第十三章水泥混凝土路面第一節(jié)概述一水泥混凝土路面及其特點二、水泥混凝土路面的特點1.剛度大、承載能力強。2.耐水性、耐高溫性強---穩(wěn)定性好混凝土路面板彈性模量在（2—4）X104MPa之間，瀝青混凝土（0.7-2x104MPa）板底分布荷載小，標準10t軸載下，實測其壓應(yīng)力僅0.03----0.04MPa。對基層的承載力要求相對較低，適應(yīng)在穩(wěn)定基層上的大交通量和重載交通的高速公路、國道、省道、機場、廠礦道路上使用。在土基承載力小的輕交通量的鄉(xiāng)村道路，停車場可直接將水泥混凝土路面鋪筑在土基上。水泥混凝土的耐水性好，能夠較好地使用在降雨量較大的地區(qū)和在短期浸水的過水路面上。水泥混凝土路面耐高溫性強，不會像瀝青路面那樣，在持續(xù)高溫下產(chǎn)生車轍和壅包，進而影響行車質(zhì)量；隔熱性好，適用于多年凍土區(qū)需要保護凍土的道路3.耐久性好:彎拉強度高、疲勞壽命長

4.集料要求低，施工工藝簡單

彎拉強度大于5.5MPa,抗壓強度大于大于35MPa的合格混凝土路面板，能承受500—1000萬次標準軸的作用；混凝土逐年變硬，只有風(fēng)化沒有老化，水泥石的風(fēng)化時間約100年。瀝青路面：高速、一級15；二級12；三級8：四級6水泥混凝土路面：高速公路、一級30；二級20；三四級：20

容易取得;相對高等級瀝青路面其施工工藝較為簡單，更適用于施工力量薄弱的地方道路；除非建造裸石路面，其他對集料要求遠低于瀝青混合料。6.經(jīng)濟性好

5.環(huán)保；耐油、耐酸堿腐蝕性強

與瀝青路面相比，對地下水和周圍環(huán)境無污染

運營油耗低、經(jīng)濟性好不需要克服柔性路面的較大的彎沉盆，同等速率、同等距離、同平整度，節(jié)油15％—20％，剛性路面的運營經(jīng)濟性優(yōu)于瀝青路面缺點：（1）舒適性較低：同等平整度的瀝青路面比較。有接縫，顛簸、噪音大、眩光疲勞。（2）對基層的抗沖刷性要求高：接縫進水（3）不適應(yīng)較大沉降差：不適用于路基變形大、不均勻沉降的軟基，山區(qū)添挖交界頻繁、長期浸水路基，要求更加穩(wěn)定的路基和基層支撐條件；（4）對超載和脫空相當敏感：普通水泥混凝土路面在超載條件下對板厚設(shè)計不足、材料強度不高或不均勻、結(jié)構(gòu)內(nèi)滲透排水不暢、施工質(zhì)量不高、基層淘刷和基礎(chǔ)支撐不穩(wěn)定等很敏感，超載運行對水泥路面極為不利，極其容易引起斷板、斷邊、斷角等結(jié)構(gòu)破壞。（5）開放交通遲，維修難度大三、水泥路面發(fā)展1.1824年，英國工匠leads和J.Aspdin取得波特蘭水泥（portlandcement）硅酸鹽類水泥發(fā)明專利；2.1865年，英國修筑第一條水泥路面；3.1933年，德國建成世界第一條高速公路，采用水泥混凝土路面。4.1928年，中國采用日本水泥在浙江奉化市溪口鎮(zhèn),修筑第一條水泥路面；5.我國第一高速水泥路面哈爾濱-大慶高速。國外：美國，60年代之前，占鋪面的20％，80年代末，占鋪面的53%英國，占鋪面的22％；日、加、德、比利時約占鋪面的10％國內(nèi)：1/5-1/4趨勢：1隨著重載交通，超載的發(fā)展，修筑高承載力，長壽命的路面結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟和技術(shù)上更適應(yīng)這種要求。2.世界性的石油短缺和環(huán)保的要求將決定水泥路面的前途比瀝青路面更廣。3.我國應(yīng)該貫徹“因地制宜、黑白并舉”的方針四、普通水泥混凝土路面的病害類型第二節(jié)水泥混凝土路面構(gòu)造與力學(xué)特征一土基和基層5、接縫的構(gòu)造與布置五、砼路面與橋梁相接的處理水泥砼路面與其它路面相接時的處理第三節(jié)水泥混凝土路面的材料及配合比5、水泥砼路面的接縫材料水泥混凝土路面的配合比3.配合比設(shè)計方法第四節(jié)彈性層狀體系理論

