1路面结构选择和组成路面结构时应注意问题
(1)上下层刚度(模量)比是否会引起上层底面产生过大的拉应力,是否会使混凝土面层产生过大的温度和湿度翘曲应力。(2)无机结合料的上层和下层的集料粒径和级配是否会引起水或细粒土的渗漏。(3)下面层次的透水性是否会引起渗入水的积滞和下层表面的冲刷。(4)面层与基层之间是否采用隔离措施,隔离层主要是降低面层与基层的结合度、减少层间的摩阻力,减少水泥混凝土面板的早期破坏。
2隔离封层和缓冲封层
隔离封层是为降低面层与基层之间的粘结度,防止半刚性基层的裂缝反射到面层上,从而有效减少水泥混凝土面板的早期破坏。缓冲封层一方面是给贫混凝土等刚性基层提供足够的柔性缓冲,另一方面提高水泥路面的抗冲刷脱空变形能力。因此,隔离封层和缓冲封层均是防止基层破坏而影响面层,对水泥路面结构均是不可或缺的。如安徽某条城市道路采用的是半刚性基层的水泥路面,设计人员在基层顶面却没有设置隔离封层,路面摊铺完不到一周时间,就相继出现了不规则的裂缝。隔离封层常采用热沥青同步碎石、塑料薄膜、土工布、稀浆封层等。一般情况下,热沥青石屑和塑料薄膜作为隔离封层效果较好,厚度至少在6cm以上。缓冲封层一般采用4cm厚的沥青混凝土,如图1所示。
3水泥路面板块划分与胀缝、缩缝设置
3.1板块划分的原因由于水泥混凝土路面具有热胀冷缩的性质,一年四季随着气温的变化,混凝土板会产生不同程度的膨胀和收缩。在一昼夜中,白天气温升高,混凝土板顶面较底面温度高,这种温度差会使板中部形成隆起的趋势,而夜间温度降低,又会使板的周边和角隅发生翘曲的趋势。由于翘曲引起的裂缝会将板块分为两块,但是板体尚不致完全分离,倘若板体温度均匀下降引起收缩,则将两块板体拉开,从而失去荷载传递作用。为避免这些缺陷,混凝土路面不得不在纵横两个方向设置许多接缝,把整个路面分割成许多板块。3.2板块划分原则如何正确快速划分混凝土板也是很有讲究的,不是随意随时割缝。一般路段上的混凝土板通常采用纵、横缝相互垂直相交的矩形裂缝,很少或万不得已才会出现倾斜裂缝。水泥混凝土路面板块划分原则如下:(1)纵缝间距一般按车道线设置,这样使路面较为美观,而且利于行车舒适,减少行车颠簸。(2)横缝间距一般不大于板厚的1/4。(3)普通混凝土路面板长宜为4~6m,板长与板宽之比不宜大于1.35,平面面积不宜大于25m2;钢筋混凝土路面板长宜为6~15m,板长与板宽之比不宜超过2.5,平面面积不宜大于45m2。(4)板长和相对刚度半径的比例不超过5。(5)对城市道路或路面上设有检查井或集水井的情况,板块采用骑缝或傍缝形式。(6)若在U型槽等结构物上摊铺路面或路面下有箱涵等构造物,则在结构物连接处或伸缩缝处必须设置横缝。3.3胀缝和缩缝胀缝是保证板在温度升高时能部分伸张,从而避免路面板在热天的拱胀和折断破坏。缩缝是保证板因温度降低而收缩时沿该薄弱断面缩裂,从而避免产生不规则裂缝,胀缝也可以起到缩缝的作用。无论哪种形式的接缝处,板体都不可能是完全连续的,其传递荷载的能力均无法达到连续板体的作用,而任何形式接缝都不免要漏水。因此,对各种形式的接缝,都必须提供相应的传荷和防水措施。3.3.1胀缝设计时应注意问题我国现行刚性路面设计规范规定,胀缝应尽量不设或少设,但在临近桥梁或固定建筑物处、或与其他类型路面连接处、板厚变化处、小半径平竖曲线处均应设置胀缝。胀缝是混凝土路面的薄弱环节,它不仅给施工带来不便,有时候也因传力杆设置不当而使胀缝处的混凝土常出现碎裂等病害;当雨水通过胀缝渗入地基易使地基软化,引起唧泥、错台等破坏;同时,胀缝也容易引起行车跳动,其缝内的填料又要经常更换,增加了养护的麻烦。但是,采用长间距胀缝或无胀缝路面结构时,需注意采取一些相应的措施,如增大基层表面的摩阻力,以约束板在高温或潮湿时伸长的趋势;在气温较高时施工,以尽量减小水泥混凝土板的胀缩幅度;相对地缩短缩缝的间距,以便减少板的温度翘曲应力,缩小缩缝缝隙的拉宽度以提高传荷能力,并增进板对地基变形的适应性。如图2胀缝构造图。3.3.2缩缝设计时应注意问题缩缝一般采用假缝形式,即只在板的上部设缝隙,当板收缩时将沿着此最薄弱断面有规则地自行断裂。由于缩缝有一定的传荷能力,一般不设传力杆,但对重交通或地基水文条件不良路段,也应在板厚中央设置传力杆。至于缩缝传力杆设置问题,国内外一般认为:(1)对低交通量道路,当缩缝间距小于4.5~6.0m时,可不设传力杆;(2)对大交通量道路,任何时候都应设置传力杆。当混凝土板纵、横向自由边缘下的基础有可能产生较大的塑性变形时,应在其自由边缘和角隅设置补强钢筋。如图3缩缝构造图。
4钢筋网
重交通量道路或混凝土路面与桥涵、通道及隧道等固定构造物相衔接的胀缝无法设置传力杆时,可在板内配置钢筋网。对城市道路水泥混凝土路面,雨水口和检查井周围应设置工作缝与混凝土板完全分开,并应在1.0m范围内,距板顶面和底面5cm处布设双层钢筋网。但我们应注意的是混凝土面层配置钢筋网是为了减少面板收缩或反射裂缝,增强板的抗拉强度,也并非板越厚使用性能就好。
5结论
文章通过分析混凝土路面设计时易出现的一些设计误区,再结合实践经验,阐述混凝土路面设计关键问题及应注意事项,可供设计人员参考。
作者:张海楠 单位:天津市赛英工程建设咨询管理有限公司