1、1公路水泥混凝土路面的基本知识1 前言水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、使用寿命长和日常养护费用低等优点。因此，省、市农村公路建设管理机构要求在农村四级公路中采用水泥混凝土作为面层，这种要求符合农村实际情况和道路所处的环境，普遍受到群众的欢迎。但是，水泥混凝土路面的优点都是以工程质量达到设计要求为前提的。工程标准低、存在质量隐患，将会减少路面使用寿命，甚至会出现前修后坏的恶果，不仅造成很大的经济损失，而且会在社会上，尤其是在群众中带来不良的社会影响。农村公路建设面广量大，点多线长，稍有不慎，设计、施工和养护等环节都有可能出现问题。笔者根据三年来参加农村公路建设工作的实践和体会，提出搞好水
2、泥混凝土路面建设应注意的几个问题。2 充分重视半刚性基层的作用水泥混凝土是一种刚性路面，采用疲劳应力理论，以抗折强度作为控制指标。试验和研究证明，水泥混凝土本身作为主要承重层，提高基层的强度，对于降低混凝土面层的应力或者减薄面层的厚度，影响很小。因此，在工程建设过程中，水泥板下面基层的作用常常被轻视或忽视。以农村四级路建设为例，一些地方针对老路为砂石路、路况较好的实际情况，对路面进行整修后，直接铺水泥混凝土面层。从眼前来说，可以节约一些投资，但无形中留下一些质量隐患。从长远使用来看，不做半刚性基层的做法实际上是得不偿失。因此，在农村水泥路建设过程中，我们要充分认识半刚性基层的重要作用。2.1
3、为水泥板提供强度均匀的支承通过水泥混凝土路面传到基层的荷载应力很小。但是，水泥混凝板底面基层强度不均匀，强度弱的地方容易发生变形，甚至会下沉，造成面层与基层之间局部脱空，面层应力急剧增加，从而导致面板断裂。即使不会导致面板断裂，受支承层强度不均匀的影响，水泥板没有良好的受力状态，也会减少使用寿命。农村四级路老路多数为泥灰结碎石路面，普通存在强度不均匀的现象，不铺二灰结石等半刚性基层，直接以老路作为支承层，无法满足水泥板长期使用受力的要求。2.2 减轻冲刷唧泥的危害泥灰结碎石的耐冲刷能力远远低于二灰结石等半刚性基层。当泥灰结碎石顶面滞留从水泥板渗下来的水时，在行车荷载作用下，滞留水形成有压水在水
4、泥板底和接缝处高速流动，对基层顶面反复冲刷，基层材料中的细颗粒被拖曳离开结构体，并从水泥板接缝处带出，形成唧泥现象，随着细颗粒不断带出，板底形成脱空，接缝两侧产生错台。当水泥混凝土路面与基层之间脱空量及范围较大时，水泥混凝土路面板犹如悬臂板，荷载应力大幅度增加，水泥板极易发生断裂。交通繁重程度是影响基层受冲刷的程度以及唧泥、错台出现的可能性和程度的主要因素。因此，水泥混凝土设计规范要求必须根据交通等级来选用合适的基层。农村四级路绝大多数为中等或轻交通，应选用水泥稳定粒料或石灰粉煤灰稳定粒料作为基层。2.3 保证水泥板厚度均匀2在荷载作用下，厚度不等的连接处，水泥板的荷载应力容易发生突变，对水泥
5、板使用具有很大的危害性。农村四级公路水泥板厚度不均匀，甚至是相差很大，究其原因，主要是没做半刚性基层。大多数砂石路高低不平整，起伏较大，存在偏拱和反拱的现象，即使对老路进行整修，也很难找平，而且会出现与老路结合不好的问题。受此影响，施工单位铺设水泥板路边厚度达到设计要求，其余部分厚度出现不同程度的偏差。3 严格控制水泥混凝土强度的离散性强度是衡量水泥混凝土路面质量的主要指标。通过对多批次水泥混凝土抗折强度的统计，利用式 3-1、式 3-2 计算变异系数。（式 3-1）（式 3-2）式中： 变异系数； 标准差； 某次测定值， =1，2，3，n； 算术平均值， 。所得出的水泥混凝土强度 Cv 值在
