道路水泥混凝土组成设计研究

第一篇：道路水泥混凝土组成设计研究

项目研究简本

道路水泥混凝土组成设计研究

报告简本 概述

水泥混凝土路面是我国重要的路面结构形式，由于与沥青路面相比其成本优势明显，因此近年来的发展十分迅速。截至2007年，我国已累积铺筑了各等级的水泥路面85万Km，占全部有铺装路面的比率达到了68%，成为世界上拥有水泥路面里程最多的国家。而在未来数年内全面开展的全国各省份次骨架和县乡公路的建设高潮中，水泥路面由于成本低、施工易、供材广和促进经济等特点，已成为地方公路的推荐路面结构形式，预计会得到更加迅猛的发展。

虽然水泥路面在我国发展较快，但该种路面的早期结构性和非结构性破坏问题相当严重。而究其原因，除了路面结构设计问题以外，现有的道路混凝土组成设计方法本身即存在诸多缺憾，所采用的评价指标、设计参数及据此配制的道路混凝土难以满足真实工作环境下的路用需要，是水泥路面出现早期破坏的重要原因之一。开发一种针对不同使用条件、多指标和多参数控制、基于路用性能角度出发的道路混凝土组成设计方法迫在眉睫，相关成果对完善现行水泥路面的设计、施工和养护等技术规范均具有重要意义。

针对上述问题，交通部于2005年6月立项《道路混凝土组成设计研究》，由长安大学、广西交通科学研究所共同承担，西安市交通局、吉林省交通科学研究所、新疆高等级公路管理局、交通部第一公路勘察设计院、惠州天虹道路桥梁工程监理有限公司等全国多家单位参与。

本项目于2005年6月通过了可行性研究报告评审后，相继完成了合同签订和研究工作大纲的编写及审查工作，并通过课题组全体人员三年的艰苦努力，按照合同要求，进行了国内外调研、理论分析、室内外试验研究、实体工程铺筑和报告编写等工作，并于2008年9月将全部鉴定资料上交西部交通建设科技项目管理中心申请鉴定。

项目研究成果包括“道路水泥混凝土路用性能评价指标研究”、“ 原材料技

项目研究简本

术性质对道路水泥混凝土路用性能的影响研究”、“ 道路水泥混凝土路用性能设计与结构研究”、“ 道路水泥混凝土组成设计方法研究”在内的4个专题、12本分报告（另外包括2本附件），编写了道路混凝土配合比设计方法、应用指南及相关软件。项目成果兼备创新性和实用性的特点，为提高我国道路混凝土的应用技术水平提供了有力的支持和保障，具有显著的经济和社会效益。项目研究内容及目标

2.1 研究目标

本项目总的研究目标是通过认识水泥路面的真实工作环境及其对道路混凝土结构与性能的影响，研究原材料技术性质、材料组成参数与道路混凝土宏观路用性能和微观结构的关系，建构基于路用性能的道路混凝土组成设计方法和应用指南，并通过室内设计保证道路混凝土的使用性能和延长其使用寿命，从而补充和完善现行水泥混凝土路面施工技术规范的相应条款，为设计、施工和养护单位提供使用依据。2.2 研究内容

针对上述研究目标，课题组按照专题和分报告形式，制定了以下研究内容： 1．专题一—道路水泥混凝土路用性能评价指标研究（1）分报告1—道路水泥混凝土强度评价指标研究

研究道路混凝土的合理强度指标及标准，以及强度指标的评价方法。（2）分报告2—道路水泥混凝土耐久性评价指标研究

分析道路混凝土的工作环境和各种破环机理，提出道路混凝土的耐久性评价指标和评价方法。

2．专题二：原材料技术性质对道路水泥混凝土路用性能的影响研究（1）分报告3—水泥的技术性质对道路水泥混凝土路用性能的影响研究 针对水泥关键技术性质对道路混凝土路用性能的影响，推荐适用于不同使用条件下道路混凝土用水泥的技术指标及标准范围。

