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水泥混凝土路面设计理论

1水泥混凝土路面常见破坏形式与原因分析

⑴断裂和破碎:首先是施工混凝土强度不足,其次是设计强度偏低或厚度偏薄,尤其是在交通渠化增加车载轴次及超载现象的情况下,加之频繁起步、制动刹车等,造成路面早期破坏的现象非常明显。⑵唧泥:施工过程中未设传力杆或缝宽超过合理的规定所致,设计方面,基层未设封层造成基层渗水而翻浆、唧泥、直至出现破坏。⑶拱起:施工过程中胀缝未达到设计要求及使用功能,反而起到副作用,另有所设计的胀缝距离偏小,尤其对不同等级混凝土的弹性模量认识不足,导致路面拱起。⑷错台:由于混凝土的徐变特性,在高温条件下容易使混凝土板体发生翘曲,在低温条件下混凝土板体出现拱波现象,基于相邻混凝土板块的强度不均匀性,混凝土的徐变程度不同所产生的高差也不相同,因此极易出现错台。

2水泥混凝土路面设计理论的依据

我国目前混凝土路面结构设计依据是,以行车荷载与温度梯度综合作用产生的疲劳断裂作为设计的极限状态理论与累计当量轴次的计算为指标。⑴行车荷载与温度梯度综合作用:γr(σpt+σtr)≤ƒr;公式意义为:ƒr为水泥混凝土弯拉强度(MPa);σtr为温度梯度产生的温度应力(MPa);σpt为行车荷载产生的疲劳荷载(MPa);γr为混凝土变异可靠度系数,根据设计规范查得。⑵累计当量轴次的计算:Ne=Ns[(1+γ)t-1]×365/γ,式中意义:Ne为设计年限内的当量轴次(次);t为设计年限(年);Ns为换算为P=100KN标准轴载的作用次数轴次(次);γ为设计年限内交通量的年平均增长率(%);η为临界荷载的横向分布系数。

3水泥混凝土路面的设计改进问题研究

汽车轴载行驶在路面上处于三维受力状态,即产生压力、弯矩和拉力。①汽车起步时产生向后的摩阻力,此时产生弯拉效应容易导致路面开裂。②汽车在正常行驶过程中由于轴载颠簸震动,使路面产生抵抗弯矩与相邻板间的剪切作用,同时容易造成板面开裂。③汽车刹车时;轴载向前进方向摩擦推移产生压应力增加,同时轴载后面发生较大拉应力而容易断板。基于以上水泥路面结构层的受力特点,在原设计依据的基础上应加强理论深度分析与计算,通过准确的交通量分析与轴次的评估,使之成为行车舒适、经久耐用的路面。⑴路面基层取消双层石灰土结构层形式,改用(石灰土底基层+水稳基层)以优化弹性模量比的合理性,同时基层顶面应设置厚度为8~10mm封层,可最大限度的防止路面缝隙渗水而产生唧浆现象。⑵提高路面结构层的受力连续性,可将水泥路面改为碾压混凝土或钢纤维混凝土,另在上面通过喷洒粘层油再铺筑5cm的AC-13沥青混合料面层,可限制混凝土的徐变特性和保证行车平整度。⑶基于水泥路面三维受力状态;可在面层以下5cm处增设100mm×100mm的Φ10钢筋网,很大程度上限制轴载外力所产生的裂缝,尤其在交叉路口与收费站路面区域内及减速垄部位的设置是非常必要的(见图3)。

4施工质量管理要点问题的分析

水泥混凝土路面的质量通病涉及诸多施工管理问题,一般违背施工技术规范的现象比较典型。⑴混凝土坍落度的不均匀导致水灰比发生变化,同时影响了路面板体的抗弯拉强度不一致。⑵混凝土振捣密实性不均匀导致混凝土板面的强度与徐变程度不一致,明显出现相邻板块发生错台,同时影响行车平整度与舒适性。⑶板面切缝时间一般控制在120个(温度×小时)为宜,即;当平均气温30℃时,4个小时就必须切缝,如果延迟了切缝时间会导致板体板面出现无规则裂缝,即影响表面美观也容易造成板面渗水。⑷胀缝破坏的原因;一是胀缝拉应力超过混凝土拉应力,导致缝宽加大而形成早期破坏,因此需要设置钢筋骨架进行胀缝端部补强。二是传力杆钢筋设置的顺直度及方向性不准确,导致胀缝伸缩产生不同方向的分力而形成早期破坏,因此必须设置钢筋骨架固定好与胀缝的设计宽度,使之经久耐用与功能合理。

5结论

水泥混凝土路面的早期破坏,与设计合理性、施工质量控制性密切相关,对于重交通路面混凝土的弯拉强度不应低于5.0MPa,对于特重交通路面在保证混凝土的弯拉强度不应低于5.0MPa的同时,应该采用配筋或采用钢纤维混凝土设计。严禁使用低强度水泥配置高强度混凝土的不良做法,正确管理学论文认识理解混凝土强度与回弹模量的关系,是保证路面质量使用功能的根本条件。

作者:于彬 单位:廊坊市公路工程质量监督处


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