水泥混凝土路面课件.ppt

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1、第十五章水泥混凝土路面Portland Concrete Pavement1.第六节 水泥混凝土的材料设计（自学）主要内容第一节 概 述第二节 水泥混凝土路面的结构要求第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置第四节 其它类型混凝土路面简介第五节 水泥混凝土路面施工2.第一节 概 述1、水泥混凝土路面及其特点1）水泥混凝土路面的定义是指由水泥混凝土面板和基层或底基层所组成的路面，也称刚性路面，包括普通混凝土路面（JPCP）、钢筋混凝土路面（JRCP）、钢纤维混凝土路面（SFCP）、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。2）普通水泥混凝土路面JPCP由普通混凝土面层板和基

2、层或底基层所组成的路面，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。有时也被称为白色路面。3.第一节 概 述The Autobahn 1930sFrom D H ChenFrom D H Chen4.第一节 概 述Concrete/Flexible2%JPCP4%CRCP94%FlexibleFrom D H Chen5.第一节 概 述3）普通混凝土路面的特点（1）强度高（2）稳定性好（3）耐久性好（可以使用2040年或更长）（4）夜间行车效果好（5）使用初期养护费用少，经济效益取决于使用效果6.第一节 概 述4）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

3、高，且沥青路面使用寿命长，因此单位年费用更低）；（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。7.第一节 概 述2、普通水泥混凝土路面的病害类型1）接缝破坏 1）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。2）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。3）错台：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。4）唧泥：汽车行经接缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象。8.第一节 概 述2）面板破

4、坏（断裂）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。3）表面损坏包括起皮、磨损、露骨、磨光等9.第一节 概 述唧泥10.第一节 概 述板块断裂、破碎11.第一节 概 述From D H Chen拱起12.第一节 概 述裂缝挤碎13.第一节 概 述表面剥落14.横向裂缝局部沉陷局部修补 第一节 概 述15.Depth(mm)0200 y=56.571x+198.43400600800y=17.221x+444.481000010 20305.35ksi12.54 ksi第一节 概 述Fro

5、m D H ChenNumber of Blows16.错台 FaultingFrom D H Chen 第一节 概 述17.第一节 概 述From D H Chen错台 Faulting18.第一节 概 述From D H Chen路面错台Faulting19.Lane 2Lane 3Broken#4 Tie BarBase pumped,formingvoid 3 inches deep by 5inches wideYellow represents layer ofclean coarse aggregate leftbehind after pumpingFaultedas much

6、as2 inches5 in.Detail at Faulted Joint3 in.From D H Chen接缝传力杆破坏示意图 第一节 概 述4-in.Core20.第二节 水泥混凝土路面的结构要求1、土基（1）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。21

7、.第二节 水泥混凝土路面的结构要求（2）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。（3）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22.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。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，

8、否则仍会产生唧泥。第二节 水泥混凝土路面的结构要求2、基层（1）基层的作用23.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。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。施工面层施工(如立侧模，运送混凝土混合料等)提供方便第二节 水泥混凝土路面的结构要求（1）基层的作用24.第二节 水泥混凝土路面的结构要求2、基层（2）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

9、因素选用。25.第二节 水泥混凝土路面的结构要求2、基层（3）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26.第二节 水泥混凝土路面的结构要求2、基层（4）基层的设计要求（5）基层的厚度要求27.第二节 水泥混凝土路面的结构要求2、基层（6）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

10、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（98100）。（7）基层的宽度要求28.第二节 水泥混凝土路面的结构要求3、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。29.（1）面层的几种类型有或无传力杆的横缝有拉杆的纵缝钢丝网2、有接缝的钢筋混凝土路面钢筋丝4、预应力混凝土路面3、水泥混凝土面

11、层有或无传力杆的横缝1、有接缝的普通混凝土路面连续配筋3、连续配筋混凝土路面 第二节 水泥混凝土路面的结构要求30.第二节 水泥混凝土路面的结构要求From D H Chen31.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第二节 水泥混凝土路面的结构要求（2）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。（3）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

12、压强度和抗弯拉强度、模量32.第二节 水泥混凝土路面的结构要求4、水泥混凝土路面排水（1）水产生的有害影响使无粘结粒状材料和地基土的强度降低。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。混凝土路面因板底脱空产生错台、开裂和整个路肩破坏。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。水使冻（膨）胀土产生不均匀冻（膨）胀。（2）排水问题的重要性国外的一些对比分析和试验路段观察结果表明，设置完善路面排水设施的路面，其使用寿命要比未设的提高30%（沥青混凝土路面）和50%（水泥混凝土路面）左右。33.第二节 水泥混凝土路面的

