水泥溷凝土路面面层施工技术.ppt

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1、第二章 水泥混凝土路面面层施工技术,一、水泥混凝土路面的类型和特点定义:采用水泥混凝土作为面层材料的一种路面。水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、使用寿命长、日常养护费用少等优点，是高等级、重交通公路路面的主要类型之一。2.类型:（1）素混凝土（2）钢筋混凝土（3）连续配筋混凝土（4）预应力混凝土（5）装配式混凝土（6）钢纤维混凝土,（1）刚度大、强度高、板体性好。因而具有较高的承载能力和扩散荷载的能力。（2）稳定性好 水泥混凝土的水稳定性和温度稳定性均优于沥青混凝土，而且其强度能随时间而增长，不存在沥青路面的“老化”现象。（3）耐久性好 由于水泥混凝土路面强度和稳定性好，抗磨耗能力强，所

2、以耐疲劳特性好。在保证设计和施工质量的情况下，可使用2040年以上，而且它能通行包括履带式车辆在内的各种运输工具。,目前采用最广泛的是就地浇筑的素混凝土路面，即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。与其他类型路面相比，水泥混凝土路面具有以下优点：,（4）抗侵蚀能力强 水泥混凝土对多数化学物质不敏感，有较强的抗侵蚀能力。（5）养护费用少 在正常没计、施工和养护条件下，水泥混凝土路面的养护工作量和养护费用约为沥青混凝土的1/31/4。（6）抗滑性能好 水泥混凝土路面表面粗糙度好，能保持车辆有较高的安全行驶速度，特别在下雨时虽然路面潮湿，仍能保持较高的粗糙度而使车辆不滑行，从而提

3、高车辆行驶的稳定性。（7）有利于夜间行车 水泥混凝土路面色泽鲜明，能见度好，对夜间行车有利。,（1）接缝多 接缝是水泥混凝土路面的薄弱处，一方面增加了施工和养护的复杂性，另一方面在施工和养护不当时易导致唧泥、错台和断裂等现象。（2）对超载敏感 水泥混凝土是脆性材料，一旦作用荷载超出了混凝土的极限强度，混凝土板便会出现断裂。（3）不能立即开放交通 除碾压混凝土外，其它水泥混凝土路面需要一定的养生期，以获得足够的强度增长。,同样，水泥混凝土里面也有很多缺点：,（4）修复困难 水泥混凝土路面出现损坏后，修补工作较沥青混凝土路面困难，且影响交通，修补后路面质量不如原来的整体强度高。（5）噪声大 混凝土

4、路面使用的中后期，由于接缝变形(缝隙增大、错台等)而使平整度降低，车辆行驶时的噪声较大。（6）对水泥和水需求量大，总体污染较大（水泥生产过程）。,同样，水泥混凝土里面也有很多缺点：,1、普通混凝土路面除接缝区和局部范围（边缘和角隅）外不配置钢筋的混凝土路面。优点：1)强度；2)稳定性好；3)耐久性好；4)有利于夜间行车。缺点：1)水泥和水的用量大；2)有接缝；增加施工和养护的复杂性；容易引起行车跳动，影响行车的舒适性；是路面的薄弱点，容易引起路面板边和板角处破坏；3)开放交通较迟；4)修复困难。,2、钢筋混凝土路面 为防止可能产生的裂缝缝隙张开，板内配置有纵、横向钢筋（或钢丝）网的混凝土路面

5、适用于：1)混凝土平面尺寸较大 2)路基或基层有可能产生不均匀沉陷 3)板下埋有地下设施（涵洞等）,普通混凝土路面,连续配筋混凝土路面,3、连续配筋混凝土路面 除在邻近构造物处或与其它路面交接处设置胀缝，以及视施工需要设置施工缝外，在路段长度范围内不设横缝，而配置纵向连续钢筋和横向钢筋的混凝土面层。适用于：高速公路、一级公路和机场混凝土路面。4、装配式混凝土路面 在工厂中把混凝土预制成板块，然后运至工地现场装配而成的混凝土路面。适用于：城市道路、厂矿道路、大型基建场地、停车站场和软弱土基上。,5、组合式（双层式）混凝土路面 铺筑两层混凝土板的路面结构 适用于：在缺乏品质良好的材料时，下层用当地