6、 0.2 左右，是水泥混凝土设计规范规定的高变异水平等级的高限值。变异系数可以作为反映工程质量的一个辅助性指标，Cv值大，说明质量不稳定，也说明施工队伍的技术和管理水平低。农村公路建设以来，一部分建筑类施工企业承担水泥路的施工，甚至少数包工头通过挂靠某个企业取得施工权，因缺乏管理经验和技术力量，施工能力较低，很容易造成水泥混凝土强度离散性大的问题。要解决这个问题，主要抓好以下几个方面：3.1 材料级配要准确水泥混凝土路面开工前，试验室根据施工单位提供的各种材料进行配合比设计，施工单位按照试验室提供的配合比进行施工。但是，由于施工单位没有固定的运输车辆，所购材料由不同的厂家生产，致使碎石等材料规
7、格改变，与原先报到试验室的材料有很大的送别，却仍然采用原先的配合比进行施工。混凝土材料级配达不到要求，质量也随之出现差异。根据工地的实际情况，及时调整材料的配合比，无论是人力，还是物力，都无法实现。因此，必须加强对施工单位材料收购工作的管理和检查检测的力度，要求施工单位只准使用指定厂家生产的材料，避免材料混杂使用，保证材料级配准确。3.2 配料要精确受条件制约和项目多等因素的影响，农村水泥路多数采用小型机具施工，为减少配料上人为因素的影响，要求使用强制式拌和机。但是，大多数施工单位使用的强制式拌和机没有配置计量设备，仍然使用人工上料，人工加水，所加材料和水的质量具有很大的随意性，用量不精确，误
8、差较大。尤其是在水泥使用上，少数单位为了获取更多的利益，克扣水泥用量，使用水泥品种杂乱，甚至是以次充好、以劣充优。为保证配料精确，要求施工单位必须配置自动计量设备，禁止人工上料。3.3 防止材料离析和振捣不密实材料离析和振捣不密实，对强度的影响较大。在施工中，要严格控制运输距离和车辆的行驶速度，车辆起步和停车应平稳。车辆装料前，应清净箱壁，洒水润壁。装料时，车辆应挪动车位，卸料落差不大于 2 米。应使用熟练振捣操作工，每车道使用 2 根振捣棒，沿横断面连续振捣密实。振捣棒在每一处持续时3间，以表面不再冒气泡和泛水泥浆为限，不宜过振，也不宜少于 30 秒，移动间距不大于 50 厘米。振捣棒应轻插
9、慢提，插如深度离基层 35 厘米。3.4 严格控制砂的细度模数在水泥混凝土混合料坍落度、粗集料最大粒径、水灰比等其他条件一定的前提下，若使用粗砂，则单位用水量可适当减少，砂率则适当增加，采用细砂则反之。使用粗砂拌制的混凝土的主要问题是泌水较严重，静态平整度不佳；使用细砂拌制混凝土，由于细砂比表面积大，需水量大，水灰比较高，农村公路施工又不具备使用高效减水剂、降低水灰比的条件，其强度很难满足要求，更重要的是，路面的抗滑性能低。因此，砂的细度模数应在 23.5 之间。MX=(A0.15+A0.3+AO.6+A1.18+A2.36)-5A4.75/(100-A4.75) 详 细 见 图 :MX -细
