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内部管理制度系列
水泥混凝土路面施工技术
规程
(标准、完整、实用、可修改)
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水泥混凝土路面施工技术规程
Technical specification for construction of cement concrete pavement
说明:为规范化、制度化和统一化作业行为,使人员管理工
作有章可循,提高工作效率和责任感、归属感,特此编写。
城镇水泥混凝土路面施工技术规程
2 三辊轴机组铺筑混凝土面板时,必须同时配备一台有
安装插入式振捣棒组的排式振捣机,振捣棒的直径宜为
50~100mm,间距不应大于其效作用半径的 倍,并不大
于 500mm。插入式振捣棒组的振动频率可在 50~200Hz 之
间选择,当面板厚度较大和坍落度较低时,宜使用 100Hz 以
上的高频振捣棒。该机宜同时配备螺旋布料器和松方控制刮
板,并具备自动行走功能。
3 当桥面铺装厚度小于 150mm 时,可采用振捣梁。振
捣频率宜为 50~100Hz,振捣加速度为 4~5g(g 为重力加速
度)。
4 当一次摊铺双车道路面时应配备纵缝拉杆插入机,并
配有插入深度控制和拉杆间距调整装置。
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工艺流程:布料→密集排振→拉杆安装→人工补料
→三辊轴整平→(真空脱水)→(精平饰面)→拉毛→切缝→养生
→(硬刻槽)→填缝。
注:*指施工期间的日平均气温,使用缓凝剂延长凝结时
间后,本表数值可增加 ~。
必须使用硬刻槽方式制作抗滑沟槽,不得使用
粗麻袋、刷子和扫帚制作抗滑构造。
钢纤维混凝土路面板长宜为 6~10m,钢纤维
掺量较大可用大值,掺量较少,取小值。面板长宽比应符合
设计要求。
设钢筋网的钢纤维混凝土桥面铺装时,其钢筋网
焊接、锚固与安装应符合 、 节有关规定;布料与摊
铺应分别符合 条和 条的规定;振捣、整平、接
缝和抗滑构造施工应符合本节规定
11 混凝土面板接缝与养生
城镇道路水泥混凝土路面应按下列规定进行施
工质量控制:
1 工程采用的主要材料、半成品、成品等应进行现场验
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收,并按有关规定进行复验。现场验收和复验结果应经监理
工程师检查认可。凡涉及结构安全和使用功能的,监理工程
师应按规定进行平行检验或见证取样检测。
2 水泥混凝土路面施工完成后应进行检查,并形成记录。
城镇道路水泥混凝土路面作为城镇道路单位工
程的分项工程,可根据施工工艺、质量控制及路段长度等划
分为若干个检验批。
对城镇道路水泥混凝土路面分项工程的质量验
收,应进行质量控制资料、外形实测指标及外观质量验收,
并应对涉及结构安全的材料、试件等进行见证检测或结构实
体检验。
当城镇道路水泥混凝土路面施工质量不符合要
求时,应按下列规定进行处理:
1 经返工重做的,应重新进行验收。
2 经有资质的检测单位检测鉴定能够达到设计要求的,
应予以验收。
3 经有资质的检测单位检测鉴定达不到设计要求,但经
原设计单位核算认可能够满足结构安全和使用功能的,可予
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以验收。
4 经返修或加固处理的部分工程,虽然改变外形尺寸但
仍能满足使用要求,可按技术处理方案和协商文件进行验收。
通过返修或加固处理仍不能满足安全使用要求
的城镇道路水泥混凝土路面,严禁验收。
工程完工后,施工单位应将全线以 100~500m
作为一个评定路段,按表-1、表-2、表-3、
表 -4 规定的频率,随机选取测点,对水泥混凝土面层
全线自检,并绘制竣工图。
大、中型桥梁桥面水泥混凝土铺装层的质量与验
收,应以 100m 作为一个评定路段,其质量指标应符合表
-1、表 -2 的规定。
工程建设单位在接到施工单位的竣工验收报告,
并确认施工资料齐全后,应立即组织有关单位对施工质量进
行竣工检查与验收。检查验收应按随机抽样的方法,选择一
定数量的评定路段进行实测检查,每一检查段的检查频度、