（2）分报告4—集料对道路水泥混凝土路用性能的影响研究

通过分析粗细集料的各种技术性质与道路混凝土路用性能的关系，以提出适用于不同使用条件下道路水泥混凝土用集料技术指标体系。

（3）分报告5—道路水泥混凝土集料级配研究

项目研究简本

根据道路水泥混凝土对集料级配的使用要求，研究提出道路混凝土用粗细集料级配范围和适用条件。

（4）分报告6—机制砂道路水泥混凝土研究

针对机制砂独特的技术品质及其对道路混凝土路用性能的影响，展开机制砂道路混凝土的相关研究。

3．专题三：道路水泥混凝土路用性能设计与结构研究（1）分报告7—道路水泥混凝土力学性能及强度指标体系研究

分析道路混凝土强度设计的影响因素，建立以抗弯拉强度和模制劈裂抗拉强度为主的强度评价指标体系。

（2）分报告8—道路水泥混凝土耐久性设计研究

研究不同使用条件对道路混凝土材料组成参数耐久性要求的共性和差异，完善已有的耐久性设计方法。

（3）分报告9—道路水泥混凝土早期收缩及开裂性能研究

分析道路混凝土收缩抗裂性能的影响因素，推荐了基于抗裂性的道路混凝土材料组成参数的合理取值范围和施工技术。

（4）分报告10—道路水泥混凝土施工流变性能研究

系统研究材料组成参数及环境因素对道路混凝土施工性能的影响，建立施工性能设计体系。

（5）分报告11—道路水泥混凝土微观结构与性能研究

采用自行开发的微观结构图像识别与分析技术，研究道路混凝土的细观、微观结构与强度、耐久性的相关关系，分析微观结构对宏观路用性能的影响。

4．专题四：道路水泥混凝土组成设计方法研究（1）分报告12—道路水泥混凝土组成设计方法研究

结合道路混凝土的结构特点和工作状态，综合西部项目研究成果，建立道路混凝土组成设计方法体系。

（2）道路水泥混凝土配合比设计方法及应用指南

以应用指南形式介绍道路混凝土的配合比设计方法及相关使用建议。（3）道路水泥混凝土配合比设计程序（知识产权）

编制了道路混凝土配合比设计程序，设计了界面友好，操作灵活方便的使用 3

项目研究简本

窗口，使得道路混凝土配合比设计便捷快速。2.3 项目研究技术路线

由上述研究内容，拟定研究技术路线如图2.3.1所示。

道路混凝土组成设计研究路用性能评价指标与方法研究结构与路用性能设计研究原材料技术性质研究强度指标与评价方法研 究耐久性指标与评价方法研究力学性能及强度指标体系研 究施工性能设计研究耐久性设计研究组成设计方法研究早期收缩及开裂性能研 究微观结构研究水泥技术性质粗细集料技术性质机制砂技术性质集料级配技术性质道路混凝土配合比设计 方法和应用技术指南道路混凝土配合比设计程序图2.3.1 研究总技术路线

项目主要研究成果

本项目在任务书、工作大纲和可行性研究报告的基础上，随着项目研究的实施和深入，根据需要对任务书规定的内容进行了增补，共开展了4个专题，共12本分报告的研究工作，现归纳总结主要成果如下： 3.1 道路水泥混凝土路用性能评价指标研究专题

论证和分析了道路混凝土各类路用性能指标的测评方法，为道路混凝土的设计、检测工作提供了理论依据。

1．建立了具有广泛适用性的道路混凝土分形疲劳方程，补充了动水压力、多轴强度和尺寸效应等修正系数，提出了道路混凝土强度的合理评价指标；

2．建立了道路混凝土弯拉强度细观分析模型，提出了多层次弯拉强度设计公式，建议了道路混凝土的设计强度配制要求；

3．分析了道路混凝土各种强度评价指标的影响因素，从理论上分析了不同强度指标之间的关系，提出了道路混凝土的检验强度指标；

项目研究简本

4．讨论了自然环境、使用环境及其它影响因素对道路混凝土耐久性的影响，进行了耐久性环境分类，并提出了抗侵入性、抗冻性与耐磨性等耐久性指标的合理评价和测试方法。

3.2 原材料技术性质对道路混凝土路用性能的影响研究专题

通过分析原材料技术性质对道路混凝土路用性能的影响规律，建议了不同使用条件下道路混凝土原材料技术性质的合理范围。

1．借助激光粒度测试技术等先进方法，分析了水泥的颗粒组成等主要技术性质对道路混凝土路用性能的影响，推荐了适应于不同气候分区的优势水泥粒径分布，并对其他技术性质及相应指标也提出了合理建议；