10、 度模 数 ； A0.15-粒 径 0.15mm 上 颗 粒 累 计 筛 余 百 分 率 (%);其 他 依 次 类 推 。 天 然 砂 又 分 河 砂 、 海 砂 和 山 砂 。 砂 子 的 粗 细 按 细 度 模 数 分 为 4 级 。 粗 砂 ： 细 度 模 数 为 3.73.1， 平 均 粒 径 为 0.5mm 以 上 。 中 砂 ： 细 度 模 数 为 3.02.3， 平 均 粒 径 为 0.50.35mm。 细 砂 ： 细 度 模 数 为 2.21.6， 平 均 粒 径 为 0.350.25mm。 特 细 砂 ： 细 度 模 数 为 1.5 一 0.7， 平 均 粒 径 为 0.2
11、5mm 以 下 。 细 度 模 数 越 大 ， 表 示 砂 越 粗 。 普 通 混 凝 土 用 砂 的 细 度 模 数 范 围 在 3.7-1.6， 以 中砂 为 宜 ， 或 者 用 粗 砂 加 少 量 的 细 砂 ， 其 比 例 为 4:1。 参 考 国 家 标 准 ： GBT 14684 建 筑 用 砂4 科学合理地确定水泥板的厚度严格地说，水泥板的厚度要根据路线设计基准期内标准轴载累计作用的次数，综合考虑基层和水泥混凝土弯拉强性模量等诸多因素进行计算，计算出来的厚度必须满足式 4-1 的要求。 （式 4-1） 式中： 可靠度系数； 行车荷载疲劳应力（mPa）； 温度梯度疲劳应力（mPa）
12、； 水泥混凝土弯拉强度标准值。交通量、路基状况等条件不同，所计算出的水泥板的厚度是不同的。农村公路尤其是镇村四级公路面广量大，按照标准和设计程序计算每条路水泥板的厚度也是不现实的。对水泥板的厚度，公路水泥混凝土路面设计规范依据交通等级推荐了范围：在中等交通条件下，三级、四级路为 20-24cm；轻交通为 22cm，虽未明确最低厚度，但是要求钢纤维混凝土面层的最小厚度为 14cm。按照钢纤维混凝土面层厚度通常是普通混凝土面层厚度的 0.650.75 倍推算，普通水泥混凝土的最小厚度应该为 1821cm。通过近几年工作实践，结合规范要求，笔者认为，农村公路采用水泥混凝土路面时，应分两种不同情况，确
13、定水泥板的厚度：一是做二灰结石基层。二级、三级公路板厚不宜小于 20cm，四级路板厚不小于 18cm；二是不做二灰结石基层，主要是指四级公路。原老路为沥青路面或砂石路面的四级公路，当强度满足要求，即路面弯沉值130（0.01mm），在对坑塘修补整平后，可直接铺筑 20cm水泥混凝土路面。这样，既能满足长远使用要求，又节省投资，对经济欠发达4的地区来说，可以减轻配套资金筹集压力，顺利完成农村公路建设任务。需要强调的是，选择水泥板的厚度不能脱离道路所处的环境和交通情况，对承担繁重交通运输的镇村四级路，建议水泥板的厚度不小于 22cm。 3 二灰稳定碎石基层与施工中的质量监控 （1）首先是对材料进行
14、检验，杜绝不合格材料进入拌合现场；（2）严格控制配合比，每天进行 2 次碎石含水量分析，以便确定拌合水的最佳用量；（3）彻底清除垫层表面的浮砂、浮土和杂物，如局部地段垫层损坏，则清理干净后用二 灰混合料填补并碾压，经洒水后再正式摊铺二灰层；（4）对拌好的混合料进行压实试验，以便确定压缩系数或松散系数，以此确定每个断面的 松铺厚度，由于配合比和材料的差异，每天应首先做松散系数的试验，然后再进行大面积摊 铺；(5)摊铺时对宽度、高度、平整度和横坡度进行质量监控；（6）采用饱和洒水碾压，25 t (250 kN)振动压路机第一天压 68 遍，第二天再压 46 遍，二灰稳定碎石基层即成型；（7）通过