试验方法及检测结果应符合本规程表-1、表-2、
表 -3、表 -4 的规定。当实测检查有困难时,
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经质量监督部门同意后,可随机抽查一定数量施工单位的质
量检测结果,对工程质量进行评定。此种情况下,仍应复测
部份路段的平整度,并利用施工中保存的钻孔试件对厚度及
强度进行复核。
工程施工总结
工程结束后,施工单位应根据国家竣工文件编制
的规定,提交竣工验收报告,连同竣工图表等完整的工程技
术档案和施工管理资料,一并提交业主及有关档案管理部门。
竣工验收报告应包括工程概况(包括设计及变更
情况)、工程基础资料、材料、施工组织、机械及人员配备、
施工方法、施工进度、试验研究、工程质量评价等。
工程技术档案和施工管理资料是工程竣工验收
和质量保证的重要依据之一,应包括质量保证体系、图纸会
审和设计交底记录、设计变更通知、隐蔽验收记录、试验段
铺筑报告、施工前及施工中材料质量检查结果(测试报告)、
施工中工程质量检查结果(测试报告)、工程完工后质量自检
结果(测试报告)、工程质量评价、竣工图以及原始记录、相
册、录像等各种附件。
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附录 A 路面混凝土抗折(弯拉)强度评定方法
路面混凝土抗折(弯拉)强度试验方法应使用标准小
梁法或钻心劈裂法,试件使用标准方法制作标准养生时间
28d,路面钻心劈裂时间应控制在 28~56d 以内,不掺粉煤
灰宜用前者,掺粉煤灰宜用后者,试件取样频率见表 -
1。
路面混凝土抗折(弯拉)强度合格标准
试件组数大于 10 组时,平均抗折(弯拉)强度合
格判断式为:
Kσ(-1)
式中:
――合格判定平均抗折(弯拉)强度(MPa);
――设计抗折(弯拉)强度标准值(MPa);
K――合格判定系数,按试件组数查附表
σ――抗折(弯拉)强度统计均方差,可按式 -2 计
算。
σ=Cν(-2)
Cν――实测抗折(弯拉)强度统计变异系数;
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――实测抗折(弯拉)强度统计平均值(MPa)。
附表 合格评定系数
试件组数 n11~1415~19≥20
当试件组数 n 为 11~19 组时,允许有一组最小抗折(弯
拉)强度小于 ,但不得小于
当试件组数 n 大于 20 组时,城市快速路、主干道最小
抗折(弯拉)强度不得小于 ,其他等级城市道路允许有一
组最小抗折(弯拉)强度小于 ,但不得小于
实测抗折(弯拉)强度统计变异系数 Cν值应符合
设计要求。
当标准小梁合格判定平均抗折(弯拉)强度、最小抗
折(弯拉)强度和统计变异系数 Cν中有一个数据不符合上述要
求时,应在不合格路段每车道每公里钻取三个以上φ150mm
的芯样,实测劈裂强度,并换算成抗折(弯拉)强度,其合格
判定平均抗折(弯拉)强度和最小值必须合格,否则,应返工
重做。实测劈裂强度与抗折(弯拉)强度可通过各自工地试验
数据的对比统计公式进行换算,按各自统计公式换算要求的
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最小试验组数石灰岩、花岗岩碎石混凝土不宜小于 10 组;玄
武岩碎石混凝土不宜小于 15 组。也可通过式 -1、
-2 或 -3 计算。
石灰岩、花岗岩碎石混凝土:(-1)
――混凝土标准小梁抗折(弯拉)强度(MPa);
――混凝土直径 150mm 圆柱体的劈裂强度(MPa);
玄武岩碎石混凝土:(-2)
砾石混凝土:(-3)
条文说明
1 总则
本条为编制本规程的目的。编制本规程的目的在
于提高我省城镇水泥混凝土路面工程施工技术水平,保证水
泥混凝土路面的施工质量和运营的安全可靠性。运营安全性
主要体现在对路面平整度和抗滑指标的严格要求上。
本条为适用范围,由于本规程为省地方标准,仅
适用于本省城镇道路新建、改建和扩建工程范围。属于水泥
混凝土路面范畴的专业标准。
本条强调原材料、配合比的质量指标及其稳定性;
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强调应根据合同及设计文件、施工现场所处的气候、水文、