6、品质较差的材料修筑板，上层用好的材料铺筑板，以降低造价 在改建旧混凝土路面时 根据板之间的结合程度分类：结合式：上下混凝土板牢固结合，成为整体 分离式：上下混凝土板之间铺以厚12cm的隔离层 部分结合式：在旧混凝土面层（清理）上直接铺筑的水泥混凝土板，接缝应对齐但形式可以不同,6、纤维混凝土路面 在混凝土中掺入一些低碳钢、不锈钢纤维或其它纤维（如塑料纤维、纤维网等），即成为一种均匀而多向配筋的混凝土路面 7、碾压混凝土路面 一种含水率低，通过碾压施工工艺达到高密度、高强度的水泥混凝土路面,二、混凝土路面对路基和基层的要求 1、路基 通过刚性面层和基层传到土基的压力很小，一般不超过0.05MPa

7、。土基坚实、稳定、其压实度、平整度和路基断面几何尺寸。路基一般要求，干燥或中湿。良好的排水性能，对于湿软地基，需要采用加固措施。加设垫层，以缓和可能产生的不均匀变形对面层的不利影响。2、基层 防唧泥、冰冻。减小路基顶面的压应力，并缓和路基不均匀变形对面层的影响。防水（如图）为面层施工提供方便（立侧模，运送混凝土混合料）。提高路面结构的承载能力，延长路面的使用寿命。,要求：足够的强度和稳定性，以及整体性好，透水性小 基层断面正确和表面平整 常采用石灰粉煤灰稳定碎石、级配碎石、工业废渣类和水泥稳定砂砾等半刚性基层3、垫层 常用砂砾或炉渣等材料，垫层施工前，应处理好路基病害。,三、对水泥混凝土的基本

8、要求 1、工作性（施工和易性）2、强度和变形 3、耐久性,四、混凝土面板,水泥混凝土面层直接承受行车荷载的作用和环境因素的影响，应具有较高的抗弯拉强度和耐久性以及良好的表面特性（耐磨、抗滑、平整、低噪音等）混凝土面板的断面形式 1)厚边中薄式 符合受力特性（从理论计算，轮载作用在板中部时产生的最大应力约为轮载作用于板边部时的2/3）；但不方便施工，而且厚度变化转折处易引起板的断裂（应力集中）。2)等边厚式 板的厚度采用板边的计算厚度，混凝土用量大。3)等中厚式 板的厚度采用板中的计算厚度。板边的强度不足，应在最外两侧板边部配置钢筋予以加固,五、排水要求 边缘排水系统 1)定义：由沿路面边缘设置

9、的透水性填料集水沟，纵向排水沟，横向出水管和过滤织物组成的排水系统 2)构造：纵向集水沟、横向出水管、过滤织物 排水基层的排水系统 1)定义：直接在面层下设置透水性排水基层，在边缘设置纵向集水沟和排水管以及横向出水管所组成的排水系统 2)适用条件:新建路面中采用 3)尺寸:管的直径一般为7-15cm，按水力计算确定,水泥混凝土路面日常养护应做好预防性、经常性养护。水泥混凝土路面保持路容整洁。水泥混凝土路面保养的重点在接缝。,六、水泥混凝土路面破坏形式,1）接缝破坏,挤碎：横向接缝（主要是胀缝）两侧数十厘米宽度内，板的伸长受阻，板发生剪切挤碎。拱起：混凝土面板在受膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板向