2．针对不同的道路交通等级和气候特点，推荐了基于粗集料岩性、压碎值、最大粒径和针状、片状颗粒含量等技术指标的合理取用范围；

3．针对天然砂的特点，重点对其含泥量及细度模数进行了研究和分析，并提出了在不同使用条件下的限制值。

4．推荐了基于骨架密实结构的道路混凝土粗、细集料级配，并根据不同地区气候条件及使用要求，提出了相应的合理集料级配范围。

5．为了控制道路混凝土现场施工中的集料级配，研究推荐了不同使用条件下的道路混凝土粗、细集料级配的关键筛孔及相应的通过量。

6．根据机制砂的粒形特点，推荐了机制砂级配的合理控制范围，并对机制砂混凝土砂率的选择提出了合理建议。

7．针对机制砂的应用特点，明确了机制砂石粉含量、粒形等重要技术指标与道路混凝土路用性能的关系，建议了相应的控制范围，并提出了基于骨架密实结构的机制砂道路混凝土配合比设计方法。

8．为弥补机制砂混凝土在应用中存在的流动性和耐磨性缺陷，系统性的提出了采用单掺、双掺天然细砂和粉煤灰改性纯机制砂混凝土的具体应用办法。3.3 道路水泥混凝土路用性能设计与结构研究

系统而深入地研究了材料组成参数等因素与道路混凝土的宏观路用性能、微观结构之间的关系，从而补充和完善了现有的路用性能评价与设计体系。

1．分析了道路混凝土的受力模式与强度评价指标，研究了不同因素对强度影响的内在规律，并在此基础上回归了各主要强度指标之间的相关关系式。

项目研究简本

2．提出了模制劈裂抗拉强度指标，并通过回归抗弯拉强度—水灰比公式和模制劈裂抗拉强度—水灰比公式，建立了基于抗弯拉强度和劈裂抗拉强度的道路混凝土强度指标体系，从而补充完善了现行的强度评价指标体系。

3．研究了材料组成参数等因素对道路混凝土抗渗性、抗盐冻性和抗滑性的影响，提出了基于不同设计分区的混凝土材料组成参数的合理取值范围。

4．分析了道路混凝土的耐久性损伤和性能衰减模式，建立了各类耐久性设计模型，探究了材料设计优化对耐久性的改善机理。研究了与耐磨性等耐久性关联性较好、更为简单易测的路用性能指标，并推荐了相关技术标准；

5．结合耐久性设计分区思想和体积设计法理念，对现有的道路混凝土耐久性设计方法进行了完善和补充。

6．分析了不同因素作用下道路混凝土的早期收缩变化规律，研究并推荐了各类材料组分参数的合理范围，为道路混凝土的抗裂性设计提供了依据。

7．综合大量室内试验数据，建立了道路混凝土的早期收缩预测模型，从而为预测道路混凝土的早期收缩和评判其抗开裂能力提供了依据。

8．自行开发了模拟水泥路面现场施工的试验方法，研究了材料组分及环境因素对道路混凝土流变性能的影响，分析了流变性指标和施工性能的联系，并初步研究了道路混凝土的施工变异性，从而对混凝土的施工流变性进行了探究。

9．开发了基于数字图像处理技术的SEM--IPP微观结构测试技术，如图3.3.1，分析了道路混凝土的细观气孔结构、微观孔结构及过渡层微观形貌与宏观路用性能之间的关系，为基于微观层面的材料宏观性能设计提供了依据。

图3.3.1 SEM--IPP微观结构测试技术

项目研究简本

3.4 道路水泥混凝土组成设计研究

总结和提炼了西部项目“道路混凝土组成设计方法研究”的全部室内外成果，建立了基于路用性能的道路混凝土组成设计方法体系。

1．借鉴系统方法论等新理念，形成了基于骨架密实结构、以砂浆体积分量Vm为核心的分层次体积设计方法，并提出了针对道路混凝土不同工作阶段的分阶段性能设计思路，从而建立了道路混凝土组成设计方法的基本框架，如图3.4.1。