地形等环境条件,确定设备种类和施工工艺,进行详细的施
工组织设计,建立完备的施工质量保障体系。同时强调混凝
土配合比设计应由具有相应试验资质的单位进行。
针对目前的招投标体制,施工企业比较过分追求
经济效益,相对忽视新技术的开发与应用的现状,特编制本
条,目的在于鼓励施工企业技术创新。
本条强调水泥混凝土路面的施工安全和施工人员
的劳动保护。
混凝土的施工受天气变化影响较大,为保证特殊
气候下的混凝土施工质量,本条要求水泥混凝土路面施工期
间,项目部应派人负责从国家、省、当地气象部门或新闻媒
体及时准确接收、汇总和记录气象预报,遇异常天气时,应
暂停施工或采取必要的防范措施,并调整施工方案。
2 术语
本规程术语、符号及条文翻译根据《英汉道路工程词汇》、
《道路工程术语标准》、《公路水泥混凝土路面滑模施工技
术规程》、《公路水泥混凝土路面施工技术规范》等确定。
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3 路基与基层
由于水泥混凝土面层座落在基层上,基层又座落
在路基上,国内水泥混凝土路面的施工实践表明:因路基不稳
定,不均匀沉降,造成不少水泥混凝土路面出现早期断板及
沉陷破坏。因此水泥混凝土路面必须有稳定、密实、匀质的
路基。
采用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定粒料
的半刚性基层较其他基层具有整体强度高、板体性好、耐久
等优点。为此,规程推荐高等级沥青路面采用此类基层。但
石灰(水泥)稳定细粒土易产生裂缝,进水后易产生软化、唧
浆等病害,只适宜用于路面结构层的底基层或垫层。
将旧沥青路面作为基层加铺水泥混凝土面层这类
工程为数不少,但《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-
2002)和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)
尚未对这类工程的施工提出要求,只有《公路水泥混凝土路
面滑模施工技术规范》(JTJ/-2000)有提出要求。本规
程按照旧沥青路面承载力、强度和质量状态的好坏分别采取
不同措施进行加铺。热天施工加铺层时,由于旧沥青路面表
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面温度高,为防止水泥混凝土板底失水及凝结过快而产生板
底开裂,保证加铺层水泥混凝土路面的质量,要求采取在旧
沥青路面上喷熟石灰浆或喷水降温等措施。
在旧水泥混凝土路面上设置加铺层,《公路水泥
混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002)有详细的设计要求,
《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规范》(JTJ/-
2000)有一定的设计要求,本条系参照《公路水泥混凝土路
面滑模施工技术规范》(JTJ/-2000)编写。
养生期结束前如要铺筑水泥混凝土面层,应避免
混凝土运输车辆在已铺筑的半刚性基层上行驶,以免破坏半
刚性基层已初步形成的强度。
4 原材料
水泥作为混凝土的重要组成部分,其质量的高低直
接影响到混凝土的使用寿命,本条文按优先顺序规定了使用
水泥品种,有助于提高混凝土路面的整体质量。
粉煤灰及其他掺合料的技术要求
1 粉煤灰是一种活性掺合料,掺在路面混凝土中,必须
满足活性高的要求,只有使用Ⅰ、Ⅱ级干排灰,也只有静电
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除尘装置中 2、3、4 级电场的干灰及磨细粉煤灰才符合路面
的使用要求。施工经验表明,结块或湿粉煤灰在新拌混凝土
中会出现搅拌不开的粉煤灰小团快,严重影响混凝土的强度,
并使路面出现许多坑洞,影响车辆行驶质量和路面的耐久性,
因此不得使用结块灰和湿灰。表 -1 中对混合砂浆活性指
数、氯离子、硫酸根离子和含水量有提出要求,活性指数表
示粉煤灰对混凝土强度的贡献率,实际上是对粉煤灰的化学
成分及活性没有规定的缺陷进行的弥补。氯离子、硫酸根离
子对于钢筋混凝土路面、钢纤维混凝土路面和桥面的抗锈蚀
以及硫酸盐腐蚀等耐久性极为关键。含水量表达的是粉状粉
