水泥混凝土路面的使用现状和发展前景
摘要通过对水泥混凝土路面与沥青混凝土路面进行比较,指出水泥混凝土路面在我国的应用优势,介绍道路混凝土的特点、水泥混凝土路面的种类、材料要求和施工工艺,分析国内外公路路面的使用现状,并结合我国国情,对水泥混凝土的发展方向做初步探索。

关键词水泥混凝土;沥青混凝土;特点;现状;发展
以水泥混凝土为主要材料做面层的路面,简称水泥混凝土路面。

水泥混凝土路面在我国开始使用时间较早,应用范围很广,高速公路、城市道路、机场跑道、车站码头、乡间道路等处均铺设水泥混凝土路面。

我国是水泥生产大国,特别是近年来水泥市场产大于销,形成买方市场,在这种情况下,发展水泥混凝土路面有着良好的经济效益和社会效益。

在基础设施建设中,沥青混凝土路面越来越多地使用在交通基础设施中。

在人们的传统的观念里,很多人认为沥青路面比水泥路面更经济、更舒适,对水泥混凝土路面产生了怀疑甚至否定,但综合考虑路面的施工养护以及环保因素后,水泥混凝土路面更具有优势和发展前景。

1国内外水泥混凝土路面的发展现状
随着作用于交通基本设施上的荷载越来越大,美国已把国内30%的高速公路建成了水泥混凝土路面;加拿大魁北克省在加拿大水泥混凝土高速公路中约占4%。

在欧洲,比利时是使用水泥混凝土路面最多的国家,约50%的高速公路是水泥混凝土路面,绝大多数水泥混凝土路面使用现状达到了设计要求。

用水泥混凝土加铺旧路面在比利时也是常用的方法。

特别是德国的水泥混凝土路面表现出非常卓越的长期使用性能。

在我国的高等级公路中水泥混凝土路面(高速公路和一级公路)约占25%,二级以下公路所占比例约为40%。

由于现代公路交通的车流量和荷载进一步增大,渠化程度进一步提高,沥青混凝土路面将面临着严峻的考验,其中很大一部分沥青混凝土路面建成通车后不久,短的几个月,长的也不过3～4年就出现车辙、开裂等破坏,需进行大面积维修或罩面,既影响了交通运输,又造成了极大的经济损失。

2道路水泥混凝土的特点
由于道路水泥混凝土路面所处的使用条件、环境和所承受的外力的特殊性,对道路水泥混凝土的性能也就有特殊的要求。

1)抗折强度高。

道路水泥混凝土的破坏是由于弯拉应力引起的。

严格来说,用普通混凝土铺筑的路面不能满足道路使用的特点,不利于道路的使用,降低了路面的使用寿命。

道路水泥混凝土的要求中引人一个“脆性系数”的指标B,即(28天抗压强度)/(28抗折强度),要求B小于6.5。

2)耐磨耗。

道路水泥混凝土在使用过程中一般将承受百万次乃至干万次车辆反复荷载的磨耗作用。

3)胀缩性小。

道路水泥混凝土路面以薄板的形式暴露于大自然中,经受不同季节带来几十度温度变
化,雨淋、暴晒,所以热胀、冷缩、湿胀、干缩是道路水路混凝土所处的环境条件,如果胀缩过大,就会影响路面的质量、荷载的传递。

4)耐久性好。

道路水泥混凝土要求抗疲劳性能好,要有一定的韧性、抗冲击性和比普通混凝土小的弹性模量,在气候寒冷的地方,要求耐冻性好,在沿海地区还要有较好的耐腐蚀性。

3水泥混凝土路面的种类
在我国,水泥混凝土路面主要有以下几种:
1)常规混凝土路面。

要求设计抗折强度为4.0～4.5m,大多在中、低级路面上采用。

2)碾压混凝土路面。

国外从70年代中期开始对碾压混凝土路面进行研究,我国在80年代末也引入,收效较大。

目前主要用于低速和重荷载道路、重型汽车停放场等的铺筑。

3)钢纤维混凝土路面。

它能提高路面强度和韧性,而且抗冲击、抗冻、抗裂等性能也大大提高,这对延长路面使用寿命,减小截面厚度等都有好处。

我国7O年代末以来,先后在浙江、上海、福建、安徽、江苏、沈阳和太原等地铺筑了公路、机场道面、港口码头等100多个工程,如上海虹桥机场、江苏盱眙公路、浙江金丽公路。

4)接缝钢筋混凝土路面。

其横向接缝的间距较常规混凝土路面大,因而减少了接缝的数量,但造价较高。

我国钢材缺乏,所以公路上采用较少。

4水泥混凝土路面的材料要求和施工工艺
1)材料要求。

制备路面用混凝土,要采用软练425或525号普通硅酸盐水泥、中砂或粗砂和Ⅰ、Ⅱ级碎(砾)石。

混凝土28天极限抗压强度不低于30～40兆帕,极限抗弯拉强度不低于4.5～5.5兆帕,每立方米混凝土的水泥用量为300～350公斤。

对双层式混凝土路面的下层材料,可适当降低要求。

为提高混凝土的使用性能,可掺入少量早强剂、加气剂、增塑剂、减水剂或聚合物等外加剂。

在接缝上部所浇灌的填缝料,常用沥青、矿粉、石棉屑、软木屑或橡胶粉,按适当配比制成的沥青胶泥(也称沥青玛脂)。

亦有采用氯丁橡胶空心带、塑料嵌条或聚氯乙烯胶泥等作填缝料,效果较好。

2)路面施工。

混凝土路面施工的一般工序是:①安装边模、接缝嵌条、传力杆和钢筋网等;②拌和混凝土混合料并运至工地;③摊铺与振捣混凝土混合料;④整平混凝土表面并刷毛或刻防划滑小槽;⑤养生与填缝。

此外,还有试用真空吸水、振动碾压等工艺于混凝土路面施工中。

在早年,混凝土路面的施工使用钢制轨模,它一方面作为边模,一方面又可供具有钢轮的混凝土拌和机、运料车、摊铺机和振捣机等行驶操作。

20世纪40年代,一些工业发达国家混凝土路面施工已全盘机械化,从基础整形、轨模安装与拆卸、混凝土拌和、摊铺、捣实与整面,直到切缝、填缝与养生等工序,都使用专门机械,进行流水作业。

1960年出现了滑模式水泥混凝土路面铺筑机,机尾两侧装有模板随机前进,摊铺、振捣、整面与刻槽等作业顺序完成,成型的路面即在机后延伸出来。

此外,还有一种混凝土路面联合铺筑机,它行驶一次即能使路基成型,并摊铺、压实基层,再于其上铺筑混凝土板。

3)补强与加层。

当混凝土路面已破损,一般可于其上加铺沥青混凝土层,其厚度至少为15～20厘米,以防裂缝和接缝反映到沥青层上。

如用新混凝土进行加层,则有如下三种形式:①结合式加层:先将旧路面凿毛,涂上水泥浆或环氧树脂,再铺新混凝土层,使它与旧路面结合良好。

②部分结合式加层:先清洗旧路面,再铺新混凝土层,它和旧路面结合较差。

③隔离式加层:在旧路面上先铺一层油
毡或2～3厘米厚的粗砂或沥青砂,再铺新混凝土层。

5结论
水泥混凝土路面的造价和维护费用较低,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益,为进一步促进我国水泥混凝土路面的发展,除了要提高混凝土路面的施工工艺、准确选材外,还应重视水凝混凝土的质量和开发适用于道路的道路水泥混凝土,开发使用新的外加剂,并加强设计施工方面的理论研究。

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