市政工程教学课件:水泥混凝土路面施工技术.ppt
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- 市政工程 教学 课件 水泥 混凝土 路面 施工 技术
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1、水泥混凝土路面施工技术 主要内容 一、概述 二、水泥混凝土路面施工 三、季节性施工 四、常见病害及防治措施 五、质量检查及交工验收 六、结束语 一、概述 1、定义 水泥混凝土路面(cememt concrete pavement)是指以 水泥混凝土为主要材料做面层的路面,简称混凝土路面。 亦称刚性路面,俗称白色路面,它是一种高级路面。 我国城镇道路工程施工与质量验收规范(CJJ 1-2008) 定义为:用水泥混凝土铺筑的道路面层。 路面水泥混凝土,我国公路水泥混凝土路面施工技术 规范(JTG F30-2003)定义路面水泥混凝土为:满足路 面摊铺工作性、弯拉强度、表面功能、耐久性及经济性等 要
2、求的水泥混凝土材料。 2、分类 普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混 凝土、钢纤维混凝土和装配式混凝土、碾压混凝土等各种 路面。 采用最广的是普通混凝土(素混凝土),简称混凝土路 面。所谓普通混凝土路面,是指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。钢筋混凝土、连 续配筋混凝土主要用在重或特重交通,以及软弱地基路段。 预应力混凝土路面是近十几年以来,随着预应力技术的进 度而逐渐发展起来的一种新型混凝土路面,主要用于有特 殊要求的高等级路面。 钢纤维混凝土路面主要用于隧道和桥面铺装。装配式混凝 土路面主要用于城市有景观要求的路面。碾压混凝土因其 工艺缺陷,国内现在主
3、要用于高等级路面的基层,如需大 面积用于行车道路面还需解决表面易离析、松散等技术性 问题。 图1 普通水泥混凝土路面 图2 钢筋混凝土路面 水泥混凝土根据其铺筑工艺不同又可分为小型机具铺筑、 滑模机械铺筑、轨道摊铺机铺筑、三辊轴机组铺筑和碾压 混凝土等方法。 小型机具铺筑法主要用在城市次路和二级公路以下路面 施工;滑模和轨道摊铺机主要用于高等级路面施工,但轨 道摊铺机因施工速度慢的原因有逐步被淘汰趋势;三辊轴 机组主要用于城市道路与一级及以下公路的施工。 图3 小型机具施工 图5 滑模摊铺机施工 图5-1 滑模摊铺机施工效果 本项目工程设计为普通混凝土路面,根据道路等级及现 场拥有机械情况,施
4、工拟采用三辊轴机组施工工艺。 图6 带排振的三辊轴机组 3、发展历史 我国是从上世纪20年代末开始的,最开始应用于少数大 城市道路和机场跑道。到50年代,随着水泥工业的发展, 在中国的一些大、中城市的干道以及机场跑道上,开始大 规模铺筑混凝土路面。70年代初以来,某些省在公路干线 上开始铺筑混凝土路面。国内混凝土路面大多是用素混凝 土按单层就地浇筑而成,但也有少数采用装配式预制板, 或做成双层式,或配有钢筋。 二、水泥混凝土路面施工 (一)混凝土路面构造和特点 1、水泥混凝土路面构造和基本要求 (1)路基 水泥混凝土的弹性模量为2.5104Mpa4.0104Mp 有很高的刚度和扩散荷载的能力,
5、通过面板传到路基顶面的荷 载压应力值很小,一般不超过0.05Mpa。对路基强度和承载 力要求不是很高。 对路基的要求:稳定性 影响因素:稳定性不足不均匀沉陷过大的弯拉应力 破坏 原因:填料的不均匀、湿度不均匀、膨胀土冻胀、湿软 地基未达充分固结、排水设施不良、压实不足或不当,以 及新老路基交接处、填挖交界处处理不当等 (2)基层和垫层 作用: 防卿泥、防水、防冰冻,减小路基顶面压应力,缓和路 基不均匀变形对面层的影响,为面层施工(如立侧模、运 送混凝土混合料等)提供方便,提高路面结构承载能力, 延长使用寿命。 基层材料: 刚性:贫混凝土,碾压混凝土等 半刚性:水泥稳定、二灰稳定、石灰稳定 柔性