煤灰的吸湿性能,这对于粉煤灰结团与否与拌和影响较大。
2 路面混凝土有最大 30%的粉煤灰掺量限制,这是水泥
及外掺粉煤灰能够全部水化的最高掺量要求,同时也是路面
抗冲、耐磨和耐疲劳性能的要求。因此使用时应准确了解水
泥中已经加入的掺合料种类及数量,已能实施有效控制。粉
煤灰的储存、运输等要求与水泥相同,在搅拌楼上应增加一
个罐仓,计量时,先称水泥,然后,累计计量粉煤灰。
细集料的技术要求
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1 砂按细度模数(Mx)分为三个区:1 区粗砂(Mx=)、2
区中砂(Mx=~)、3 区细砂(Mx=~),《水泥混凝
土路面施工及验收规范》GBJ97-87 规定“应采用洁净、坚硬,
符合规定级配,细度模数在 以上的粗、中砂”。本规程对
砂的要求为“宜采用细度模数在 以上的洁净、坚硬,符合
级配规定的粗、中砂”,两者的内容基本相同,但在执行的严
格性上有所区别。其主要原因有二:其一是在目前的技术条件
下,通过使用强气高效减水剂、减少用水量、降低水灰比,
可以做到使用细砂的混凝土能够满足弯拉强度和低水灰比,
但由于砂的硬度及细度模数对已使用一段时间之后的路面
的抗滑性能和横向力系数有关键性影响,砂过细,表面水泥
浆磨损后,凸起的细砂颗粒无法为路表面提供足够的安全性
指标,从行车安全角度考虑,本规程提倡使用细度模数大于
的中、粗砂,由于可通过采取专门制作另外的抗滑表层
的措施来提高抗滑性能,因而本规程在细度模数方面只做推
荐性要求,不做强制性要求。本规程不做强制性要求的第二
个原因是《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003
规定“路面及桥面用砂的适宜细度模数应在 ”,与本规
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程的要求不同。该规范在细度模数的下限上的要求比本规程
松,在上限上有做要求,比本规程严。
路面施工中砂源不同时,由于砂的细度模数变化超过
,导致混凝土拌和物的绸度变异较大,有时会达到失控
的程度,经常出现振捣不密实、麻面或水泥浆薄厚不均、塌
边等现象。施工中应将细度模数变化超过 、来源或产地
不同的砂,分别堆放,并按不同细度模数调整配合比砂率后
再使用。
2 表 -1 中Ⅰ区砂属于粗砂,保水性较差,作配合比
设计时,宜用较大的砂率;Ⅱ区砂属于中砂和一部分偏粗的细
砂,粗细程度适中,级配最好;Ⅲ区砂属于细砂和一部分偏细
的中砂,颗粒偏细,粘聚性略大,和易性好,易振捣成型,
宜用较小的砂率。
3 该条文对强度较低,抗磨性较差的机制砂母岩的岩石
品种加以适当限制,并提出机制砂的砂浆磨光值宜大于 35
的要求,目的在于提高机制砂水泥混凝土路面的抗滑性能和
横向力系数,保证路面行车的安全性。
粗集料的技术要求
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1《建筑用卵石、碎石》GB/T14685 规定:C60 以上高
强混凝土应使用Ⅰ级集料;C30~C60 中强混凝土应使用Ⅱ级;
强度等级低于 C30 的低强度混凝土使用Ⅲ级。针对此规定,
《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003 提出“高
速公路、一级公路、二级公路及有抗(盐)冻要求的三、四级
公路水泥路面使用的粗集料级别应不低于Ⅱ级”的要求。本规
程参照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTGF30-2003
的要求,提出“城市快速路、主干道及有抗(盐)冻要求的其它
城市道路混凝土路面使用的粗集料级别应不低于Ⅱ级”。对粗
集料的等级进行规定有利于混凝土路面的使用寿命和提高
混凝土的抗冻性、耐磨性和耐疲劳性。
2 对粗集料最大公称粒径进行规定有利于得到较高的混
凝土弯拉强度,有利于防止混凝土离析和塌边。
《建筑用卵石、碎石》GB/T14685 规定的级配要求过
宽,本规程按照《公路水泥混凝土路面施工技术规范》
JTGF30-2003,从严要求级配,其原因主要有:一、路面混凝
土级配对弯拉强度的影响很大,主要表现在其振实后,能否