摊铺机械方式设计目标预定基础资料调研实测交通量项目区气候荷载分级气候分区施工性能指标强度指标耐久性指标确定设计指标粗集料NMPS粗集料主骨架设计道路混凝土组成设计流程粗集料级配水泥用量、用水量关键控制筛孔室内配比设计原材料优选混凝土层次设计含气量细集料用量外加剂用量掺和料用量确定初步配合比砂浆层次设计砂浆体积参数砂浆体积分量砂浆性能参数水灰比施工性能检验室内测试强度检验验算与调整抗裂性检验理论计算耐久性检验宏观试验微观观测现场制件施工性设计调整室内设计调整强度设计调整施工现场调整路面钻芯抗裂性设计调整组成设计工作完成耐久性设计调整

图3.4.1 道路混凝土组成设计流程

2．提出了对应于不同使用条件的道路混凝土路用性能控制指标及相关要求，推荐了各类材料组成参数的合理取值范围，从而建立了设计分区体系。

项目研究简本

3．在总结西部项目全部室内研究成果的基础上，形成了基于路用性能的道路混凝土配合比设计方法和应用指南，为组成设计提供技术依据。

4．采用VC++语言，开发了道路混凝土配合比设计应用程序，如图3.4.2，为组成设计工作的便捷性和准确性提供了技术基础。

图3.4.2 配合比设计软件操作界面

3.5 工程应用技术成果

1．铺筑了四段可充分反映全国不同交通气候条件的试验路工程，有针对性地验证了西部项目推荐的集料级配、配合比设计方法等研究成果，试验路各项性能检测结果良好，证明了室内研究成果在工程应用上的有效性。

图3.5.1 广西试验路工程的施工

2．通过授课、会议、技术咨询等多种形式，将本西部项目形成的道路混凝土组成设计方法与相关理念在全国多家建设和设计单位传授、试用和推广，取得

项目研究简本

了很好的应用效果，从而促进了我国水泥路面技术的发展与提高。

总之，本项目通过3年的系统性研究，建立了道路混凝土组成设计方法体系，达到了预期目的。研究成果对于完善我国现行水泥路面设计和施工规范将起到重大支撑作用，其工程推广应用将产生巨大的社会和经济效益。主要创新点

1．首次将系统论方法及理念引入道路混凝土组成设计研究中，建立了从路用性能设计角度出发，基于不同的耐久性气候分区和交通荷载等级使用条件，采用多指标和多参数体系控制，分层次、分阶段设计的道路混凝土组成设计方法。

2．深入系统的研究了工作环境对道路混凝土使用性能的影响和道路混凝土对环境作用的抵抗能力，推荐了不同使用条件下道路混凝土应具备的路用性能指标和材料组成参数的合理取值，建立了综合自然环境、使用环境和施工环境的道路混凝土设计分区体系的基本框架，填补了该研究领域的空白。

3．提出了砂浆体积分量Vm的概念，并推荐了相应取值范围，引入体积法设计理念，结合道路混凝土全寿命使用过程的分阶段性能设计思路，首次提出了道路混凝土分层次体积设计方法。