瀝青路面結(jié)構(gòu)從上到下依次為面層、基層、底基層、墊層和土基，可以看成是支承在土基上面的多層結(jié)構(gòu)體系。從材料性質(zhì)方面看，瀝青材料在高溫時是一種典型的粘－彈－塑性材料，許多基層材料（級配碎石、無機結(jié)合料穩(wěn)定類等）、土基具有明顯的非線性性質(zhì)。汽車荷載的接地形狀近似橢圓，印跡上的壓力分布并非均勻。如果嚴格按照材料的性質(zhì)和荷載情況建立計算模型，計算過程會相當復(fù)雜，甚至根本不能得到理論計算結(jié)果。所以在對道路結(jié)構(gòu)進行理論分析時，一般都把它看作彈性層狀體系，汽車荷載接地形狀近似為圓形。第四節(jié)彈性層狀體系理論彈性層狀體系按軸對稱求解時，單元體應(yīng)力分布情況

第五節(jié)瀝青路面設(shè)計

路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計：根據(jù)道路的交通等級、沿線地區(qū)的氣象、水文和地質(zhì)條件，合理選擇與安排路面結(jié)構(gòu)各個層次（面層耐用、基層堅實、墊層有效），確保在設(shè)計使用期內(nèi)，承受行車荷載與自然因素的共同作用下，充分發(fā)揮各結(jié)構(gòu)層的最大效能，使整個路面結(jié)構(gòu)滿足技術(shù)經(jīng)濟合理的要求。

根據(jù)《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD50-2017)，瀝青路面設(shè)計采用雙圓垂直均布荷載下的多層彈性連續(xù)體系理論，主要控制設(shè)計使用年限內(nèi)的瀝青混合料層永久變形、路基永久變形，對季節(jié)性凍土地區(qū)應(yīng)增加瀝青面層低溫開裂驗算和防凍厚度驗算。我國《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》(CJJ37)針對面層表層增加了剪應(yīng)力指標。路面結(jié)構(gòu)組合及各結(jié)構(gòu)層厚度設(shè)計應(yīng)使得路面結(jié)構(gòu)的各項指標滿足設(shè)計指標的極限標準。瀝青路面設(shè)計的內(nèi)容1．交通量的調(diào)查、收集、實測、分析與預(yù)測。2.當?shù)貧夂颉⑺?、地質(zhì)資料的收集。3.路基的填挖、干濕狀況、實驗論證確定路基回彈模量。4.路用各種材料的調(diào)查、取樣實驗選定路面各結(jié)構(gòu)層的材料。5.混合料的配合比設(shè)計，測試、確定材料設(shè)計參數(shù)。6.路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計與厚度計算。7.路面排水系統(tǒng)設(shè)計和其他路面工程設(shè)計。8.路面結(jié)構(gòu)方案的技術(shù)經(jīng)濟綜合比較，提出推薦方案。

瀝青路面設(shè)計分為：初步設(shè)計階段和施工圖設(shè)計階段。重點是路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計與厚度計算。二、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則三、瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方法種類瀝青路面厚度設(shè)計的基本過程