13、结构要求4、水泥混凝土路面排水（3）排水设计的原则1）要充分利用有利地形和自然水系，排水沟渠宜短不宜长，就近分流；2）注意与农田水利相配合；3）进行调查研究，全面规划，还应与路基防护加固相配合；4）尽量不破坏天然水系；5）就地取材，讲究经济效益；6）尽量阻止水进入路面结构，并迅速排除路面结构内的水。34.第二节 水泥混凝土路面的结构要求4、水泥混凝土路面排水（4）路面排水系统的组成路面表面排水方式：主要通过设置横坡，迅速排除降雨。行车道路面应设置单向或双向横破，坡度为1%-2%，路肩宜稍大。中央分隔带和路肩排水方式：主要采用设置排水盲沟的方式。路面结构内部排水方式：通过设置排水垫层/基层。35

14、.第二节 水泥混凝土路面的结构要求36.1）路肩铺面结构应具有一定的承载能力,其结构层组合和材料选用应与行车道路面相协调,并保证进入路面结构中的水的排除。2）路肩铺面可选用水泥混凝土面层或沥青面层。3）路肩水泥混凝土面层的厚度通常采用与行车道面层等厚,其基层宜与行车道基层相同。选用薄面层时,其厚度不宜小于150mm,基层应采用开级配粒料。4）路肩沥青面层宜选用密实型沥青混合料，基层可选用无机结合料稳定粒料或级配粒料。行车道路面结构不设内部排水设施时,沥青面层和不透水基层的总厚度不宜超过行车道面层的厚度,基层下应选用透水性粒料填筑。第二节 水泥混凝土路面的结构要求5、路肩37.温度均匀变化时：水

15、平拉伸、或水平压缩温度不均匀变化时：白天，板表面温度高于板底温度，水泥砼板中部有向上隆起的趋势，受阻后，顶面受压、板底受拉；夜晚相反，板边有翘起趋势，顶面受拉、板底受压第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置1、水泥混凝土路面的接缝的设置目的 水泥混凝土硬化过程中的收缩；施工过程应设置横向工作缝和纵向工作缝；混凝土面板的热胀冷缩38.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置2、水泥混凝土路面的横向接缝（1）横向接缝垂直于行车方向的接缝，包括缩缝、胀缝和工作缝缩缝：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

16、折断破坏，同时胀缝也能起到缩缝的作用。施工缝：因施工不连续，暂时停止施工时要设置施工缝。常设置在缩缝、胀缝位置处，必须添加传力钢筋，保证纵向整体性。39.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置（2）横缝的构造与设置 胀缝的构造胀缝是贯通接缝、缝宽达到20mm左右、虽然设置传力杆，但是由于不断的伸长与收缩，再加上荷载的作用，是水泥混凝土最薄弱的环节。目前只在结构物位置设置胀逢，设置胀逢的数量与水泥混凝土路面长度没有关系。40.假缝型假缝+传力杆企口缝+传力杆缩缝间距一般46m，同板长，根据气温状况、地质水文情况选择。如：5m4m的板块，按5m固定间距设置缩缝。第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置 缩缝

17、的构造41.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置 施工缝的构造施工缝一般尽量选择在胀缝、缩缝处设置，构造与重交通的缩缝构造（b）相似，或者选用企口缝。浅槽构造图-施工缝与缩缝42.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置（3）横向接缝的间距按面层类型和厚度选定普通混凝土面层一般4-6m，面板的长宽比不宜超过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6-10m；钢筋混凝土面层一般6-15m43.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置3、水泥混凝土路面的纵向接缝（1）纵缝的构造与设置纵缝：平行于行车方向的接缝，用来控制路面板因翘曲应力与荷载应力共同作用下产生不规则的纵向裂缝。原因：混

18、凝土摊铺机仅能摊铺一个车道宽度，纵缝做成真缝形式（平头缝）混凝土摊铺机全路幅摊铺，摊铺宽度两侧做成真缝；摊铺宽度范围内按照车道宽度设置纵缝，做成假缝或者企口缝；44.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置3、水泥混凝土路面的纵向接缝（2）纵缝的位置根据路面设计宽度，按34.5m设置，一般等间距。一般选择在车道标线处；靠近中央分隔带的内侧车道，路缘带与车道间不另设纵缝；外侧车道，纵缝外移路缘带宽度；（3）拉杆的设置拉杆：指用于纵缝，以保证板块间沿道路横向的联系为主要目的设置的钢筋。一般采用长度50-70cm、直径18-20mm、间距1.0-1.5m螺纹筋。拉杆设置要求：一般纵缝应设拉杆。45.b分别

