§6—1 路面混凝土 路面混凝土的特殊性 与常规砼相比路面砼是承受冲击、振动、疲劳、磨损等作用的动载结构，其控制指标是弯拉强度、耐疲劳性、耐久性、工作性等。技术指标比静载结构严格得多。 路面混凝土的技术要求 总体要求：高抗折强度、高耐疲劳极限、高耐久性、优良工作性、小变形性、经济性 （一）强度特性 指标：弯拉强度、弯拉弹性模量 规定： 1．设计弯拉强度标准值和弯拉弹性模量，P116表6－6 2．28d试配弯拉强度均值 式中：——混凝土弯拉强度的变异系数，p106表5－20； s——混凝土弯拉强度试验样本的标准差； t——保证率系数，按照样本个数n和判别概率p确定，如下表 公路等级 判别概率p 样本数n    3 6 9 15 20  高速公路 0．05 1．36 0．79 0.61 0.45 0.39  一级公路 0．10 0．95 0．59 0.46 0.35 0.30  二级公路 0．15 0．72 0.46 0.37 0.28 0.24  三、四级公路 0．20 0．20 0.37 0.29 0.22 0.19  3．影响抗折强度的因素 （1）单位水泥用量：水泥用量、水泥标号高抗折强度高，图8－4 （2）水灰比：水灰比小抗折强度高，图8－1 （3）密实程度/空隙度：空隙的区别：引气孔和加气孔的区别，图8－3 （4）集料：碎石高于砾石、强度高的高于强度小的、细粒径大于粗粒径，球形率高、针片状少、级配优良时好，粗砂好于细纱，图8－5 （二）工作性 指标：流动性、和易性 规定： 滑模摊铺机施工最佳工作性和允许范围 指标 界限 坍落度s(mm) 振动粘度系数   卵石混凝土 碎石混凝土   最佳工作性 20～40 25～50 200～500  允许工作范围 5～55 10～65 100～600  最大单位用水量（kg/m3） 卵石不宜大于155 kg/m3 ，碎石不宜大于160 kg/m3  其他施工方式混凝土最佳工作性和允许范围 摊铺方式 轨道摊铺机摊铺 三辊轴机组摊铺 小型机具摊铺  出机坍落度（mm） 40～60 30～50 10～40  摊铺坍落度（mm） 20～40 10～30 0～20  最大单位用水量（kg/m3） 碎石 156 卵石 153 碎石 153 卵石 148 碎石 150 卵石 145  工作性影响因素：润滑泥浆量，粗集料性质和级配，细集料含量（砂率），含气量 （三）耐久性 指标：抗（盐）冻性、抗水（化学物质）渗透性、抗疲劳性、表面抗滑耐磨性 规定：除抗冻性要求严寒区达到F250，寒冷区达到F200以外，其他性质要求采用间接指标： 集料最大公称粒径、胶接料成分、最大单位水泥用量、最大水胶比、最小含气量 满足耐久性要求的混凝土一般满足强度要求，满足强度要求的混凝土不一定满足耐久性要求。 耐久性影响因素： a.抗冻性影响因素：水泥用量和水灰比、孔隙率和形式（引气剂的使用）、水泥安定性。 b.抗疲劳性影响因素：砾石好于碎石、细石好于粗石（豆石混凝土）、水泥用量和水灰比 c.表面性质影响因素：砂浆水灰比，砂浆耐磨性，砂浆强度 （四）经济性：限制最大胶接料用量。 经济性影响因素：结合地产材料，全面实现指标要求 三、材料的选择 （一）水泥 1．品种：各级公路应该优先使用道路硅酸盐水泥（道路硅酸盐水泥标准GB 13693—92）； 高速、一级公路必须使用旋窑水泥，不许用立窑水泥； 宜于使用散装水泥 正常施工条件宜于使用普通型水泥，不宜使用R型水泥； 以实测抗折强度来选择和使用水泥。 2．强度等级：特重交通57.5级，28d抗折强度大于7.5MPa； 重交通52.5级，28d抗折强度大于7.0MPa； 中、轻交通42.5级，28d抗折强度大于6.5MPa 3．