达到逐级充填密实结构,形成高弯拉强度所要求的嵌锁力;二、
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粗集料的级配对于路面的干缩和温缩,即接缝开口位移量影
响相当大,逐级充填的良好级配有利于减少收缩和接缝开口
位移量;三、该级配已按照级配理论计算过,并已在水泥混凝
土路面上使用了十多年,有坚实的理论和实践基础,不宜轻
易变动。
本条关于使用方空筛的规定一方面是参照发达国家的
标准,另一方面也是为了与沥青混凝土等集料筛的使用统一。
拌和及养生用水规定的四项技术要求进行过校核试
验,目前在其它相关规范中都采用。对化学有害杂质的规定
主要是从耐久性要求提出的限制,海水及严重污染的河水、
湖水其有害成分已经超出了上述规定的,不得使用。
目前国内外加剂生产种类繁多,本条文的规定对保
证水泥混凝土路面和桥面工程质量有利。
生产厂家产品质量合格证明文件指产品合格证书、
出厂检验报告等,通常应列出产品的主要性能指标,当用户
有特别要求时,还应列出某些专门检验数据。进场复验报告
是进场抽样检验的结果,并作为判断材料能否在工程中应用
的依据。
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钢纤维抗拉强度规定为应不宜小于 600Mpa 是同时
考虑了钢钎维的拔出应力、设计应力、施工便利和疲劳寿命
的综合效果,钢钎维长度的规定是考虑到提高混凝土的弯拉
强度、抗拉强度、抗裂和增加韧性等作用,同时规定钢纤维
长度不宜大于粗集料最大公称粒径的 2 倍是为减少搅拌不均
或搅拌困难。
本条编写是期望在今后的胀缝传力杆套帽加工及安
装中,避免虽有传力杆套帽,但未封口或极不规范的情况。
胀缝板的材料规定是经大量实际应用后总结出的
使用效果较理想的种类。
背衬垫条能控制均匀的填缝深度及填缝料形状系
数,有效地提高接缝的灌缝质量。预制橡胶嵌缝及其润滑粘
结剂的删除是因为大量的施工实践证明其使用效果欠佳。
5 施工准备
本条对工程开工前的施工技术准备工作进行了规定。
关于设计交底和工序施工技术交底,建城[2002]221 号文《市
政基础设施工程施工技术文件管理规定》有 款的要求。
本条具体针对城镇道路水泥混凝土路面施工的现场
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准备进行了规定。规定 款施工现场应建立简易试验室
问题,其原因为:不管采用商品混凝土,还是采用自拌混凝土,
坍落度的检测均应进行。因而简易试验室必须建立。由于市
政工程位于城市或城市周边地区,随着商品混凝土的普及和
见证取样与送检制度的建立,混凝土原材料检验、配合比试
验以及强度检验等均可通过具备相应资质的企业试验室或
检测机构来完成,因此施工现场建立具备相应资质的现场试
验室不做强制性要求,但现场简易试验室应满足施工过程控
制的需要。
施工前材料检查包括施工开始前以及施工材料发生
变化后的检查,规定了检查以“批”为单位,由于一个工程经
常使用几个不同料场或分几次购,材料会有变化,必须每批
都作检查。本规程只对“批”作定性规定,未作定量的规定。
但对于数量太少的材料,不宜作“批”购入,以免影响材料的
稳定性;对实行监理制度工程还规定了检查结果要提出报告
并得到认可批准。
自拌混凝土搅拌站的设置要求:
1 款是搅拌站建场要求,包括站址选择、水电供应等。
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2 款砂石料储备是对砂石料场的材料储备数量,场地的
排水、硬化、隔离与标识以及材料的覆盖等提出要求。实践
证明,要保证水泥混凝土路面施工质量,必须保证混凝土原
材料在搅拌场发生积水、二次污染或混杂;防止使用淌水、夹
雪、局部温度过高或表面尘土污染的砂石料配置混凝土,它
将严重影响新拌混凝土的匀质性和弯拉强度,如,装载机铲
运刚淋过雨正在淌水的砂石料,在正常的拌和工艺下,首先
非吸附的自由水根本无法测准砂石料含水量,搅拌加水量会
失控;其次,表面厚吸附水膜中拌和不进水泥,或因吸水率过
高,在摊铺机超高频振动下,会产生板低大量流浆现象,将
严重降低混凝土的弯拉强度。对比国内沥青路面有相同的要
求。有鉴于此,有必要严格规定,确保混凝土原材料质量。