我國《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD50-2017)規(guī)定路面結(jié)構(gòu)驗算時應(yīng)根據(jù)路面結(jié)構(gòu)組合，參照表6.2.1選擇設(shè)計指標。選擇單軸-雙輪100kN作為標準軸載，基于雙圓均布垂直荷載作用下的彈性層狀連續(xù)體系理論，各設(shè)計指標應(yīng)選用表6.2.2規(guī)定的豎向位置處的力學(xué)響應(yīng)，并按圖6.2.2所示計算點位置，選取A,B,C和D四點位置計算的最大力學(xué)響應(yīng)量。根據(jù)彈性層狀體系理論計算瀝青混合料層層底拉應(yīng)變、無機結(jié)合料穩(wěn)定層層底拉應(yīng)力、瀝青混合料層豎向壓應(yīng)力和路基頂面豎向壓應(yīng)變

實際道路上行駛的車輛類型較多，軸重也差別很大。為了設(shè)計的方便必需選擇一種車型和軸重作為道路設(shè)計的標準，其它車輛則按一定的要求轉(zhuǎn)化為標準軸載?？紤]到我國公路運輸?shù)奶攸c，我國路面設(shè)計以雙輪組單軸載100kN為標準軸載，以BZZ-100表示。（1）水平一采用稱重設(shè)備連續(xù)采集設(shè)計車道上車輛類型、軸型組成和軸重數(shù)據(jù)，按下列步驟分析各類車輛當量換算系數(shù)：（2）水平二和水平三

確定各類車輛的當量設(shè)計軸載換算系數(shù)，式中由非滿載車和滿載車的比例計算當量設(shè)計軸載換算系數(shù)，水平二時取當?shù)亟?jīng)驗值，水平三時取《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》（JTGD50-2017）附錄A交通荷載參數(shù)分析中表所列全國經(jīng)驗值。（3）當量設(shè)計軸載累計作用次數(shù)根據(jù)前述確定的車輛當量設(shè)計軸載換算系數(shù)，結(jié)合交通量調(diào)查數(shù)據(jù)，按下確定初始年設(shè)計車道日平均當量軸次。根據(jù)初始年設(shè)計車道日平均當量軸次、設(shè)計使用年限等，計算設(shè)計車道上的當量設(shè)計軸載累計作用次數(shù)

交通荷載分級

由于不同等級的道路承受不同的交通荷載作用，為了判別道路承受荷載的輕重，《公路瀝青路面設(shè)計規(guī)范》(JTGD50)進行了交通荷載等級的劃分。

瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計采用多項設(shè)計指標，不同設(shè)計指標分別采用不同的軸載換算參數(shù)，從而對應(yīng)不同的當量設(shè)計軸載累計作用次數(shù)。如采用當量設(shè)計軸載累計作用次數(shù)劃分交通荷載等級，需針對各設(shè)計指標分別提出劃分標準，應(yīng)用不便。此外，不同等級公路設(shè)計使用年限不同，日平均交通量無法反映設(shè)計使用年限內(nèi)累計交通量。因此，瀝青路面以設(shè)計使用年限內(nèi)累計大型客車和貨車交通量之和劃分交通荷載等級。第六節(jié)瀝青路面的施工與質(zhì)量控制一、瀝青表面處治路面的施工1．施工條件：干燥、較熱季節(jié)；雨季及最高溫度低于15℃到前半個月。2.礦料：其最大粒徑應(yīng)與所處治的層次厚度相當。礦料的最大與最小粒徑比例應(yīng)不大于2，介于兩個篩孔之間顆粒的含量應(yīng)不少于70%～80%3.工序：

1）備料：

2）清理基層及放樣：基層清掃干凈、干燥；修補、整平。3）澆灑瀝青透層：4）灑布第一次瀝青：灑布均勻，不應(yīng)有空白、集聚。5）鋪撒第一層礦料：盡快撒布集料；均勻，無重疊、漏空、及時找補、6）碾壓：及時；路邊到路中心；輪跡重疊。7）灑布第二次瀝青；8）鋪撒第二層礦料；9）碾壓；10）初期養(yǎng)護。二、瀝青貫入式路面的施工

1．施工條件：干燥、較熱季節(jié)；雨季及最高溫度低于15℃到前半個月。

2.礦料：有棱角、嵌擠性好的堅硬石料。符合規(guī)范要求。3.工序：

1）整修和清掃基層；

2）澆灑透層或粘層瀝青；

3）鋪