19、是什么缝？ac 第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置46.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置（4）纵横缝的布置交角：纵缝与横缝一般垂直正交，纵缝两旁的横缝一般成一条直线。在交叉口、匝道位置处，尽量使得纵横缝的夹角为钝角；横缝间距：4-6m（缩缝），我国缩缝间距一般5m；纵缝间距：3-4.5m，我国车道宽3.253.75m，纵缝设置间距?趋势：胀缝少；缩缝间距不等，按4、4.5、5、5.5和6m的顺序设置；横缝与纵缝交成80度左右的斜角。47.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置4、边缘钢筋一般设置在纵向，横向只在胀缝两侧或起终点处设置。采用两根直径12-16mm的钢筋，用直径6mm的钢筋固定，端部

20、应弯起，放置在板厚下1/4-1/3处，并保证离板边缘5cm的净距。48.为什么设在上部？第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置5、角隅钢筋设置在胀缝两侧板的角隅处，采用两根直径12-14mm，长度2.4m的螺纹钢筋，设在板的上部，并离板顶留有5cm以上净距，距板纵、横边缘各10cm。当交叉口或斜桥处，出现板块锐角时，应增加双层补强钢筋网，以直径6mm钢筋，10cm间距斜交平行排列，设在距板顶、底5-7cm处。49.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置6、砼路面与桥梁相接的处理（1）一般桥梁设置桥头搭板，一端放置于桥台上，设置防滑锚固钢筋。（2）斜交桥梁o o o o少三块，并要求渐变板短边不小于5m

21、。长边不大于10m。角隅处要设置钢筋网补强。（3）渐变板和搭板均应按计算配筋量设置钢筋。50.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置6、砼路面与桥梁相接的处理渐变板和搭板51.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置7、水泥砼路面与其它路面相接时的处理一般规定混凝土路面与固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时，可在毗邻构造物的板端部配置双层钢筋网；或端部增加板厚；混凝土路面与桥梁连接，设置610m的过渡板，或设置23道传力杆胀缝；桥头未设置搭板，应设计钢筋混凝土路面。52.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置7、水泥砼路面与其它路面相接时的处理设置胀缝并以混凝土预制块过渡，以混凝土平道牙隔断53.第三节

22、水泥砼路面的接缝构造与布置7、水泥砼路面与其它路面相接时的处理设置水泥混凝土下埋板，其上设置渐变厚度的联结层。尖角不利于施工54.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置7、水泥砼路面与其它路面相接时的处理水泥混凝土路面与沥青混凝土路面相接时的处理55.第三节 水泥砼路面的接缝构造与布置8、水泥砼路面的接缝材料（1）接缝板和填缝料接缝板：耐久性、伸缩弹性（高、低温均佳）；填缝料：要具有良好粘性。（2）接缝板种类木材板、纤维板、泡沫树脂板等。（3）填缝料加热施工类：沥青橡胶类、沥青玛碲脂类；常温施工类：聚氯乙稀胶泥类、自流平硅胶等；56.板长一般10-20m，不超过30m。第四节 其它类型混凝土路面简

23、介1、钢筋混凝土路面 JRCP（1）适用场合：混凝土板块尺寸较大时，或基层易产生不均匀沉降或板下埋有地下设施时。（2）特点：配置纵、横向钢筋网，主要目的是控制裂缝的开展；（3）配筋计算：每延米的配筋量cm2 ：（4）注意点：钢筋最小间距大于最大粒径两倍以上，搭接长度应为直径的24倍以上，钢筋保护层厚度大于5cm；57.第四节 其它类型混凝土路面简介2、配筋计算公式58.第四节 其它类型混凝土路面简介3、钢筋布置要求59.特点：小尺寸（一般小于0.03m2），抗压强度高(60MPa)，在基层上设置3cm左右的整平层，然后进行拼装。优点：便于维修，耐压适用场合：城市道路人行道，停车场、堆场等。第四

24、节 其它类型混凝土路面简介2、装配式混凝土路面（1）混凝土预制块拼接路面 Precast Concrete Pavement特点：以砼预制块拼装而成，不受气候影响，施工进度快，不需特殊养护，易维修，但接缝多，整体性差，易颠簸。适用于城市道路/停车场/堆场，不适于公路。形状：矩形、正方形或六角形，可加预应力。（2）混凝土小块铺砌路面 Concrete Block Pavement60.第四节 其它类型混凝土路面简介3、钢纤维混凝土路面 SFCP（1）特点：混合料中加入1.0-1.2（体积比）的钢纤维，形成混凝土复合材料。（2）优点：抗弯拉、抗压、抗剪强度显著提升，耐磨、抗裂、抗疲劳和抗冻融能力都