3 包装水泥与散装水泥相比,使用散装水泥能节约资源、
能源,降低水泥生产、流通及使用成本,减少水泥损耗,确
保水泥质量,改善劳动条件,减少环境污染,节约劳动力,
提高劳动生产率等。因此《厦门市建筑条例》要求积极推广
使用散装水泥,严格限制使用袋装水泥。20xx 年 6 月 4 日
发布的《中国应对气候变化国家方案》也提出了“进一步推广
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散装水泥,继续执行‘限制袋装、鼓励和发展散装’的方针”的
要求。因此本款提出“推荐使用散装水泥”的要求。同时由于
福建省内各地区发展不平衡,包装水泥的使用在一定程度上、
在一定的时间内依然存在,因而对使用散装水泥仅做推荐性
要求,不做强制性要求。
4 款是搅拌站生产和运输需要。
5、6、7 款是正常生产质量合格产品的条件。
6 混凝土配合比
普通混凝土配合比设计
1 适用范围:满足滑模、轨道、三辊轴机组和小型机具四
种施工方式的塑性振捣密实的各种水泥路面本节配合比设
计均适用。对于桥面铺装层,当检测路面混凝土抗压强度满
足桥面设计要求,可不更换配合比,直接使用。当桥面抗压
强度比路面高时,必须对配合比进行更换,并且需按照桥面
的要求,事先准备好需要的配合比,桥面抗压强度计算配合
比可按照《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55 的要求进行
设计。
2 普通混凝土路面的配合比设计在兼顾经济性的同时应
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满足的三项技术要求:
(1)弯拉强度
路面混凝土 28d 设计弯拉强度标准值应符合《公路水泥
混凝土路面设计规范》(JTGD40)的规定,设计规范中普通混
凝土和钢纤维混凝土 28d 设计弯拉强度标准值和弹性模量
的数据见下表
表 1 混凝土路面板设计强度标准值和弹性模量
交通等级特重重中等轻
混凝土设计弯拉强度标准值 fr(Mpa)*
钢纤维混凝土设计弯拉强度标准值 frf(Mpa)
混 凝 土 和 钢 纤 维 混 凝 土 设 计 弯 拉 弹 性 模 量
EC(Mpa)31000300002900027000
注:*在特重交通的特殊路段,通过论证可使用设计弯拉
强度标准值 ,弯拉弹性模量 33000Mpa。
本规范在此款表 -1~2 中贯彻了按照各级道路规定的
可靠度来计算配制弯拉强度,并规定了弯拉强度变异系数允
许变化的范围。对道路等级所要求达到的不同管理水平范围,
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本规范在弯拉强度变异系数方面允许有一点可选择的余地,
快速路变异系数可取 ~,主干路可取 ~
或 ~, 次 干 路 可 取 ~, 其 它 路 可 取
~。在这些变异系数中,前者为其最小可取值,后
者为其最大可取值。
本规范在此款中还规定“如果施工配制弯拉强度超出设计
给定的弯拉强度变异系数上限,则必须改进机械装备和提高
施工控制水平”。这项规定不仅是遵循和满足了可靠度要求,
同时是要提倡使用能够保证路面质量及匀质性的大、中型机
械铺筑方式。
(3)耐久性:
1)关于路面混凝土使用引气剂问题。路面混凝土应使用
引气剂。长期以来,混凝土含气量的控制虽有很多研究成果,
但实际工程推行起来仍有难度。引气剂的适宜掺量应通过搅
拌机口的拌和物含气量测定反向控制。表 -4 中所规定的
含气量是搅拌机出口的检测值。国内外所有行业混凝土含气
量均依此为控制基准。
水泥路面掺用引气剂,除了提高弯拉强度、工作性和平
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整度外,仅从耐久性来看,不只是抗(盐)冻性、减少面板伸
缩变形、提高抗风化能力,满足耐候性的需要,而且是减少
上表面泌水,提高表面耐磨性和抗海水、海风、酸雨、硫酸
盐渗透等腐蚀环境介质的重要措施之一。
2)关于路面混凝土耐久性所要求的最大水灰比及最小水
泥用量问题
耐久性在水泥路面上所包含的内容主要有:①抗(盐)冻性。
除了引气剂外,混凝土本身应有足够的抗冻破坏能力,要求
低水灰比和较大水泥用量。同时表面要有足够的抗渗性和防
水性,而防水抗渗性混凝土表面必须有足够厚度的水泥砂浆,