10、上拱起，表现为纵向压曲失稳。错台：横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。唧泥：汽车行经接缝时，缝内喷溅出泥浆的现象。,2）面板破坏（断裂）表现为面板的断裂和裂缝，主要是由于面板所受内应力超过了混凝土的强度而出现的横向、纵向或板角的断裂和裂缝。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。,唧泥,板块断裂、破碎,拱起,裂缝挤碎,表面剥落,局部沉陷,横向裂缝,错台,七、路段交通事故分析,对于常见的路段交通事故，我们应从哪些方面进行分析？1、道路线形（曲线半径、纵坡、缓和曲线）2、道路结构（结构形式、路面类型、抗滑能力）3、气候条件（雾、雨、雪、结冰）4、路

11、面破坏（沉陷、泛油等）5、人为因素（醉酒、生病、驾驶水平低等）6、交通管制 7、其他因素,第一节 水泥混凝土路面施工机械简介,一、施工准备工作 1、选择拌和场地和运输工具拌和场地首先考虑使混合料的运送距离最短，同时还应接近水源和电源，还要有足够的面积。2、进行材料实验和混凝土配合比设计（以弯拉强度为指标）。3、基层是检查与修整，基层的宽度、路拱与标高、表面平整度和压实度，均应检查是否符合要求。混凝土摊铺前，基层表面应洒水湿润，以免产生细裂缝。,二、施工机械 常用的有：滑模摊铺机、轨道摊铺机、碾压摊铺机、三辊轴摊铺机、小型（手工）摊铺机,滑模摊铺,三辊轴摊铺机,三辊轴,1、安装模板摊铺混凝土前，

12、先安装两侧模板。机械摊铺混凝土时，轨道和模板的安装精度直接影响轨道式摊铺机的施工质量和施工进度，安装前应对轨道和模板的有关质量指标进行检查和校正，要用挂线法将铺筑线型和高程固定下来。施工时必须经常校验模板的平面位置和高程，模板内侧应涂刷肥皂液、废机油或其它润滑剂，以利于拆模。,2、设置传力杆两侧模板安装好后，就在需要设置传力杆的胀缝或缩缝位置设置传力杆。连续浇筑时，一般在嵌缝板上预留圆孔以便传力杆穿过，嵌缝板上设木制或铁制压缝板条，其旁再放一块胀缝模板，按传力杆位置和间距，在胀缝模板下部挖成倒U形槽，使传力杆由此通过。传力杆两端固定在钢筋支架上，支架脚插入基层内。,对于不连续浇筑的混凝土板在施

13、工结束时设置的胀缝，宜在端模板外侧增设定位模板，板上同样按传力杆间距及杆径钻成孔眼，将传力杆穿过端模板孔眼并直至外侧定位模板孔眼。两模板间可按传力杆一半长度的横木固定。,第二节 水泥混凝土路面面层铺筑,一、水泥混凝土生产工艺二、水泥混凝土运输三、水泥混凝土摊铺工艺,一、水泥混凝土生产工艺,水泥混凝土是用水泥、水、砂子和石子四种材料按照适当的比例配合，并将其搅拌均匀，然后浇到模型内加以捣固密实，经过一段养护时间后，并凝固硬化为混凝土的结构物。新搅拌的、尚未凝固的混凝土称为混凝土拌和料或混凝土熟料。用于生产搅拌混凝土拌和料（混凝土熟料）的机械称为水泥混凝土搅拌机械。,按工艺布置形式分为一阶式和二阶

14、式。一阶式搅拌楼的砂、石、水泥等材料可以一次就提升到搅拌楼的最高层，然后按工艺流程进行，主要适用于大型永久性搅拌楼（站）。二阶式搅拌楼的砂、石、水泥等材料则分两次提升，第一次将材料提升至贮料斗，经配料后，再将材料提升并卸入搅拌机，主要适用于中小型搅拌楼（站）。,一阶式搅拌楼工艺流程,一阶式搅拌楼结构形式,二阶式搅拌楼工艺流程,二阶式搅拌楼结构形式,控制系统,二、水泥混凝土运输,1、功用：将已经搅拌好的混凝土运输到施工现场，并防止混凝土离析或板结。分类：湿式输送 半干式输送 干式输送,2、设备种类；按输送终点不同分为：混凝土搅拌运输车送到现场；混凝土泵（或泵车）输送到施工部位；混凝土搅拌输送车结