15、7 天的湿式养生后，工程处进行质量自检，整理有关技术资料，请监理进行检查并 请求弯沉测试。在监理认可的情况下，可以申请下一工序的施工。 44 混凝土面层施工中的质量监控 对材料的质量监控和对配合比的监控前面已论述，此处不再重复。下面主要论述施工过程中 的质量监控。 4.4.1 模板安装的质量监控 首先对中、边桩进行测量放样，按照设计 高程安装模板，安装完毕后再对模板进行实地复测，对有偏差的立即调整，使高程、中线、 边线、顺直度、稳固程度等均符合要求，确认无误后对模板底部空隙用砂浆封堵。第二步是 对浇注厚度进行检查，以每 10 m 为一个断面，每个断面随机检查 3 个点，如浇注厚度达不到 设计要
16、求，则要把二灰基层凿低，以满足混凝土浇注厚度要求。最后在模板内侧涂上脱模剂 。 该工序中最应注意如下 2 个方面：(1)模板外侧一定要有多个支撑环，以便能用它来支稳模板。避免在振捣时挤歪甚至挤垮模 板，从而影响混凝土的宽度和平直度；(2)应尽量选用高度与混凝土面板厚度一致的模板，如模板高度比混凝土面板厚度稍小时， 应用砂浆认真封堵模板底部空隙，待砂浆有一定强度后才能浇注混凝土，不然在振捣时会严 重漏浆，从而降低混凝土面板的标号。 4.42 现场清理 模板安装结束后，应认真清理浇注现场内的泥砂、浮 石和杂物，并且洒一次透水，再请现场监理工程师对模板安装、浇注厚度、材料、设备和 施工准备等情况进行
17、检查，检查合格并在检查表上签字后方可进行混凝土浇注。 4.4.3 拌合 5在混凝土拌合现场必须有质量监控人员跟班，其职责除严 格控制材料按配合比投放外，还要控制搅拌时间，防止结块水泥袋碎屑、树皮、草根、泥块 等杂物进入料斗，以及负责测试粗细集料的含水量和不定期校正手推车容量，负责做塌落度 试验和做试块等工作。可以讲它是除材料测试以外的第二道关口。 4.4.4 混凝土浇注过程中的质量监控 (1)摊铺与振捣：由于每 57 km 才设一个搅拌站，所以混合料在运输过程中多少会出现类似 离 析的不均匀现象，因此，简单的摊平振捣，在靠近模板处往往会出现蜂窝现象。而模板旁采 用人工用铁铲送料并且翻铲拍紧，使
18、模板旁充分填满混合料，再经振捣后就没有蜂窝现象了 。 采用 11 kW 的插入式振捣器振捣时要尽量均匀，不能局部漏振，不能碰到模板和传力杆 ， 并且不断摸索，掌握在不同气温、不同水泥品种、不同水灰比情况下的不同振捣时间。它是 确保混凝土质量的关键工序之一。 （2）提浆与整平：首先使用 222.8 kW 的平板振捣器，以及电动磨盘进行提浆，然后用 1 1 kW 的振捣梁和滚筒进行整平，在最后整平时采用拉动滚筒使其滑行的办法，这种整平效 果较好。它是混凝土表面“美容”的第一道工序。 （3）钢筋安装及检查：纵缝拉杆及施工缝传力杆都必须严格控制其直径、长度和安放间距 ，拉杆应与路中心线垂直，使传力杆与
19、路中心线平行，拉杆与传力杆必须安置水平，振捣时 尽量避免碰撞，以免变位而影响其发挥应有的作用。 （4）胀缝角隅及边缘钢筋补强：主筋、结构钢筋的材质、直径、数量、各部位尺寸、弯折 捆扎均要符合设计要求，安装时要留有足够的保护层，安装完毕立即请现场监理工程师检查 ，当场填写钢筋安装检查表，双方签字确认后才能进行混凝土浇注。是防止胀缝两侧 产生裂缝的关键工序之一。 （5）涵洞顶补强钢筋和由于二灰弯沉不合要求而需设钢筋网进行补强的，按监理工程师专 门下的通知进行。 （6）表面整修与防滑；掌握好表面抹平和抓毛的时间；一般应在混凝土终凝前、表面基本 干水后用长 45 cm、宽 20 cm 的木抹反复抹平抛
