[科普中国]-混凝土路面版

结构组成

沥青混凝土路面是由面层与基层、底基层、垫层和路基所组成的路面结构。

面层面层是直接承受车轮荷载反复作用和各种自然因素影响，并将荷载传递到基层以下的结构层，因此它应满足表面功能性和结构性的使用要求。面层可为单层、双层或三层。双层结构称为表面层、下面层；若采用三层结构，则称为表面层、中面层、下面层。

表面层应具有平整密实、抗滑耐磨、稳定耐久的服务功能，同时应具有高温抗车辙、抗低温开裂、抗老化等品质。旧路面可加设磨耗层以改善表面服务功能。中、下面层应密实，基本不透水，并具有高温抗车辙品质和抗剪切、抗疲劳的力学性能。

沥青混凝土路面面层材料主要由沥青、粗集料、细集料、矿粉等组成。沥青应采用道路石油沥青或其加工产品。沥青的选择应根据公路等级、气候条件、交通量及其组成、路线线形、面层结构、施工工艺等因素，并结合当地使用经验确定。沥青路面的粗集料，应选用碎石，也可选用经轧制的碎砾石。对三、四级公路沥青层中的粗集料，可用经筛选的小砾石。粗集料应用无风化、微风化的石料轧制而成，不含土和杂质，石料坚硬、表面粗糙、洁净，轧成的碎石形状方正。沥青混合料中的细集料宜选用机制砂和天然砂或石屑与天然砂配制。细集料应具有一定棱角性，洁净、干燥、无风化、无杂质、不含土。天然砂宜选用中砂、粗砂，天然河砂不宜超过集料总质量的20%。矿粉必须采用石灰石等碱性石料磨细的石粉，不得使用酸性岩石等其他矿物的矿粉，矿粉应干燥、洁净、不成团块。

沥青混凝士路面按强度构成原理可分为密实型和嵌挤型两大类。密实型沥青混凝土路面要求矿料的级配按最大密度原则设计，其强度和稳定性主要取决于混合料的黏聚力和内摩擦阻力。密实型沥青混凝土路面按其孔隙率的大小可分为闭式和开式两种。对于闭式，混合料孔隙率小于6%，混合料致密耐久，但热稳定性较差；对于开式，混合料孔隙率大于6%．其热稳定性较好。嵌挤型沥青混凝土路面要求采用颗粒尺寸较为均一的矿料，路面的强度和稳定性主要依靠集料颗粒之间相互嵌挤所产牛的内摩擦力，而黏聚力仪起着次要的作用。按嵌挤原则修筑的沥青混凝土路面，其热稳定性较好，但因孔隙率较大，易渗水，凶而其耐久性较差。

基层基层是设置在面层之下，并与面层一起将车轮荷载的反复作用传递到底基层、垫层、土基，起主要承重作用的结构层次。基层材料的强度指标应有较高要求。基层视公路等级或交通垃的需耍，可设置一层或两层。当基层较厚需分两层施工时，可分别称为上基层、下基层。

我国一般使用的大多为半刚性基层。半刚性基层按结合料种类大体可分为：①石灰稳定类基层，即在粉碎的土和原状松散的土（包括各种粗、中、细类土）中掺入适量的石灰和水，按照一定的技术要求经拌和后，在最佳含水率下摊铺、压实及养生；②水泥稳定类基层，即在粉碎的土和原状松散的土（包括各种粗、中、细类土）中掺入适量的水泥和水，按照一定的技术要求经拌和后，在最佳含水率下摊铺、压实及养生，其抗压强度符合规范要求；③工业废渣稳定类基层，工业废渣主要包括粉煤灰和煤渣，工业废渣材料主要用石灰废渣综合稳定，即形成石灰工业废渣材料。国内高级公路基层多采用水泥稳定粒料或二灰碎石（粒料）。