15、构相对较简单，解决了一个长途运输不板结的问题。而混凝土泵则是一种较新的技术。国际上以美国大象技术最先进，国内也有相应的产品，如三一、中联等。,3、混凝土泵（泵车）,功用：将水泥混凝土输送到施工部位。国内三一的混凝土泵泵送高度已达到483米，该记录已进入世界混凝土泵泵送高度三甲行列。该设备的核心是混凝土泵。如果泵和输送臂安装在无动力的拖车上就成为拖式混凝土泵车；如果装在牵引车底盘上则成为自行式混凝土泵车；如果将混凝土泵和搅拌装置都装在一个牵引车底盘上则成为混凝土搅拌输送泵车。,组成：混凝土泵送机构、混凝土分配阀、折叠式布料杆,泵送机构1-结合块；2-活塞；3-混凝土泵缸；4-吸入导管；5-摆动管

16、阀；6-料斗格；7-料斗；8-搅拌机构；9-摆动缸；10-活塞杆；11-液压缸,泵工作原理图,混凝土S管分配阀,三、水泥混凝土摊铺施工工艺,1、功用 水泥混凝土摊铺机是一种将水泥混凝土均匀地摊铺在路基上，经过振捣和整形，完成铺筑水泥混凝土路面的机械。2、分类 水泥混凝土摊铺机按其性能和施工方式，可分为轨模式和滑模式两种类型。轨模式水泥混凝土摊铺机又称“摊铺列车”。它由布料机、振捣机和抹光机组成。它们一起在铺设的两根轨道上行驶，轨道兼作边模，故称为轨模式。,3、轨模式施工工艺 首先，架设好轨模，运料车将水泥混合料倾倒在模板内的地面上，由布料机摊铺到路基的各个位置上，然后通过预整平振捣机组进行振实

17、，再由搓动式抹光机抹平。在混凝土硬化期间保留轨道边模不拆，以防路边塌落，待硬化后，再拆模板，作为铺筑下一段路面用。这种工艺安装、拆卸模板费工、费时，且需大量模板才能保证作业所需，作业效率和经济效益较滑模式摊铺机低。,轨模安装：轨道式摊铺机施工的整套机械在轨道上移动推进，是以轨道为基准控制路面高程。由于轨道和模板同步安装，统一调整定位，将轨道固定在模板上，既作为水泥混凝土路面的侧模，也是每节轨道的固定基准座。,轨模式施工工艺流程,施工机械的选型配套,滑模式摊铺机是一台整机。在机架两侧装有长模板，模板随机械滑行的同时对水泥混凝土进行连续摊铺，并进行振实、整形。依靠装在机器上的模板，就能按要求的路面

18、宽度挤压成形。由于这种机械集摊铺、振实、修整于一体，结构紧凑，操作集中方便，可实现自动控制，节省人力物力，加快施工进度，提高经济效益。,4、滑模摊铺施工,国内外产品：CMI、COMACO、Wirtgen,滑模摊铺路面,滑模摊铺路缘石,滑模摊铺水渠,滑模摊铺机构造与工作原理,工艺流程,混凝土的运输和初步整平,拉杆布置,螺旋布料器与传统的布料器相似，表面经过特殊硬化处理，因此比较耐用。当加宽摊铺机的宽度时，螺旋布料机可根据实际摊铺需要而加长，加长节有三种规格：1m、0.5m、0.25m。由螺栓联接，拆装比较方便。两个液压马达分别驱动左、右摊铺螺旋正、反转，左、右方同向或异向可随意选择，因此可以实现

19、从中间向两边分料，也可以从两边向中间集料，以及从一边向另一边移料。,虚方控制板是用来控制混凝土进入成型模板的数量，进料过多或过少都不好，都会直接影响到摊铺质量。进料过多，水泥砂浆停留在振动框里、难以进入成型模板内，影响表面光滑；进料过少，摊铺厚度得不到保证。虚方控制板由三个液压缸控制，该板可以整体式升降，最大升降高度为200mm。也可以单独左边、右边或中间升降。升降多少由左边、中间和右边的刻度尺上直接显示出来，驾驶员可以根据振动框内混凝土砂浆的多少来调整虚方控制板的高低，实践证明调整到高于成型模板100mm时效果较为理想。,振动棒是水平振动器，由单独的液压回路控制。液压振动棒可变频。独立控制，

