塊料土路面

塊料混凝土路面是用混凝土預(yù)制塊做面層鋪筑在下承層上的路面結(jié)構(gòu)。大的塊料路面的塊料尺寸可達(dá)1～2m，小的塊體通常為20～30cm。由于可以使用石料打制較小的塊料，因此，認(rèn)為只有較大的塊料路面才能歸于水泥混凝土路面范疇，從而用剛性路面理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。塊料路面常用于城市道路、非機(jī)動(dòng)車道、低等級(jí)公路，或用于基礎(chǔ)不穩(wěn)定的道路交叉口、橋頭引道、過水路面等處。

預(yù)應(yīng)力

按路面構(gòu)造的不同分為三種：

①無筋預(yù)應(yīng)力混凝土路面。在混凝土板兩端設(shè)置墩座埋入地基內(nèi)，墩座與板之間設(shè)置彈力縫，放入G T 簧。板長(zhǎng)中央設(shè)置加力縫，縫內(nèi)設(shè)千斤頂，對(duì)混凝土板逐漸施加壓應(yīng)力至5兆帕，然后塞入混凝土預(yù)制塊，取出前 斤頂，用混凝土填塞縫隙。

②有筋預(yù)應(yīng)力混凝土路面。在混凝土板厚中央預(yù)留孔，穿進(jìn)鋼絲束，張拉后將兩頭錨固，并在孔內(nèi)注入水泥漿使鋼絲束與混凝土粘牢。較窄的板可僅在板的縱向加力，較寬的板需在縱橫向同時(shí)加力，或按與路中線成小于45°角的斜向加力（圖5）。后者可以連續(xù)澆筑很長(zhǎng)的板，在板的兩側(cè)施加應(yīng)力。所加預(yù)應(yīng)

:水泥混凝土路面施工

力，在縱向?yàn)?～4兆帕，在橫向?yàn)?.4～1.4兆帕。

③自應(yīng)力混凝土路面。用膨脹水泥制備混凝土鋪筑路面，借配筋或在板的兩端設(shè)置墩座，通過混凝土的膨脹施加預(yù)應(yīng)力。

預(yù)應(yīng)力混凝土路面板厚可減至10～15厘米，縮縫間距可增至100～150米。但因施工工藝復(fù)雜，所需機(jī)具性能要求較高，除在某些飛機(jī)場(chǎng)建設(shè)中獲得成功經(jīng)驗(yàn)外，尚未普遍推廣。

鋼纖維

水泥混凝土路面施工

于混凝土中摻入1.5～2.0%(體積比)的長(zhǎng)25～60毫米、直徑0.25～1毫米的鋼纖維，可使其28天極限抗壓強(qiáng)度和極限抗彎拉強(qiáng)度較素混凝土提高50%以上；而且它的抗皮老和抗裂縫能力也較素混凝土高（見纖維混凝土）。與素混凝土路面相比，鋼纖維混凝土路面板厚可減小30～50%，縮縫間距可增至15～30米，縱縫間距可增至8米，脹縫可以不設(shè)。鋼纖維混凝土路面施工工藝尚未定型，仍在試驗(yàn)階段。

補(bǔ)強(qiáng)加層

當(dāng)混凝土路面已破損，一般可于其上加鋪瀝青混凝土層，其厚度至少為15～20厘米，以防裂縫和接縫反映到瀝青層上。如用新混凝土進(jìn)行加層，則有如下三種形式：

1、結(jié)合式加層：先將舊路面鑿毛，涂上水泥漿或環(huán)氧樹脂，再鋪新混凝土層，使它與舊路面結(jié)合良好。

2、部分結(jié)合式加層：先清洗舊路面，再鋪新混凝土層，它和舊路面結(jié)合較差。

3、隔離式加層：在舊路面上先鋪一層油氈或2～3厘米厚的粗砂或?yàn)r青砂，再鋪新混凝土層。

混凝土路面堅(jiān)固耐用，能適應(yīng)現(xiàn)代高速、重載而繁密的汽車運(yùn)輸?shù)囊螅B(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用也少，所以在飛機(jī)場(chǎng)跑道、高速公路、干線公路、城市道路、廠礦道路以及停車站場(chǎng)上采用較多。它也特別適用于隧道內(nèi)路面和過水路面。