化学成分与物理性能： 水泥性能 特重、重交通路面 中、轻交通路面  铝酸三钙 不宜>7.0% 不宜>9.0%  铁铝酸四钙 不宜>15.0% 不宜>12.0%  游离氧化钙 不得>1.0% 不得>1.5%  氧化镁 不得>5.0% 不得>6.0%  三氧化硫 不得>3.5% 不得>4.0%  碱含量  怀疑有碱活性集料时，≤0.6％ 无碱活性集料时，≤1.0％  混合材种类 不得掺窑灰、煤矸石、火山灰和粘土 有抗盐冻要求时不得掺石灰、石粉 不得掺窑灰、煤矸石、火山灰和粘土 有抗盐冻要求时不得掺石灰、石粉  出磨时安定性 雷氏夹或蒸煮法检验必须合格 蒸煮法检验必须合格  标准稠度需水量 不宜>28% 不宜>30%  烧失量 不得>3.0% 不得>5.0%  比表面积 宜在300～450m2/kg 宜在300～450m2/kg  细度（80μm） 筛余量不得>10% 筛余量不得>10%  处凝时间 不早于1.5h 不早于1.5h  终凝时间 不迟于10h 不迟于10h  28d干缩率* 不得>0.09% 不得>0.10%  耐磨性 不得大于>3.6kg/m2 不得>3.6kg/m2  注：*28d干缩率和耐磨性试验方法采用《道路硅酸盐水泥》（GB 13693）标准 （二）粗集料（粒径5mm或4.75mm以上） 品种：坚硬、致密、洁净的碎石、卵石、碎卵石（破口石）； 宜于使用非碱活性，避免使用活性岩石：微晶石英、玉髓、微晶白云石、火山玻璃等。 级配：符合《施工技术规范》表3.3.2 技术指标：压碎值、坚固性、针片状含量、含泥量、泥块含量、有机物含量、硫化物、岩石抗压强度、表观密度、松散堆积密度、空隙率、碱集料反应等 符合《施工技术规范》表3.3.1 （三）细集料（小于4.75mm） 品种：坚硬、致密、洁净的天然河砂、淡化海砂、机制砂或混合砂 级配：符合《施工技术规范》表3.4.2 技术指标：压碎值、氯化物、含泥量、泥块含量、有机物含量、硫化物、表观密度等 符合《施工技术规范》表3.3.1 （四）水 品种：教材p168 技术指标：硫酸盐含量、含盐量、PH值 （五）外加剂 品种：减水剂、早强剂、缓凝剂、引气剂 技术指标：符合《施工技术规范》表3.6.1，教材P169 （六）掺和料 品种：粉煤灰、硅灰（硅铁矿冶炼废渣）、磨细（水淬高炉）矿渣 技术指标：符合《施工技术规范》表3.2.1 四、路面混凝土配合比 （一）各种材料运用的总体趋势 安定性好的水泥，较小的水灰比、密实的骨料级配、粗的细集料、适当的外加剂（减水、引气、缓凝或早强） （二） 混合料组成设计 1．正交试验设计法 规范：重要路面、桥面工程（一般是指工程规模较大的高等级公路或预计有特重、重交通的一般公路））应采用正交试验法进行配合比设计 可以选用水量、水泥用量、粗集料体积填充率3个因素，每个因素选用3个水平，用正交表安排试验。 正交表是一系列规格化的表格，每个表都有一个记号，如 ， 等，（见表1和表2）。以 为例， 表示正交表，9是正交表的行数，表示需要做的试验次数。4是正交表的列数，表示最多可以安排的因素的个数。3是因素水平数，表示此表可以安排三水平的试验。 表1正交表 　　　　　　　　　?? 表2正交表  　 列号 试验号 1 2 3 4 5 6 7 　 列数 试验号 1 2 3 4  1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 2 2 1 2 2 1 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 1 1 2 1 1 2 2 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 2 2 2 1 2 1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 3 2 2 1 1 1 3 1 2 3 1 2 2 1 2 2 3 3 3 2 1 2 1 3 1 3 2 3 2 2 3 3 3 1  正交表的特点： （a）每列中数字出现的次数相同，如 表每列中数字1，2，3均出现三次；如 表每列中数字1，2均出现四次。 （b）任取两列数字的搭配是均衡的，如 表里每两列中（1，1），（1，2），…，（3，3），九种组合各出现一次；如 表里每两列中（1，1），（1，2），（2，1） 和（2，2）各出现两次。 例如：配制弯拉强度最高的混凝土，可以选用单位体积用水量A、单位体积水泥用量B、粗集料体积填充率C，3个因素，每个因素选用3个水平，用正交表安排试验。 表3 　　　　　　　 因 素 　水 平 单位体积用水量 A 单位体积水泥量 B 粗集料体积填充率 C  1 2 3 145 152 160 360 380 400 75 80 85  如果做全面试验，则需33=27次，若用正交表L9（34），仅做9次试验。将三个因素A，B，C分别放在L9（34）表的任意三列上，如将A，B分别放在第1，2列上，C放在第3列上。将表中A，B，C所在的三列上的数字1，2，3分别用相应的因素水平去替代，得9次试验方案。以上工作称为表头设计.再将9次试验结果数据列于表上（见表.4），并在表上进行计算。 　　　因素 试验号 　 A B C 弯拉强度  1 2 3 4 5 6 7 8 9 145(1) 145(1) 145(1) 152(2) 152(2) 152(2) 160(3) 160(3) 160(3) 360(1) 380(2) 400(3) 360(1) 380(2) 400(3) 360(1) 380(2) 400(3) 80(2) 75(1) 85(3) 75(1) 85(3) 80(2) 85(3) 80(2) 75(1) 5.1 7.1 5.8 8.2 6.9 5.9 7.7 8.5 8.4  K1 K2 K3 　 18 21 24.6 　 210 225 201 　 195 237 204 　 　  k1 k2 k3 6.0 7.0 8.2 7.0 7.5 6.7 6.5 7.9 6.8 　  因素A在第一水平（即80℃）时试验所得收率之和：K1=5.1+7.1+5.8=18， 　　因素A在第二水平（即85℃）时试验所得收率之和： K2=8.2+6.9+5.9=21.0， 　　因素A在第三水平（即90℃）时试验所得收率之和：K3=7.7+8.5+8.4=24.6。 　　因素A各列的k1,k2,k3分别是本列的K1,K2,K3分别除以3得到的平均收率。 　　同理，计算因素B在三个水平下试验所得收率之和及平均收率K1,K2,K3和k1,k2,k3；因素C在三个水平下试验所得收率之和及平均收率K1,K2,K3和k1,k2,k3。 　　在这个试验中，指标弯拉强度是愈高愈好，经过直观比较各因素的K1,K2和K3，我们看出，对因素A，最高平均弯拉强度是8.2，它出现在第三水平A3，对因素B，最高平均弯拉强度是7.5，它出现在第二水平B2。对因素C，最高平均弯拉强度是7.9 ，它出现在第二水平C2。因此，从现在的九次试验看，最好的试验条件应是水平组合（A3，B2，C2），也就是单位体积用水量160kg/m3，单位水泥量380 kg/m3，粗集料体积填充率80％时弯拉强度最高。 　　需要注意的是，这个试验水平的组合，是已经做过的九次试验中没有出现过的。它是否真正符合客观实际，还需要通过试验或生产实际来得到验证。 正交试验的过程要求非常严谨，由一个数据错误将会导致整个试验的失败，不适用于本身变异性就非常大的试验。一般由专门科研部门才能完成。 试验程序： 　　第一步，明确试验目的，确定试验指标，挑选因素选取水平。 　　第二步，用正交试验法安排试验。 　　第三步，表头设计。 　　第四步，列出试验方案。 　　第五步，分析试验结果（直观分析法） 2．简捷经验设计法 （1）经验配合比，p191，表8－11 （2）计算配合比 ①水灰（胶）比的计算和确定 水灰比定则：水灰比是影响混凝土抗压强度的最重要因素。 混凝土水灰比定则最先由20世纪40年代英国的BOLOMY提出，因此又称BOLOMY定则。