20、深度位置可调。每台机器上液压振动棒的数量，标准宽度上设计为15个振动棒，但设置有20条油路，可以随着摊铺宽度的拓宽相应增加液压振动棒的数量，以满足施工要求。振动棒由于采用液压传动，可以实现无级变频，这一点是非常重要的。对不同性质的湿凝土(如不同的坍落度)，使混凝土充分液化的最佳振动频率也不同，因为材料、级配、水灰比、坍落度及设计上的要求是经常变化的、因此也要求频率可调、以达到最佳效果，使混凝土在最短时间内即达到充分液化状态，使路面施工质量达到最佳。,振动棒最高频率为183Hz，为便于使用，振动棒除设总开关用来控制起振和停振外，每个振动棒还设有手动旋钮开关，手动旋钮的盖上标有011个数字，每档相

21、差17Hz、顺时针旋转是关，逆时针旋转是由小至最大值。根据现场混凝土提浆的具体情况，可随时改变一个或多个振动棒的频率，以满足施工的要求。施工实践证明，振动棒频率偏高为好，不要低于117Hz。,传力杆布置,传力杆由摊铺机自动插入混凝土板中。它们可以在板中传递荷载。这样可以消除旧路面上的巨大噪声。,振动过的混凝土、经过捣实板捣实，把表面上的粗料压入混凝土之中，然后进入成型模板，达到表面光滑。捣实板是由多节组成，多根垂杆悬挂，由液压马达带动一个偏心轮作回旋运动，经拐臂带动捣实板作上下运动，动力源是液压马达。捣实板的长度及运动频率是可以调整的。捣实频率由捣实总开关加以控制，可以任0一2Hz内变化，摆幅

22、是机械调整，分为13、19、25mm三个行程，均可根据施工要求来进行选择。捣实板的高低调整为机械式，实践证明，捣实板工作高度比成型模板低8-12mm为宜。,捣实板结构,经过捣实后的混凝土进入成型模板，使路面板挤压成型。成型模板是由多单元组成，纵向长度为1372mm、根据施工要求可组合成不同的摊铺宽度。成型模板可以根据施工要求调整成喇叭口状截面，或调整仰角及路拱等。,在成型模板后端，有一块钢性结构的弹性悬挂浮动模板，模板纵向长约为900mm、它用来对路面进行第二次平整。它以较小的变形在混凝土表面上进行修整，起抹光作用。要注意弹性联接处，不能把悬挂弹簧锁得太紧，否则影响其浮动功能。,拖布装在浮动模

23、板后面，主要作用是消除气泡及形成路表面的粗糙度。拖布块长度不宜过长，实践证明，与混凝土路面接触在1m内效果最好。要注意每次工作开始前，应把拖布湿润透，工作完毕后要清洗拖布，防止凝结小水泥点破坏路面的平整度。,表面有粗麻布拖过以形成宏观纹理。宏观和细观纹理可以增加抗滑性能，从而提高安全性。,拉毛,切缝,传力杆植入机,多锤头破碎机,第三节 水泥混凝土路面接缝施工 设置接缝的目的 1)减少由于伸缩和翘曲变形受到约束而产生的应力 2)满足混凝土铺筑的要求 按布置方向分为 1)纵缝：与行车方向平行的接缝 2)横缝：与行车方向垂直的接缝,纵缝,横缝,按作用的不同分为 1.缩缝:保证混凝土板因温度和湿度的降