同样也要求低水灰比和较大水泥用量。②抗滑性。普通混凝
土抗滑性不依赖于粗集料,而依靠表面足够低水灰比的水泥
浆、砂的硬度和磨光值。水泥用量少,表面砂浆偏少,很快
就露骨,而路面和桥面混凝土粗集料没有磨光值要求,很不
安全,需要罩面改善抗滑性,普通混凝土对粗集料不便提出
磨光值要求,因为面板厚度 220~330mm,不可能象沥青路
面抗滑表层(50mm)一样来要求这样巨大数量的粗集料均具
有高砂浆磨光值。否则,水泥路面将在大多数地方因建设费
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用过高或无法找到合格的粗集料来建设。③抗磨性。普通混
凝土抗磨性是抗滑性能保持的前提,就抗磨性本身而言,一
是需要表面高硬度和高强度;二是表面需要有一层厚度适宜
的全封闭砂浆包裹层;三是表面需要不脱层、脱皮,不成坑。
这些均要求较大水泥用量和低水灰比来保证。④抗冲击性。
抗冲击韧性也要求较大水泥用量和低水灰比。否则,集料被
水泥砂浆封闭起来,孔隙及尖锐的裂缝尖端多,抗冲击韧性
会很差。⑤耐疲劳性。除了水泥成分中体积不安定的游离氧
化钙,碎石尖角有较大影响外,水泥用量低,水灰比较大时,
集料未被水泥浆封闭起来,界面孔隙和内部尖锐的裂缝引发
尖端多,耐疲劳循环周次会大幅度下降。
因此,路面混凝土仅仅满足弯拉强度的要求,对其
20~30 年耐久性和使用寿命而言是远远不够的。为保证路面
混凝土的耐久性,本规程所规定的水灰比不仅满足弯拉强度
的要求,而且在很大程度上受耐久性的控制。
3)关于路面混凝土抗各种化学侵蚀性问题
抗海水、海洋大气、酸雨,除冰盐、硫酸盐环境要求水
泥具有高化学稳定性,通过硅酸盐水泥加掺合料和提高密实
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度来保证,规定不得单独使用硅酸盐水泥,要求水泥路面掺
用粉煤灰、磨细矿渣和硅灰。路面和桥面耐久性条款中不能
只有抗(盐)冻性和抗磨性条款,也应规定防腐蚀条款。
3 外加剂的使用要求
1)拌和物凝结时间的控制。在任何气温下,均要求将拌
和物的初凝时间控制在施工铺筑所必需的 3h,终凝时间不晚
于 10h。夏季要求缓凝或保塑,低温施工要求早强,负温施
工要求防冻。
2)提出实际工程结构混凝土含气量的检验方法和要求。
3)提出外加剂沉淀、絮凝现象的防止办法。
4 配合比参数的计算要求
(1)水灰(胶)比的计算与确定:①要求由弯拉强度计算水灰
比。②规定掺用粉煤灰时用弯拉强度计算水灰比代替水胶比,
计入水胶比的粉煤灰采用超掺法、代替砂的部分不计入水胶
比。③水灰(胶)比应同时满足弯拉强度和耐久性的要求。
(2)砂率的选择。表 -7 的基本思想是路面混凝土的砂
率必须按照其粗细程度和总表面积来选择。砂的粗细程度,
即细度模数与吸附法测得的比表面积之间成反比线形关系。
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不同施工方式的路面混凝土的工作性要求是确定的,维持工
作性稳定的前提是包裹砂石料的水泥浆厚度要基本保持不
变,则相同工作性要求保持混凝土集料的总表面积基本不变,
粗集料的总表面积差别远小于砂,但碎石与砾石之间有差别,
因而在表中分别表示。影响混凝土集料总表面积的主要因素
是砂,砂粗时,比表面积小,应采用大砂率,提高偏小的总
表面积,保持水泥浆厚度不变,并防止泌水;砂细时,应采用
小砂率,以降低偏大的总表面积。该表所框定的较低坍落度
路面混凝土的砂率,基本上是给定细度模数时的最优砂率。
(3)单位用水量的计算和确定。计算公式 -4 和 -5
要解决的是没有使用外加剂时的单位用水量。使用外加剂后,
应按实测外加剂的减水率β由公式 -6 计算掺外加剂时的
单位用水量。计算出的用水量应满足不同施工方式表 -3
的规定(表 -3 未包括滑模摊铺,采用滑模摊铺时应按照《公
路水泥混凝土路面滑摸施工技术规程》JTJ/-2000 的
要求,最大单位用水量卵石混凝土不宜大于 155kg/m3;碎石
混凝土不宜大于 160kg/m3),此规定的目的在于最终选定的
单位用水量能同时满足摊铺工作性、耐久性和计算弯拉强度
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三个方面的要求。