按混合料结构状态可将半刚性基层分为四类，即悬浮密实结构、均匀密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。均匀密实结构主耍指无机结合料稳定细粒土，如二灰土、水泥土等；悬浮密实结构是指粗集料间隙体积小于细集料部分毛体积；骨架空隙结构是指粗集料问隙体积大于细集料部分毛体积；骨架密实结构是指粗集料间隙体积接近细集料部分毛体积。

底基层底基层是没置在基层之下，并与面层、基层一起承受车轮荷载反复作用，起次要承重作用的结构层次。

底基层材料的强度指标要求可比基层材料略低。底基层视公路等级或交通量的需要可没置一层或两层。

底基层较厚需分两层施工时，可分别称为上底基层、下底基层。

垫层垫层是设置在底基层与土基之间的结构层，起排水、隔水、防冻、防污等作用，以保征面层和基层的强度、刚度和稳定性不受土基水温状况变化的不良影响。它的其他功能是将基层传下的车辆荷载加以扩散，以减小对土基产生的应力和变形；同时能阻止路基土挤入基层中，影响基层结构的性能。

修筑垫层的材料强度不一定高，但水稳定性和隔温性能要好。常用的垫层材料分为两类，一类是由松散粒料（如砂、砾石、炉渣等）组成的透水性垫层；另一类是用水泥或石灰稳定土等修筑的稳定类垫层。

路基路基是公路工程的重要组成部分，是路面的基础，其强度和稳定性直接影响到路面的使用品质。实践证明，路面的损坏往往与路基排水不畅、压实度不够、强度低等有直接关系，而且路基损坏后修复的难度大、费用高。由此可见，保证路基的稳定性意义重大。路基的设计和施工应严格按照新颁布的有关路基设计和施工的规范和标准，因地制宜地进行精心设计、施工，以确保路基具有足够的强度、稳定性，同时兼顾路基的养护和绿化．以加强对社会环境和生态环境的保护。1

分类按照路面材料和结构的不同，水泥混凝土路面分为以下几种。

（1）普通混凝土路面

普通混凝土路面是采用普通混凝土铺筑，为消除或减少温度应力和混凝土干缩带来的不利影响，普通混凝土路面设有很多平面接缝，因此也被称为接缝混凝土路面。普通混凝土路面只在接缝区配置杆件和局部需要加强部位（如角隅和边缘）配置钢筋，其他部位采用素混凝土，这种路面板形式占水泥混凝土路面的绝大多数。

（2）钢筋混凝土路面

钢筋混凝土路面是在板内配置纵横向的网状钢筋以提高路面板的整体性，由于抗拉能力得到提高，单块板可以做得更长更大。钢筋混凝土路面适用于：①长大或不规则的板块；②板下埋有地下设施或路基有可能产生不均匀沉降的路段；③重载交通的公路和机场跑道。

（3）连续配筋混凝土路面

连续配筋混凝土路面是除了横向钢筋，还在路段内配置连续的纵向钢筋，用于约束混凝土的收缩和膨胀，限制裂纹的发展。连续配筋混凝土路面在路段内不设接缝，平整度高。由于技术复杂、造价较高，连续配筋混凝土路面目前未被广泛应用。

（4）纤维混凝土路面

纤维混凝土路面是在混凝土面层中掺入各种短纤维的水泥混凝土路面，纤维混凝土通常比素混凝土具有更高的抗拉强度或更好的耐久性。常用的纤维有钢纤维、各种聚合物纤维以及玻璃纤维。纤维混凝土路面广泛用于重载道路、机场跑道及工作环境恶劣的路面和桥面。

（5）碾压混凝土路面

碾压混凝土路面是采用振动碾压成型的水泥混凝土，不同于上述类型混凝土路面的灌注施工方式。碾压混凝土路面要求采用十硬性混凝土，施工便捷快速，但其表面平整度和结构耐久性不如普通混凝土。碾压混凝土主要用于低等级道路或面层由两层不同类型的结构层复合而成的复合式路面的下层。