6、:沥青稳定粒料、粒料 排水基层:多孔隙水泥稳定碎石、多孔隙沥青稳定碎石 水泥混凝土路面对基层结构的要求: 刚度(当量回弹模量):必须限制板的弯沉量,从而 减少卿泥和错台等病害的产生。 防冻胀:在季节性冰冻地区,路面结构的总厚度(包括 面层、基层和垫层)应占当地最大冰冻深度的一定比例, 以防止或减轻路基不均匀冻胀对路面的不利影响。 厚度:不得小于15cm,要满足基层顶面当量回弹模量要 求。在季节性冰冻地区要满足抗冻层最小厚度要求,按此 调节垫层厚度。 宽度:宽度应大于面层宽度,以便有足够的位置供立侧 模用。较宽的基层和垫层有利于改善面层板边缘的受荷条 件。通常垫层比基层每侧至少宽出25cm,或与
7、路基同宽。 基层应比混凝土面层每侧宽出2035cm(采用小型机具或 轨道式摊铺机施工),或5060cm(采用滑模式摊铺机施 工),或与路基同宽。 (3)排水和路肩 通过接缝、裂缝和外侧边缘下渗的水会积滞在路糟内, 会造成路基的浸湿,基层或垫层的侵蚀,从而出现卿泥和 错台等病害。 措施:可采用开级配粒料作基层(或垫层);设置过滤 层;路肩下设置排水层 图7 路肩设置排水土工布 2、特点 (1)强度高。(2)稳定性好。 (3)耐久性好。能使用2040年。 (4)养护费用小,经济效益高。 (5)抗滑性能好。(6)利于夜间行车。 但也存在以下缺点: (1)水泥和水的需要量大。 (2)接缝较多。 (3)
8、开放交通较迟。 (4)养护修复困难。 (二)技术要求及配合比设计 1、技术要求 (1)强度。包含混凝土的抗弯拉强度和弯拉弹性模量。 (2)耐久性。 行车磨损,寒冷积雪地区防滑链轮胎和带钉轮胎的冲击, 风吹日晒、雨水冲刷及冰雪冻融。应注意以下几点要求: a、混凝土组成材料的质量符合标准要求; b、合理选择水泥品种; c、适当控制水灰比及水泥用量; d、选用较好的砂石集料及改善集料级配; e、掺加外加剂,如引气剂、减水剂等。 (3)和易性。 较大的流动性,便于拌和均匀;不发生离析现象;捣实 密实,不发生麻面蜂窝等。 测定方法:坍落度试验、维勃稠度试验和捣实因素试验 等。 影响因素:水泥浆数量、水泥
9、浆稠度、砂率、水泥品种 和集料性质、外加剂等。拌制时,必须根据使用材料、施 工机械、施工气候等条件,在保证混凝土强度、耐久性和 经济性的前提下,选择合理的配合比和适宜的坍落度,或 掺加各种外加剂(如减水剂、流化剂等),以提高混凝土 的和易性。 (4)表面特性。 混凝土路面应具有良好的表面功能(或表面特性),即 要求路面具有足够的抗滑、耐磨及平整性。 采用坚硬、耐磨、表面粗糙的集料,可提高路面的抗滑 能力;选用优质材料(包括填缝料)进行合理组成设计, 提高路面的耐磨性;依靠控制混合料的均匀性、和易性, 提高表面的平整度。 2、材料要求 原材料包括水泥、粗集料(碎石)、细集料(砂)、水、 外加剂、
10、填缝材料及加强钢筋等。 (1)水泥 根据公路等级、工期要求、浇筑方法、路用性能要求、 经济性等因素按表5选用。 特重和重交通选用不小于525号的水泥;中等和轻型交 通,选用标号不小于425号的水泥;供应条件允许时,优 先选用早强水泥,缩短养护时间。 采用机械化铺筑时,宜选用散装水泥。散装水泥的夏季 出厂温度:南方不宜高于65,北方不宜高于55;混凝 土搅拌时的水泥温度:南方不宜高于65,北方不宜高于 55,且不宜低于10。 水泥的物理性能和化学成分应符合表6要求。 (2)粗集料 质地坚硬、耐久、洁净、有良好级配的碎石、碎卵石、 卵石。各项技术指标符合表7要求。 高速、一级、二级及有抗盐(冻)要
11、求的三、四级公路 不低于级,无抗盐(冻)要求的三、四级公路、碾压及 贫混凝土基层可使用级。有抗盐(冻)要求时,级集 料吸水率不应大于1.0%;级不应大于2.0%。 按最大公称粒径采用24个粒级进行掺配。卵石不宜大 于19.0mm;碎卵石不宜大于26.5mm;碎石不应大于 31.5mm。 (3)细集料 质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂。高 速、一级、二级公路及有抗盐(冻)要求的三、四级公路 应不低于级,无抗盐(冻)要求的三、四级公路、碾压 及贫混凝土基层可使用级砂。特重、重交通宜使用河砂, 硅质含量不低于25%。各项技术指标符合表9要求。 级配符合表10要求,天然砂宜为中砂,也可使用