24、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 作用:控制混凝土的收缩应力和翘曲应力 按设置位置分为 1)横向缩缝：通常垂直与路中线，等间距布置 2)纵向缩缝：在混凝土一次铺筑宽度大于4.5m时设置，接缝平行于路中线 按设置方式分为 假缝：设置在纵缝和横缝位置，在混凝土表层做一槽口，待槽口下的混凝土断裂后，依靠断裂面处集料的嵌锁作用传递荷载,设传力杆假缝：设置在横缝位置，是在假缝内设置不妨碍混凝土板收缩位移的传力杆（圆型光面钢筋），依靠传力杆传递荷载 设拉杆假缝：设置在纵缝位置，在假缝内设置拉杆（螺纹钢筋），以防止两侧混凝土板分开,假缝,设传力杆假缝(横缝),设拉杆假缝(纵缝),h,h/

25、2,h/2,38mm,填缝料,(1/41/5)h,传力杆,防锈涂料,(1/32/5)h,拉杆,接缝的槽口施工方法 1)切缝（锯缝）：在硬化混凝土中锯切方式 2)压缝：在新鲜混凝土中压入的方式 槽口的构造形状 窄而深的形式 加宽上部槽口，形成下窄上宽（深宽度比在1.53.0）的断面,缩缝内传力杆的基本要求 不妨碍混凝土板的收缩 不产生锈蚀 传力杆采用光面钢筋，要求见规范 传力杆布置在板的中部 设拉杆的纵向缩缝的基本要求 槽口的深度应大些（由于拉杆的锚固作用）拉杆采用螺纹钢筋，尺寸和布置间距，应根据设拉杆接缝到自由边或者允许发生的位移的接缝之间的距离而定,2.胀缝 保证板在温度升高时能部分伸张，从

26、而避免产生路面板在热天的拱胀和折断破坏，同时起缩缝的作用 设置目的 使混凝土板有膨胀的余地，从而避免产生过大的热压应力 设置位置要求 缩缝间距小和混凝土浇筑时的气温较高时，仅需在遇到固定结构物和不对称交叉口处设置,胀缝的构造形式 传力杆式胀缝的构造：用平缝形式，下部设接缝板，上部为填缝料，并设置传力杆 垫枕式胀缝的构造：用平缝形式，下部设接缝板，上部为填缝料，不设传力杆，采用枕垫形式,传力杆式胀缝,h,h/2,h/2,25mm,枕垫式胀缝,填缝料,填缝板,枕板,3040,套筒,胀缝,1）混凝土不连续浇注时设置的胀缝,2）混凝土板连续浇筑时设置的胀缝,3.施工缝 每天工作结束或因临时原因而中断施

27、工时，需设置横向施工缝，混凝土一次铺筑宽度小于路面宽度时，需要设置纵向施工缝 横向施工缝应尽量做到胀缝处，如不可能，也应做至缩缝处 横向施工缝形式 有传力杆的平头接缝、有拉杆的企口接缝（保证缝隙不张开）和无拉杆的企口缝,纵向施工缝形式 有拉杆的平头接缝、有拉杆的企口接缝（保证缝隙不张开）和无拉杆的企口缝,纵向施工缝,h,h/2,h/2,38mm,3040mm,拉杆,横向施工缝,传力杆,防锈涂料,(1/41/5)h,纵向企口缝,h,h/2,h/2,拉杆,(1/41/5)h,1:4,传力杆钢筋布置,纵缝拉杆钢筋布置,4.填封（缝）料 类型：热灌的橡胶沥青类、常温施工的聚氨脂焦油类、有机硅树脂、预制压缩性嵌条等类型 5.补强钢筋 设置补强钢筋的情况 采用板中计算厚度的等厚式板 混凝土板纵横向自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性变形时 补强钢筋的类型 边缘钢筋 角隅钢筋 混凝土与桥梁相接处，宜设置钢筋混凝土搭板。斜交时应设置渐变板,钢筋将相邻车道紧密联系起来。采用传力筋可以避免平行车道的分离。,传力筋由摊铺机自动插入混凝土板中。它们可以在板中传递荷载。这样可以消除旧路面上的巨大噪声。,旧水泥混凝土路面碎石化改造技术及施工方案,