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1、水泥混凝土路面的现状与发展交通学院张毅伟一、我国水泥混凝土路面的发展自20世纪80年代至21世纪初开始的研究为我国水泥混凝土路面设计理论、方法及施工技术发展奠定了基础。交通部制定修订颁布了《公路水泥混凝土路面设计规范》、《公路水泥混凝土路面施工技术规范》及有关试验规程,取得了很多发展和进步,主要成就如下。1.1抗滑、低噪声(露石)水泥混凝土路面露石混凝土露石面积在60%以上,其抗滑降噪性能好,所用材料主要有:抗磨光、有棱角、近似立方体、表面粗糙的酸性岩石。用于缓凝,无污染的露石剂。其作用是在施工表面2～3mm延缓凝结,使露石高度在1.5～2.0mm。喷洒露石剂的时间控制40～60
2、min,刷洗时间与环境温度、材料、水灰比有关,常温15～30min。施工工艺首先需要人工,机械刷洗,再进行养生、喷洒层刷洗层等,此种结构的水泥混凝土可以降噪≥3dB(A)。1.2高效预应力混凝土路面研究高效预应力混凝土路面的力学模型,一般简化为有纵向有预应力、普通钢筋、温度应力、板底摩阻力的混凝土板;其有限元模型采用20节点空间等参元。宽度≯2车道,厚度一般为140～240mm。配筋时,预压应力扣除基层摩阻力后来确定预应力配筋。滑动层要设置防水材料、细粒材料、沥青材料,一般不大于20mm。伸缩缝采用钢梁型或毛勒型,采用板端部加厚锚固,采用后张法进行二次张拉。1.3贫混凝土基层路面
3、设计与施工技术贫混凝土按空隙率不同可分为密实贫混凝土和多孔混凝土。贫混凝土是用粗细级配集料与少量水泥(集料质量的7%～10%)和水拌和而成。多孔混凝土是水泥、粗集料和水拌制而成,有时添加少量砂。配合比设计方法主要是,经验公式法、试验法。贫混凝土的物理力学特性主要有如下,7d抗压强度(7～10MPa)、28d弯拉强度(2～3MPa)、弹性模量(18～23GPa)、疲劳特性、收缩性、抗冻性、抗冲刷性等。多孔混凝土排水基层材料组成设计指标为,空隙率(20%～30%)、渗透系数(≥1.05cm/s)、7d抗压强度(重交通3～5MPa,特重交通5～8MPa)。其路用性能:排水性能、强度、弹
4、性模量、疲劳特性、收缩性、抗冻性等都合乎规范要求。贫混凝土基层混凝土路面结构设计主要应用应力分析、结构设计的方法。其施工技术与普通水泥混凝土不同在于需要碾压,然后进行振捣。1.4柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面是为了提高水泥混凝土面层的抗裂性能而设计的。在水泥混凝土中掺入5%～%聚丙烯纤维,以提高水泥混凝土的抗拉性0.10.20能。试验证明柔性纤维混凝土和聚合物混凝土路面的抗压性能增加幅度较小,但其弯拉强度在纤维掺量0.2%时能提高7%～15%;纤维掺量在0.25%,强度可以提高10%～20%。抗疲劳性能也有显著提高。聚合物混凝土材料组成所用的聚合
5、物为复配聚合物乳液,水泥种类为普通硅酸盐425水泥,聚合物和水泥剂量的比值在10%～15%之间。聚合物混凝土物理力学性质如下,抗压强度在20～40MPa之间,弯拉强度在10～15MPa之间,路面结构形式和普通水泥混凝土面层结构相似。聚合物混凝土主要应用于路面、桥面铺装和隧道路面。1.5连续配筋混凝土路面连续配筋混凝土路面设计指标包括极限状态下的,疲劳断裂、冲剪。连续配筋混凝土路面纵向配筋率有如下要求,(1)允许的裂缝间距大于1m;(2)缝隙宽度小于1mm;(3)钢筋屈服强度符合规范。连续配筋混凝土路面需要进行板厚、配筋、端墙的结构设计,其主要的施工技应控制以下几个阶段:①施工准备
6、;②钢筋固定;③混凝土浇筑。其他的主要成果如下,复合式路面设计与施工、旧混凝土路面再生利用、混凝土路面加铺改造技术、混凝土路面断板分析及防治技术、混凝土路面维修养护技术、混凝土路面滑模摊铺技术以及轻集料混凝土路面等。三、水泥混凝土路面病害2.1常见水泥路面病害几十年的运营,水泥路面出现了各种病害,归纳起来主要有:裂缝、沉陷、碎板、板角断裂、唧泥、错台、接缝材料破损等。2.2病害原因(1)水是形成病害的主要原因水泥路面的横缝多采用沥青灌缝,纵缝为施工缝不灌缝,路肩盲沟排水的设施基本没有设置。特别是“先行工程”建设期间,对水泥路面性能认识不足,相当一部分排水设施配套不到位。再加之养护
7、不及时,经过多年的行车作用,路面板块间相互挤压,原路面横缝接缝的填缝料老化剥落破损。路面的雨水通过裂缝接缝渗入基层,造成基层软化;还有可能是低洼地水排不掉,两侧就会产生积水,积水向路基渗透,通过毛细作用逐渐向上,使路基上部土层变湿。在车辆荷载的重复作用下,最终出现基层承载力不足,地基不均匀下沉等病害,产生唧泥将基层细料冲走导致板端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆,乃至断板破碎。(2)车辆超载由于经济的发展,车流量不断增加,特别是市场竞争激烈,运输户对绝大部分的货车进行改装,加高