12、细度模 数在2.03.5之间的砂。同一配比砂的细度模数变化范围不 应超过0.3,否则,分别堆放,调整配合比中的砂率。 (4)水 饮用水可直接作为混凝土搅拌和养护用水。对水质有疑 问时,应检验下列指标,合格者方可使用。 硫酸盐含量(按SO42-计)小于0.0027mg/mm3;含盐量 不得超过0.005 mg/mm3;PH值不得小于4。且不得有油污、 泥和其他有害杂质。 (5)外加剂 技术指标应符合表11要求。提供品质检测报告,说明主 要化学成分,认定对人员无毒副作用。 引气剂应选用表面张力降低值大、水泥稀浆中起泡容量 多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的产品。有抗冰 (盐)冻要求地区,各交通
13、等级路面必须使用引气剂;无 抗冰(盐)冻要求地区,二级及二级以上公路路面混凝土中 应使用引气剂。 处在海水、海风、氯离子、硫酸根离子环境的或冬季洒 除冰盐的路面宜掺阻锈剂。 (6)钢筋 钢筋网、传力杆、拉杆等符合标准要求。外观顺直,不 得有裂纹、断伤、刻痕、表面油污和锈蚀。传力杆加工应 锯断,不得挤压切断。 (7)接缝材料 胀缝板要适应混凝土膨胀和收缩、施工时不变形、弹性 复原率高、耐久性好。如塑胶、橡胶泡沫板或沥青纤维板。 填缝料具有与混凝土粘结牢固、回弹性好、不溶于水、 不渗水,高温时不挤出、流淌、抗嵌入能力强、耐老化龟 裂,负温拉伸量大,低温不脆裂、耐久性好等。常温填缝 料有聚(氨)酯、
14、硅树脂类,氯丁橡胶、沥青橡胶类等。 加热式有沥青玛蹄脂类、聚氯乙烯胶泥类、改性沥青类等。 3、配合比设计 根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、工作性等要求和 经济合理的原则,通过试验确定各成分的配合比例。主要 任务是选择水灰比、用水量和砂率3个参数。一般配比设 计步骤为: (1)根据已有的配合比试验参数或以往的经验,得出 初拟设计配合比; (2)按初拟设计配合比进行试拌,考察混合料的工作 性,按符合要求的情况作必要的调整;然后进行强度和耐 久性试验,按符合要求的情况再做必要的调整,得到设计 配合比; (3)根据现场浇筑条件,如集料供应情况(级配、含 水量等)、摊铺机具和气候条件等,进行适当调整,
15、得出 施工配合比。 经验公式法配合比设计,其步骤如下: (1)确定混凝土的配合比强度fc fc=Rifcm 式中: fcm 设计弯拉强度(见表4),MPa; Ri 提高系数,其值为1.101.15。 (2)计算水灰比w/c 碎石混凝土:w/c=1.5684/(fc +1.0079-0.3485fsc) 砾石混凝土:w/c=1.2618/(fc +1.5492-0.4565fsc) 式中:fsc 水泥实测28d抗折强度(MPa) 最大水灰比应符合规定:公路、城市道路和厂矿道路, 不应大于0.50;机场道路和高速公路,不应大于0.46;冰 冻地区冬季施工,不应大于0.45。如采用真空脱水工艺施 工
16、,水灰比可放大5%10%,但脱水后的剩余水灰比须满 足上述要求。 (3)计算用水量w 水灰比已定条件下,确定用水量实质上就是确定混凝土 中的水泥浆用量,而后者取决于混凝土的工作性要求和组 成材料性质,细集料的粗度和含量等。每立方米混凝土的 用水量w(kg/m3)可按以下经验公式确定: 碎石混凝土:w=104.97+3.09hs+11.27(c/w)+0.61sr 砾石混凝土:w=86.89+3.70hs+11.24(c/w)+1.00sr 式中:sr 砂率,%;参照表15选用,或按理论计算法 确定; hs 坍落度,cm;一般取13cm。 按理论计算法计算砂率时,采用下式: sr =ksVg(s