(4)单位水泥用量的计算与确定。由同时满足摊铺工作性、
耐久性和计算弯拉强度三者要求的水灰比确定。满足弯拉强
度和工作性要求的单位水泥用量通过公式 -7 计算,并按
耐久性表 -5 进行校核。
(5)砂石料用量计算。可按密度法和体积法计算,经计算
得到的配合比,应验算粗集料充填体积率不小于 70%,粗集
料充填体积率=1 立方米混凝土粗集料用量除以其视密度。
路面混凝土振捣密实形成混凝土骨架密实结构以后,粗
集料提供强有力的嵌锁作用对保证混凝土弯拉强度相当重
要。《日本水泥混凝土路面设计施工指南》要求在配合比计
算完成后,验算粗集料充填体积率不小于 70%,一般应在
70%~80%范围内,粗集料充填体积率与粗集料最大公称粒径
和砂的细度模数有关,粗集料最大公称粒径越大,充填份数
越大;砂的细度模数增大,砂率增大,粗集料充填份数将减少。
5 使用真空脱水工艺时,单位用水量可比计算值略大,
但脱水后的剩余用水量不应超过满足耐久性的最大单位用
水量及水灰比规定。
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6 路面混凝土使用粉煤灰有掺量限制。限制的目的是要
保证粉煤灰能全部水化并发挥强度及其他效益。根据目前研
究得到的粉煤灰和水泥体系的胶凝材料水化理论,粉煤灰的
水化依赖于水泥水化释放出的氢氧化钙,产生二次水化,生
成具有凝胶性能并提供后期强度的水化硅酸钙和水化铝酸
钙,水泥当中能够产生的氢氧化钙是有限的,两者之间必定
存在一个最优的匹配关系,国内外研究已经确认,粉煤灰能
够全部水化的最大量为纯硅酸盐水泥的 28%,超出的部分不
仅不会对后期强度有利,而且如同土和石粉一样有害无益,
收缩大、开裂多、易断板是其易出现的最大问题。本规程规
定的最大粉煤灰用量已考虑了水泥中所掺的混合才量,两者
之和最大不应超过 30%。粉煤灰混凝土使用超掺法时胶材总
量大于纯水泥混凝土,其变形大,抗裂性能差,且早期强度
偏低,断板几率增大,如养生不佳,还将影响路面耐磨性。
大面积路面养生条件比试验室差,尽管混凝土内部强度较高,
但表面易失水干燥,将降低其强度和耐磨性。
使用较低粉煤灰掺量的另一个理由是我国使用最多的
是普通水泥,该水泥在水泥厂已掺有 15%以内的混合材,这
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与国外的波特兰(纯熟料)水泥使用高掺量粉煤灰有很大差别,
中国水泥的活性和强度与国外相比有较大差距,因此不主张
使用或追求高掺量粉煤灰。我国的研究与实践表明,高掺量
的粉煤灰无论在理论上还是在实践上都存在问题,使用时必
须慎重对待。
主张在路面混凝土中主张高掺量粉煤灰除了物理充填
外的另一个观点是:掺入混凝土中的粉煤灰不可能全部水化。
如果低于这个水泥和粉煤灰全部水化的临界水(胶)灰比,
两者均不可能全部水化,但路面混凝土目前实际使用的水(胶)
灰比在 以上,即使是高弯拉强度的混凝土也不低于
这个临界值,因此水泥和粉煤灰两者全部水化是可能的,即
使不能够全部水化,两者的水化深度基本是相等的。路面混
凝土中如使用低于 的水(胶)灰比,这对胶凝材料的使用
无疑是不经济的。物理填充和水泥粉煤灰不可能全部水化的
观点,在水(胶)灰比不大于 ,抗压强度不小于 60Mpa
的高强混凝土中是成立的,但在抗压强度 30~50Mpa,弯拉
强度在 ~,水(胶)灰比在 ~ 的中等或略
高强的路面混凝土中,基本上是不能成立的。
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此外,粉煤灰掺量过小,达 1/10 以下时,微珠含量太
少,对增加和易性、降低碱度以及后期强度增长等方面的作
用不显著,而且占用一个水泥罐仓,影响施工效率发挥。实
际掺用粉煤灰的水泥路面长期运营表明,在普通水泥(已掺
12%左右掺合料)中,粉煤灰掺量超过 20%时,路面的 6~8
年以上长期耐磨性将无法保证,室内试验耐磨性降低的最大
掺量大致为 25%。两者之所以不同主要是由于实际路面的报
湿养生条件相对较差。仅从保证耐磨性考虑,外掺粉煤灰和
水泥中的掺合料总量不宜超过 30%。
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