20、光。在表面抹平的基础上，用手试压混凝土表 面，认为已达到比较理想的凝结效果后再用抓毛器在混凝土表面拉出深 23 mm、间隔 1.5 2 cm 的横向防滑槽。这是混凝土表面“美容”的最后一道工序。 （7）养生：湿式养生以铺草袋最好，由于钦陆公路两边均为稻田，因此全路段均采用 稻草覆盖湿式养生。在抹平拉毛后 2 h 马上洒水，并随后覆盖稻草，再均匀洒水，每日 的洒水次数随天气变化而变化。总之要保持混凝土湿润，保证水泥的水化反应，按规定应连 续养生 14 天，期间严禁各种车辆通行，它是6确保混凝土路面达到规定强度的关键工序之 一 。 （8）切缝：一般应在浇注完后的第二、三天进行，总之应控制在混凝土终
21、凝后 3648 h 内 进行，这时混凝土强度已达到 30以上，切缝时不会破环其结构和影响其强度，如拖的时间 太长，一方面可能由于水泥收缩而产生细的裂缝，另一方面混凝土强度过高切缝困难。切割 采用金刚石锯片，切缝间距一般为46 m，切缝深度一般为混凝土 板厚度的 1/51/4，缝宽 35 mm。 胀缝部位的切割是确保混凝土面板质量的关键工序之一，因为一旦切缝与胀缝稍有偏差，在 行车和热胀冷缩的作用下，局部混凝土面板会被挤裂、挤碎，因此，在施工中胀缝两头应作 好记号，以便切缝和胀缝完全对齐，使胀缝真正起到作用。 （9）拆模：当混凝土达到一定强度后即可拆模，大体的控制时间是：当气温高于 25时， 为
22、 3648 h；温度在 1025时，要超过 48 h；温度低于 10时，要超过 60 h。拆模要按顺序进行，不能强撬硬顶，以防损坏混凝土面板的边和角，拆下后的模板要放平，以防变形。 （10）填缝：应在混凝土初步结硬后及时进行，首先用小扁钩认真清理切缝中的泥土和石屑 等杂物，并用水清洗干净，待切缝干后浇填缝料，填缝料品种由监理工程师指定，一般是沥 青砂或沥青麻筋。 （11）路肩：为了保护水泥路面，两边应按监理的规定培路肩，其种类有沥青碎石肩、土路 肩等，路肩高度与面板高度相同，土路肩还要按规定压实并达到密实度要求。 （12）收缩裂缝的处理：在施工期间，由于气温的骤变、刮大风或切缝不及时等原因，均
23、有 可能产生横向细小裂缝的轻度病害，处理的办法是在裂缝中灌沥青砂。另一办法是在裂隙两 侧割深 1012 cm、宽 2030 cm、垂直于路中心线的平行割缝，凿去中间部分后，放置主筋 为 10 mm 的螺纹钢、水平钢筋为6 mm 圆钢、间距为 10 cm10 cm 的钢筋网补强，然后重 新浇注混凝土。 5 混凝土面层质量自检 在每道工序进行质量监控的情况下，还应对已完工的路面外观进行检查，测量几何尺寸与设 计文件进行核对。检查外观在养生达到设计强度后进行，检查项目及允许偏差为：(1)路拱横坡度每隔 50 m 量测一次，允许偏差为0.15%；(2)路面平整度用 3 m 直尺量测，每隔 100 m 测一次，最大离地间隙5 mm；(3)路面标高每 100 m 测一次，允许偏差为2 mm；(4)相邻两块面板高低差3 mm；(5)路面宽度和厚度，每隔 50 m 量测一次，允许偏差宽度为35 cm，厚度为+10 -5 mm；(6)纵坡应无波浪，允许偏差为0.2%；(7)28 天试块强度偏差，抗压强度不得低于设计强度的 95%，抗折强度不得低于设计要求；(8)钢筋安装位置偏差1 cm，传力杆间距和高低偏差1 cm 而且必须与面板平行。 7