17、Vs+g) 式中:s细集料(砂)的松装密度,kg/cm3; g粗集料(石子)的松装密度,kg/cm3; Vs1立方米混凝土中细集料(砂)的松装体积, m3; Vg1立方米混凝土中粗集料(石子)的松装体积, m3; k拨开系数,在1.01.2范围内,一般可取1.05。 (4)计算水泥用量c c=w(c/w) 一般不小于300kg/m3,不大于450kg/m3。 (5)计算集料用量 在已知砂率、单位用水量、水泥用量的情况下,可采用 绝对体积法或假定密度法确定粗、细集料的用量。 绝对体 积法计算,细集料用量: S=( 100-w/w-c/c)/(1/s +(100-sr)/sr(1/g) 粗集料用量
18、:g=s(100-sr)/sr 假定密度法,细集料用量:S=sr(b-c-w)/100 粗集料用量:g=s(100-sr)/sr 式中: w水的密度,g/m3,可取1; c水泥的密度,g/m3,可取2.9301; s细集料的表观密度,g/m3; g粗集料的表观密度,g/m3; b混凝土的假定密度,g/m3,可取2.42.5。 (6)外加剂用量 通过试拌与试验确定,一般不超过水泥用量的5%。 (7)配合比的调整 A、试拌调整。B、强度校核。C、试验室配合比计算。D、 施工配合比换算。 (三)三辊轴机组水泥混凝土路面施工 1、工艺流程 施工方案确定搅拌站选择备料和混合料配比调整 测量放样基层检验和
19、整修支立模板和安设钢筋(拉杆和 传力杆) 拌和混凝土运输混凝土摊铺混凝土振捣混 凝土提浆、刮平铺放过滤布与气垫薄膜吸垫真空处 理机械抹平机械抹光表面拉毛机械锯缝拆模 养护填缝开放交通。 2、施工准备 (1)施工技术准备 图纸学习、技术交底、计算工程量、材料用量、编制施 工方案,纸上定板块分幅、胀缝位置、加强钢筋设置等工 作。 (2)机械设备选型 三辊轴机组、真空脱水、圆盘抹光机抹平、拉纹器拉毛 的施工方案。 (3)混凝土搅拌站设置 K1+000右侧商混,两台搅拌机(MAO2250/1500型),8 台混凝土运输罐车。 图8 水泥混凝土搅拌站 (4)材料准备及其性能检验 备料,检测砂、石含泥量、
20、级配、有害物质含量、坚固 性;碎石强度、针片状、磨耗等。如含泥量超标,提前 12d冲洗或过筛,其它项不符,另选材料或补救措施。 水泥出厂质量报告单,抽验细度、凝结时间、安定性及 3d、7d和28d的强度。受潮结块的水泥禁止使用;新出厂 的至少存放一周。外加剂性能指标检验,通过试验判定是 否适用。 (5)混合料配合比检验与调整 施工前检验设计配合比是否合适,如不合适,及时调整。 (6)下承层检验与整修 A、基层和封层:宽度、路拱、标高、平整度、厚度、 压实度、封层施工质量等。不符,整修;损坏,修补。 B、测量放样:每20m放中线、边线、胀缝、缩缝、曲线 起迄点和纵坡转折点。核对分块线,距窨井、检
21、查井盖至 少1cm。横向分块线与中线垂直。勤测、勤核、勤纠偏。 3、安设模板 采用槽钢,34m长,拼装牢固,装拆简易,高度与板 厚相同。顶面与板面齐平,与设计一致,底面与基层紧贴, 低洼(空隙)处用新拌混凝土铺平。检查接缝高差、错位 和平整情况,高差大于3mm或错位、不平整拆去重装。内 侧覆盖塑料薄膜,以便拆模和防止漏浆。 图9 模板安装 4、安装传力杆、拉杆 胀缝和有需要的缩缝设置传力杆。 连续浇筑时,在嵌缝板上预留圆孔穿传力杆,嵌缝板上 设木制或铁制压缝板条,两端固定在钢筋支架上,支架脚 插入基层内。 不连续浇筑时,在端模板外侧增设定位模板,按间距及 杆径钻孔,两板间安装一半杆长横木固定。
22、 拉杆要根据施工进度,采用预先置入振捣时扶正或边振 捣边插入的方式。 图10-1 传力杆设置 图10-2 传力杆设置 图10-3 拉杆设置 5、混凝土的拌和与运输 (1)混凝土拌和 搅拌机的容量要与工程量大小和施工进度相适宜。 每天拌和前,对水泥、水和集料用量调试(特别要根据 天气变化情况,测定砂石含水量),试拌无误,正式拌和。 精确度:水、水泥1%;集料3%。外加剂单独计量,精确 度2%。每班至少检查两次配料精度,每半天检查两次坍 落度。 搅拌时间根据搅拌机性能和拌和物和易性确定。最短搅 拌时间,自材料全部进入搅拌缸起,至开始出料止的连续 搅拌时间符合表16规定。搅拌最长时间不得超过最短时间
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