（6）块料混凝土路面

块料混凝土路面是用混凝土预制块做面层铺筑在下承层上的路面结构。大的块料路面的块料尺寸可达1～2m，小的块体通常为20～30cm。由于可以使用石料打制较小的块料，因此，认为只有较大的块料路面才能归于水泥混凝土路面范畴，从而用刚性路面理论进行结构分析。块料路面常用于城市道路、非机动车道、低等级公路，或用于基础不稳定的道路交叉口、桥头引道、过水路面等处。2

特性（）力学特性

作为刚性路面的水泥混凝土路面，同柔性路面相比，有自己的特点：混凝土路面的弹性模量及力学强度大大高于基层和土基的相应模量和强度，但混凝土的抗弯拉强度比抗压强度低得多，约为抗压强度的1/7 - 1/6，在车轮荷载的作用下当弯拉应力超过混凝土的极限抗弯拉强度时，混凝土板便产生断裂破坏。且在车轮荷载的重复作用下，混凝土板会在低于极限抗弯拉强度时出现破坏，因此取水泥混凝土板的抗弯拉强度指标作为设汁指标。

（2）温度变化特性

混凝土随温度、湿度的变化而发生变形，导致混凝土路面板产生收缩、膨胀或翘曲。如果板的尺寸过大，这些变形会受到约束，使板内产生较大的应力，而出现开裂、拱胀，甚至断裂等破坏。为减少温度、湿度影响产生的应力，防止出现不规则的裂缝，混凝土路面（除连续配筋混凝土路面外）需要在纵、横两个方向设置接缝，将板体划分成一定尺寸的矩形板。

（3）变形特性

水泥混凝土是一种脆性材料，它在断裂时的相对拉伸变形很小，因此在荷载作用下土基和基层的变形情况对混凝土板的影响很大，不均匀的基础变形会使混凝土板与基层脱空，在车轮荷载作用下板产生过大的弯拉应力而遭破坏。

因此混凝土面板必须具有足够的抗弯拉强度和厚度，才能满足车轮荷载的多次重复作用。2

主要特点水泥混凝土路面是指以水泥混凝土板作为面层，下设基层、垫层所组成的路面结构，又称刚性路面。

水泥混凝土路面与沥青类路面、石料类路面相比，具有以下特点：

优点（1）强度高、刚度大，具有较高的承载能力和扩散载荷的能力。

（2）稳定性好，受气候条件等自然因素影响小，不易出现沥青路面的某些因稳定性不足而产生的损坏如变软、拥包、车辙、波浪等情况，也不存在沥青路面易出现的老化、龟裂等损坏现象。

（3）耐久性好，抗磨耗能力强，而且能通行包括履带式车辆在内的各种运输机械。

（4）水泥混凝土对油和大多数化学物质不敏感，有较强的抗侵蚀能力。

（5）表面较粗糙，抗滑性和附着性好，从而提高车辆行驶的稳定性。

（6）水泥路面色泽鲜明，反光能力强，对夜间行车安全有利。

缺点（1）对水泥和水的需要量大。例如修筑0.2m厚、7m宽的混凝土路面，每1000m要耗费水泥400～500t和水250t，尚不包括养生用水在内，这对水泥供应量不足和缺水地区修筑混凝土路面带来极大困难。

（2）有接缝，一般混凝土路面要设置许多接缝，这些接缝不但增加施工和养护的复杂性，而且容易引起行车跳动，影响行车的舒适性，并且接缝处又是路面的薄弱点，如处理不当，将导致路面板边和板角处破坏。

（3）开放交通较迟，一般混凝土路面完工后，要经过28天的潮湿养生才能开放交通，如需提前开放交通则需采取特殊措施。

（4）修复困难，混凝土路面损坏后，不仅开挖困难、修补工作量大，而且影响交通。3