强力振捣级级配配类类型型粒粒级级（mm）筛筛孔尺寸（孔尺寸（mm）40302520151052.5通通过过率（）率（）连连续续5-405-4095-10055-6939-5425-4014-275-150-52.5-302.5-3095-10067-7744-5925-4011-243-110-52.5-202.5-2095-10055-6925-405-150-5间间断断5-4095-10055-6939-5425-4014-2714-270-52.5-302.5-3095-10067-7744-5925-4025-403-110-52.5-202.5-2095-10025-4025-405-150-5（四）水（四）水 一般饮用水一般饮用水不应含有油、碱、盐、有机物等不应含有油、碱、盐、有机物等 非饮用水：非饮用水：硫酸盐含量硫酸盐含量2.7mg/cm3 含盐量含盐量5mg/cm3 PH4 海水禁止使用海水禁止使用（五）外加剂（五）外加剂 1.流变剂流变剂分散剂（减水剂、流化剂）分散剂（减水剂、流化剂）作用作用改善混凝土流变性能改善混凝土流变性能 工作原理：加入流变剂后工作原理：加入流变剂后 工作性相同，水灰比减少工作性相同，水灰比减少 水灰比不变，工作性改善水灰比不变，工作性改善提高：抗冻、抗磨、收缩性提高：抗冻、抗磨、收缩性 一般减水剂：减水率一般减水剂：减水率1020 高效减水剂：减水率高效减水剂：减水率2530 分类：分类：标准型标准型引气型引气型缓凝型缓凝型常用的有：常用的有：木质素减水剂（木质素减水剂（M剂）剂）奈系列减水剂（奈系列减水剂（NF、MF）水溶性树脂水溶性树脂SM 2.缓凝剂缓凝剂 3.引气剂引气剂 粉煤灰混凝土粉煤灰混凝土纯水泥混凝土纯水泥混凝土矿矿物物掺掺合合料料的的影影响响三、接缝材料的要求三、接缝材料的要求 1.接缝板接缝板 接缝板：施工不变形，耐久性好。接缝板：施工不变形，耐久性好。胀缝：下部为接缝板，上部为填缝料胀缝：下部为接缝板，上部为填缝料 接缝板材料：松木板、软木板、橡胶、泡沫树脂接缝板材料：松木板、软木板、橡胶、泡沫树脂标准具有压缩性，弹性标准具有压缩性，弹性混凝土膨胀时，不挤出，收缩时，不产生间隙混凝土膨胀时，不挤出，收缩时，不产生间隙耐腐蚀耐腐蚀 2.填缝料填缝料 填缝料：粘结力强，回弹好填缝料：粘结力强，回弹好 可分为：可分为：加热方施工式加热方施工式常温施工式常温施工式 加热施工式加热施工式 沥青橡胶类、聚氯乙烯胶泥、沥青玛蹄脂沥青橡胶类、聚氯乙烯胶泥、沥青玛蹄脂 常温施工式常温施工式 聚氨脂焦油类乳化沥青橡胶类聚氨脂焦油类乳化沥青橡胶类要求：要求：同板壁粘结力强同板壁粘结力强回弹性好回弹性好不溶于水不溶于水高温不溢高温不溢低温不脆低温不脆四、钢筋四、钢筋 应用：拉杆、传力杆、补强钢筋应用：拉杆、传力杆、补强钢筋 五、混凝土配合比设计五、混凝土配合比设计 板厚的计算板厚的计算以抗弯拉强度为依据以抗弯拉强度为依据 综合考虑综合考虑：设计弯拉强度，耐久性，耐磨性、工作性，经济性：设计弯拉强度，耐久性，耐磨性、工作性，经济性 配合比设计任务：确定配合比设计任务：确定水灰比水灰比、用水量用水量与与砂率砂率 设计步骤：设计步骤：初拟配合比，试拌，考察工作性，调整初拟配合比，试拌，考察工作性，调整强度，耐久性试验强度，耐久性试验调整调整设计配合比设计配合比根据现场条件根据现场条件调整调整施工配合比施工配合比（一）设计方法（一）设计方法 1.确定混凝土的配合比强度确定混凝土的配合比强度fc(MPa)式中：式中：fcm 设计弯拉强度；设计弯拉强度；Ki 提高系数，提高系数，1.101.15。特重特重重重中中轻轻fcm（Mpa）5.05.04.54.5Ec（Gpa）30302828 2.计算灰水比计算灰水比碎石砼：碎石砼：砾石砼：砾石砼：抗弯拉抗弯拉强强度度抗抗压压强强度度3d7d28d3d7d28d5255.16.37.827.535.351.54254.35.57.122.027.541.7式中：式中：fsc水泥胶砂弯拉强度水泥胶砂弯拉强度 W/Cmax 公路、城市、厂矿道路公路、城市、厂矿道路0.5 机场道面、高速公路机场道面、高速公路 0.46 冰冻地区冬季施工冰冻地区冬季施工 0.45重要性提高重要性提高水灰比降低水灰比降低 3.计算用水量（计算用水量（kg/m3）碎石砼：碎石砼：W=104.97+3.09hs+11.27(C/W)+0.61Sr砾石砼：砾石砼：W=86.89+3.70hs+11.24(C/W)+1.00Sr式中：式中：Sr砂率，查表砂率，查表 hs坍落度坍落度cm，13cm水灰比水灰比碎石最大粒径（碎石最大粒径（mm）砾砾石最大粒径（石最大粒径（mm）204020400.429-3427-3225-3124-300.532-3730-3529-3428-33混凝土混合料砂率混凝土混合料砂率Sr范围（范围（%）4.水泥用量水泥用量 5.计算集料用量（绝对体积法）计算集料用量（绝对体积法）一般：一般：C300kg/m3 425#，C=310340kg/m3 525#，C=300330kg/m3式中：式中：w水的密度水的密度(g/cm3)(可取可取1)；c 水泥的密度水泥的密度(g/cm3)(可取可取2.93.1)；s 细集料的饱和面干密度细集料的饱和面干密度(g/cm3)；g粗集料的饱和面干密度粗集料的饱和面干密度(g/cm3)；6.外加剂用量外加剂用量试拌试验确定试拌试验确定 7.调整调整 1）试拌调整（工作性）试拌调整（工作性）若工作性低于要求若工作性低于要求 则水灰比不变，增加水泥浆。则水灰比不变，增加水泥浆。若工作性超过要求若工作性超过要求 则减少水泥浆；或砂率不变，增加砂石用量。则减少水泥浆；或砂率不变，增加砂石用量。砂浆过多时砂浆过多时 则酌量增加石子。则酌量增加石子。砂浆过少时砂浆过少时 则酌量增加砂浆。则酌量增加砂浆。2）强度校核）强度校核 工作性符合要求，增减水泥，捣制工作性符合要求，增减水泥，捣制3组配合比的梁件，养生，试验组配合比的梁件，养生，试验 提高水泥标号；提高水泥标号；减小水灰比；减小水灰比；改善集料级配。改善集料级配。3）实验室配合比计算）实验室配合比计算 符合符合工作性与强度要求后，按实测密度校正计算密度工作性与强度要求后，按实测密度校正计算密度 4）根据集料实际含水量调整配合比）根据集料实际含水量调整配合比 得到施工配合比得到施工配合比滑模摊铺混凝土滑模摊铺混凝土Slipforming Concrete滑模摊铺混凝土滑模摊铺混凝土Slipforming Concrete滑模摊铺混凝土滑模摊铺混凝土Slipforming Concrete