25、有提升。（3）注意点：1）钢纤维掺入比例不宜太高，否则施工和易性降低；2）纤维长度不宜太长，否则拌和不匀，过短则强度增长不多，适宜长度25-60mm，直径0.4-0.7mm，长径比50-70；3）拌和加料顺序：砂、碎石、水泥、钢纤维；4）表面钢纤维要拔出；5）按照一般混凝土路面厚度设计方法设计厚度，然后折减61.第四节 其它类型混凝土路面简介4、碾压混凝土路面 Rolling CP（1）特点：通过碾压达到成型的目的，区别于一般的震捣。水泥用量7-8，用水量小，施工速度快，养生时间短。（2）适用：二级及以下公路的面层和高等级公路的基层。其耐磨性差于一般混凝土路面。（3）集料要求：集料最大粒径20

26、mm。5、复合式混凝土路面根据双层混凝土路面上下层板之间结合程度的不同，有结合式、分离式和部分结合式。62.CRCPAC加铺层横向裂缝纵向钢筋，横向裂缝处滑支CRCP基层土基横向钢筋第四节 其它类型混凝土路面简介6、连续配筋水泥砼路面（CRCP）CRCP是指在路面纵向连续配置足够数量的钢筋，以控制混凝土路面板纵向收缩产生裂缝的间距和缝隙大小，从而可在路面纵向不设接缝的混凝土路面。63.连 续 配 筋 混 凝 土 路 面（Continuously ReinforcedConcrete Pavement，简称CRCP）在路面纵向配有足够数量的钢筋，控制混凝土路面板纵向收缩产生的开裂。因此CRCP在

27、施工时完全不设胀、缩缝(施工缝及构造所需的胀缝除外)，形成一条完整而平坦的行车表面，改善了汽车行驶的平稳性，同时也增加了路面板的整体强度。第四节 其它类型混凝土路面简介6、连续配筋水泥砼路面（CRCP）64.第四节 其它类型混凝土路面简介6、连续配筋水泥砼路面（CRCP）65.第四节 其它类型混凝土路面简介6、连续配筋水泥砼路面（CRCP）CRCP具有耐久性好，行车舒适平顺，施工进度快，极少养护的等优点。从长期使用性能来看，CRCP的经济性也很好，现已广泛地应用于高等级公路，机场道面及现有道路的加固。66.（2）配筋设计方法配筋率0.6-0.8%，最小冰冻地区0.7，一般地区0.6；裂缝宽度1

28、mm，一般应控制在0.50.7mm，裂缝间距1.02.5m钢筋应力硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥；水泥的安定性、收缩性对混凝土路面的抗折强度有重大影响，应严格控制氧化镁、三氧化硫含量；2）粗集料粗集料最大粒径：滑模摊铺混凝土路面粗集料最大粒径，碎石定为30mm，砾石为20mm。粗集料强度和压碎值：压碎值一般不应大于12%，最大不应大于20%粗集料外形和级配：粗集料针片状含量不大于10%集料的含土(泥)量和软弱颗粒的影响：土使得抗折强度减小，收缩变大第六节 水泥混凝土的材料设计4、影响水泥砼强度的因素（抗折强度）1）水泥类型及性质90.含泥量的影响：4）单位水泥用量：随着水泥用量的增大，混凝土抗折强

29、度增大。单位水泥用量增大100kg/m3时，抗压强度可提高35%左右，砾石混凝土抗折强度仅增加5%，碎石混凝土增加12%左右。5）水灰比：相同水泥用量时，水灰比增加，抗折强度缓慢下降，抗压强度则下降较快。同时增大单位水泥用量和降低水灰比，抗折强度有较明显的提高。6）含气量：含气量增大，抗压强度线性降低，抗折强度先增大，后减小。抗折强度较高的含气量在2%6%，抗折强度可提高10%15%。第六节 水泥混凝土的材料设计4、影响水泥砼强度的因素（抗折强度）3）细集料：细度模数的影响：随着砂细度模数增加，抗折强度和抗压强度均略有增大。当砂越来越粗时，砂对于嵌锁力的贡献逐渐增强，而嵌锁力提高必然带来抗折强度的增大。91.