它是以抗压强度为第一设计要求的静载混凝土结构物提出的。 水灰比对于混凝土弯拉强度的影响并不象其对于抗压强度那样是有利的。水灰比越小，混凝土的抗压强度越高，但是其拉压比越来越小，混凝土变得越来越脆，这不利于路面混凝土的工作。但是在一定程度上，水灰比仍然决定着水泥石的强度、混凝土的稠度、界面粘结强度。 以弯拉强度为控制指标的路面混凝土配合比设计仍然以水灰比为设计基础。对于掺加填料的混凝土为水胶比。 根据“七五”科技先导性025项目“我国水泥混凝土路面施工机械及路用材料的研究”和“八五”85－403项目“高等级水泥混凝土路面施工机械及路用材料的研究”的统计公式，并考虑水泥胶砂强度试验的修改，公式为：P193,(8-8) 碎石或卵碎石混凝土： 卵石混凝土：  式中：——试配混凝土抗折强度均值（MPa） ——水泥实测28d抗折强度（MPa） 经验：一般最大水灰（胶）比0.44～0.48；有抗冻性要求0.42~0.46；有抗盐冻要求0.40~0.44； 不低于水泥硬化的最低值0.38 ②按照经验选择砂率 最优砂率：根据比表面积原理，砂越细越多，比表面积越大，需要的裹覆水泥浆越多，水泥用量、用水量和水灰比越大。但是较粗较少的砂对拌和物的流动性不利。为此，既满足减少水泥用量、用水量和水灰比，又满足拌和物流动性的砂率为最优砂率。 经验： 砂的细度模数 2.2~2.5 2.5~2.8 2.8~3.1 3.1~3.4 3.4~3.7  砂率（％） 碎石 30~40 32~36 34~38 36~40 38~42   卵石 28~32 30~34 32~36 34~38 36~40   ③由统计回归公式计算单位用水量W0 碎石： 卵石： 式中：——适于施工工艺的坍落度（mm） 掺加外加剂时的单位用水量：，—实测掺加剂量外加剂的减水率（%） 经验： 滑模摊铺机 指标 界限 坍落度s(mm) 振动粘度系数   卵石混凝土 碎石混凝土   最佳工作性 20～40 25～50 200～500  允许工作范围 5～55 10～65 100～600  最大单位用水量（kg/m3） 卵石不宜大于155 kg/m3 ，碎石不宜大于160 kg/m3  其他摊铺方式 摊铺方式 轨道摊铺机摊铺 三辊轴机组摊铺 小型机具摊铺  出机坍落度（mm） 40～60 30～50 10～40  摊铺坍落度（mm） 20～40 10～30 0～20  最大单位用水量（kg/m3） 碎石 156 卵石 153 碎石 153 卵石 148 碎石 150 卵石 145  *采用经验和计算值之间的小者 ④计算单位水泥用量  经验：52.5级：300kg/m3～400 kg/m3，42.5级和32.5级：300kg/m3～450 kg/m3。 ⑤计算砂石总量S+G 密度法：混凝土密度：2400 kg/m3～2450 kg/m3，应该经由试拌和校准 体积法：实测水泥、水、砂、石的密度并考虑含气量。 （3）实验室配合比 对于计算基准配合比的调整 ①试拌和校准按照密度法计算的基准配合比。 ②以满足工作性和含气量(有抗冻性要求时)的要求，在保持水灰（胶）比不变的前提下调整 单位用水量、外加剂剂量、砂率。 ③以初选水灰比为中心，以0.01～0.02为幅度，微调2～4个水灰比；或保持水灰比不变，以初选水泥用量为中心，以15～20kg/m3为幅度，微调2～4个单位水泥用量。制件并进行试验：小梁抗折强度试验、抗压强度试验；抗冻性试验(有抗冻性要求时)；耐磨性试验和干缩试验（选作）和强度、工作性、耐久性检验。 ④优选满足工程性质的配合比 （4）现场配合比 统料的调整 §6－2 面层混凝土施工 摊铺施工方法的比较和选择 小型机具摊铺施工 人工立模、人工摊铺、插入和平板振捣器振捣、振动梁整平、滚筒提浆、人工抹平，单车道每日进度小于100m，施工质量难以严格控制。 