傳力桿

為了控制溫度變化在混凝土路面內(nèi)引起的收縮和翹曲應(yīng)力，需在面層內(nèi)設(shè)置各種類型的接縫，并在接縫處設(shè)置荷載傳遞裝置，以增強(qiáng)相鄰兩塊板之間的荷載傳遞效率。工程實(shí)踐證明，接縫部位是水泥混凝土面層的薄弱部位，接縫的傳荷能力是影響水泥混凝土路面使用壽命及行車平穩(wěn)和舒適的關(guān)鍵因素。然而，以往的水泥路面設(shè)計(jì)規(guī)范并沒有明確規(guī)定橫縫位置設(shè)置傳力桿的條件。2003版水泥路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：特重和重交通公路、收費(fèi)廣場(chǎng)以及鄰近脹縫或自由端部的3條縮縫，應(yīng)采用設(shè)傳力桿假縫形式。

水泥路面特性

1、力學(xué)特性

作為剛性路面的水泥混凝土路面，同柔性路面相比，有自己的特點(diǎn)：混凝土路面的彈性模量及力學(xué)強(qiáng)度大大高于基層和土基的相應(yīng)模量和強(qiáng)度，但混凝土的抗彎拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低得多，約為抗壓強(qiáng)度的1/7 - 1/6，在車輪荷載的作用下當(dāng)彎拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土板便產(chǎn)生斷裂破壞。且在車輪荷載的重復(fù)作用下，混凝土板會(huì)在低于極限抗彎拉強(qiáng)度時(shí)出現(xiàn)破壞，因此取水泥混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度指標(biāo)作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2、溫度變化特性

混凝土隨溫度、濕度的變化而發(fā)生變形，導(dǎo)致混凝土路面板產(chǎn)生收縮、膨脹或翹曲。如果板的尺寸過大，這些變形會(huì)受到約束，使板內(nèi)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，而出現(xiàn)開裂、拱脹，甚至斷裂等破壞。為減少溫度、濕度影響產(chǎn)生的應(yīng)力，防止出現(xiàn)不規(guī)則的裂縫，混凝土路面（除連續(xù)配筋混凝土路面外）需要在縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置接縫，將板體劃分成一定尺寸的矩形板。

3、變形特性

水泥混凝土是一種脆性材料，它在斷裂時(shí)的相對(duì)拉伸變形很小，因此在荷載作用下土基和基層的變形情況對(duì)混凝土板的影響很大，不均勻的基礎(chǔ)變形會(huì)使混凝土板與基層脫空，在車輪荷載作用下板產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力而遭破壞。

因此混凝土面板必須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度，才能滿足車輪荷載的多次重復(fù)作用。

水泥特點(diǎn)

水泥混凝土路面是一種剛度較大、擴(kuò)散荷載應(yīng)力能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和使用壽命長(zhǎng)的路面結(jié)構(gòu)，它與其他路面相比，具有以下特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)

（1）強(qiáng)度高。

（2）穩(wěn)定性好。

（3）耐久性好。

（4）養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。

（5）抗滑性能好。

（6）利于夜間行車。

缺點(diǎn)

（1）水泥和水的需要量大，修筑20cm厚，7m寬的水泥混凝土路面，每公里需要消耗水泥400~500噸和水約250噸。

（2）接縫較多。

（3）開放交通較遲

（4）養(yǎng)護(hù)修復(fù)困難。

配料：

瀝青路面公路按照集料和礦粉混合比例的不同，可以分為多碎石瀝青混凝土面層（SAC)和瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA)兩種。

多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%～78%，礦粉6%～10%，油石比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實(shí)踐證明，多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構(gòu)造，又具有傳統(tǒng)Ⅰ型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時(shí)又具有較好的抗形變能力（動(dòng)穩(wěn)定度較高）。

20世紀(jì)80年代中期中國(guó)開始修筑高等級(jí)公路，從瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式來看：Ⅰ型瀝青混凝土，空隙率3%～6%，透水性小，耐久性好，為了解決瀝青面層的抗滑性能，多碎石瀝青混凝土面層被加以研究和使用。

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)配的礦料骨架中，所形成的骨架密實(shí)混合料。SMA是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)7%～13%。由此形成的間斷級(jí)配，很少使用細(xì)集料；為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時(shí)使用纖維作為穩(wěn)定劑；瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%，粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青。

20世紀(jì)60年代的德國(guó)交通十分發(fā)達(dá)，根據(jù)德國(guó)的氣候特點(diǎn)，習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國(guó)家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬ィ浣Y(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴(yán)重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對(duì)瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了SMA結(jié)構(gòu)的初形。90年代初，美國(guó)公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國(guó)家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：①在改性瀝青的運(yùn)用上；②在路面的結(jié)構(gòu)形式上（即SMA）。1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了SMA這種結(jié)構(gòu)形式做路面。