轨道式机具摊铺施工（刮板式、箱式、螺旋式） 人工立模、人工架设导轨、机械摊铺、机械振捣和整平，因导轨的安置，难以提高施工进度。 三辊轴机具摊铺施工(动力轴、振动轴、整平轴) 人工立模、不用架设导轨、机械摊铺、机械振捣和整平，比轨道式机具摊铺机轻便 滑模式摊铺机施工 不用立模，一台机械摊铺、振捣、整修、自动设置杆件（DBI装置），可以摊铺悬出结构和路肩、路缘带，每日进度500～1000m。 碾压式施工 不立模，沥青摊铺设备摊铺、碾压。施工方法砼水泥稳定粒料。 水泥混凝土面板施工工序 混凝土的拌和与运输 拌和——现场配合比的确定 拌和机械——强制式和自落式 运输过程——防止水分蒸发和离析，运输距离过远应该覆盖或考虑商品混凝土。应该保 证满足初凝时间的要求 摊铺和振捣 1．人工：铁锹和钉耙摊平布料，振捣棒先振边缘，平板振捣器、振捣梁和刮平尺整平。松铺系数1.1—1.3（对应坍落度60－5mm） 2．三辊轴整平机：使用机械或人工布料，振捣棒边缘振捣和振捣棒组密集排振，三辊轴整平机振动和整平。（前进振动，后退静滚）人工修光 3．轨道摊铺机：使用刮板、布料箱、螺旋布料的轨道摊铺机的摊铺器布料（挖掘机、装载机和人工辅助摊平布料），预平—振捣—修光器刮平振捣和修光。 4．滑模机械：刮板和螺旋布料器布料，振动器和搓动式振动梁振捣、平整梁和修光带整平修光。 表面整修 小型机具：提浆滚筒提浆，3m刮尺、抹面机、手工大抹子抹平饰面 三辊轴机具：三辊轴机具提浆，刮尺、抹面机、手工大抹子抹平饰面 轨道机具：自带或配套修整机抹平饰面 滑模机具：自带修整机抹平饰面 表面抗滑构造 （1）微观抗滑构造： 拉毛：摊铺完毕或精整平表面后，用麻片 （2）宏观抗滑构造： 拉槽：人工或机械，表面泌水后20～30min，间距15～25mm,槽深2－4mm，宽3－5mm 压纹：滑模施工的塑性混凝土 刻槽：特重、重交通道路，钢纤维砼路面，使用抹平机精平的路面必须—— （3）不做宏观抗滑构造：年降雨量较小地区（小于250mm）或 年降雨量较小地区（250～500mm），路面组合坡度小于3％ 高寒和寒冷地区的砼停车场、收费广场。 接缝筑做 接缝杆件的设置：前置钢筋支架法，杆件自动插入装置法（DBI法） 缩缝的施工 压缝：混凝土初凝前 切缝：视切缝时间与切缝时是否使用冷却水分为软切缝和硬切缝 昼夜温差（℃） 切缝方式 缩缝切深  <10 最长不超过24h 硬切缝1/4~1/5h板厚  10~15 软硬结合切缝，每隔1～2条提前软切缝，其余用硬切缝 软切缝深度不应小于60mm；不足者应该硬切补深到1/3h板厚，已经断开的缝不补切。  >15 宜全部软切缝，抗压强度约为1~1.5MPa时，人可行走。 不宜超过6h. 软切缝深度大于等于60mm；，未断开的接缝，应该硬切补深到不小于1/4h  养护——泌水结束后立即开始养生，一般时间14～21天。 养护剂养生：收水后喷洒 覆盖养生：初期使用活动塑料罩棚遮盖，切缝后洒水、覆膜、草袋或麻片养生 拆模——对于设置模板的施工方式，一般不早于60h，高温时可以缩短至20h 填缝 宜在硬化初期进行，缝隙较为清洁。养护结束后在填缝应该注意清缝。 清缝——高压水或高压空气，保证缝壁擦不出灰尘。对于胀缝要先凿除顶部木条 灌缝—— 养护—— 三、工程质量检验 （一）对水泥、砂石、水、外加剂、钢筋等原材料应该按规定抽样检查。 （二）经常测定砂石的含水量，及时调整施工现场配合比。 （三）基层高程、模板、基准线位置和高程等几何指标应该按照规定及时检验。 （四）经常抽检混凝土强度 1．每天或每200m2(高速公路为400 m2)留同条件养生试件2组（每组3个立方体抗压试件，3个小梁试件），龄期分别为7天和28天，每1000～2000 m2增做一组龄期为90天的。 2．浇注后的混凝土板，现场取芯(28d后)，进行劈裂试验并由回归公式推算抗折强度。如没有试验回归方程，可以使用： ——石灰岩、花岗岩集料 ——玄武岩集料 其中：——劈裂强度。 四、验收