4．提出了新的综合多尺度、多影响因素的道路混凝土抗弯拉强度设计评价指标及方法，建立了具有理论基础的强度指标关系模型。

5．首次阐述了道路混凝土的耐久性环境分类方法及分类指标，并提出了抗侵入性、抗冻性和耐磨性的测评方法和相应的材料组成建议。

6．推荐了基于骨架密实结构的道路混凝土粗细集料级配，首次提出了级配控制关键筛孔的概念并规定了相应的通过量。

7．提出了道路混凝土不同使用条件下粗集料压碎值、NMPS、针片状含量和细集料含泥量等指标的控制范围，并首次对针状和片状集料分别进行了规定。

8．借助激光粒度分析技术，研究了水泥颗粒群参数对混凝土路用性能的影响，并首次推荐了基于路用性能的道路混凝土用水泥颗粒组成的合理分布范围。

9．机制砂道路混凝土的研究成果补充完善了目前水泥路面施工规范相关内容的欠缺，对西部及其他缺砂地区水泥路面的设计与施工具有重要的指导意义。

10．首次提出了模制劈裂强度指标，依据全国代表性地区试验数据，重新回归了抗弯拉强度、模制劈裂抗拉强度和水灰比的相关关系式，完善了道路混凝土

项目研究简本

强度设计指标体系。

11．推荐了不同使用条件下，基于耐久性设计的道路混凝土材料组成参数的合理取值范围，建立了耐久性预测模型，补充完善了已有的耐久性设计体系。

12．系统研究了道路混凝土的早期收缩，推荐了不同使用条件下基于抗裂性的道路混凝土的材料设计与施工准则，并建立了道路混凝土早期收缩开裂的预测模型。

13．通过多种自创方法模拟水泥路面施工状况，研究了道路混凝土的流变学指标与施工性能、材料组成的相互关系，并首次对施工变异性进行了初步的试验研究。

14．自行开发了基于图像分析技术的SEM--IPP方法，填补了道路混凝土细观结构研究方法的空白，系统研究了道路混凝土的微观气孔结构、孔结构及其影响因素，具有从微观层面指导道路混凝土宏观组成设计的前瞻性意义。

15．编制了国内首个基于交互功能的道路混凝土配合比设计应用程序，对道路混凝土设计与施工及本研究成果的推广具有重大意义。

16．研发了三种实用新型专利设备，弥补了现有道路混凝土的路用性能测试方法和现场环境模拟手段的不足。项目的社会经济效益及推广应用前景

5.1 社会、经济、环境效益

1．经济效益

推广和应用项目成果，可以降低水泥路面的初期建设费用，并延长其使用寿命和提高使用质量，经估算得知，可节约水泥路面的全寿命周期成本达12%。考虑我国在“十一五”期间将要铺筑近30万Km各种类型的水泥路面，并对已有的84.88万公里水泥路面进行维修和重建工作，项目成果应用具有巨大的经济效益，即使从保守角度估算，在未来5年中也将为国家节约建设资金高达73亿元。

2．社会效益

应用项目研究成果可以提高道路混凝土的使用寿命与使用质量，降低因维修和改建路面而导致的车辆营运费用的增加，提高乘客的舒适感和降低车辆的损伤速度和耗油量，从而对应用地区的社会进步、生活稳定和经济发展起到不可估量的推动作用，因而具有显著的社会效益。

项目研究简本

3．环境效益

项目研究成果将大大提高水泥路面的使用性能和使用寿命，减缓路面改建、重建的速度，相应减少了原材料消耗和施工机械燃料损耗，同时避免了未来可能的建筑废气、废水和废渣排放，并充分利用当地可用原材料和工业副产品，因而减轻了对环境资源可能的破坏强度。

4．资源安全效益

项目成果的应用和推广可提高水泥路面在我国公路中的建设比率，从而减少因大量修建沥青路面而产生的对国外进口沥青的依赖，并节约外汇，不仅经济效益显著，而且对提高我国国家资源的安全性和独立性具有重大意义。据估算，如能将高速公路中水泥路面的比率从目前的不足5%提高至20%，在未来的公路干线网建设过程中，将为国家节省外汇16亿美元，并减少建设资金106亿元。5.2 推广应用前景

随着西部大开发战略和交通部“村村通公路”工程的全面实施，在未来相当长的时间内，我国仍要建设大量的水泥路面，这需要强有力的技术保障与支撑。项目的提出正是紧密的结合了相关研究需要，形成了一系列具有工程价值的应用技术成果，解决了目前工程中存在的诸多关键问题，从而对原有道路混凝土应用技术进行了拓展、深化和完善，为水泥路面建设提供了丰富的技术储备，对我国交通事业的可持续性发展具有重要的指导意义，因此具有广泛的应用前景。存在问题和相关建议

（1）对已铺筑的试验路工程进行长期观测，并在更多的实体工程中推广和应用室内研究成果。

（2）收集更多的基础试验和观测数据，对已建立的道路混凝土组成设计方法进行修正和完善。

（3）加强理论分析和试验研究，综合考虑工作环境对道路混凝土性能的影响和道路混凝土的响应效应，为更加定量和精确的进行组成设计提供依据。

（4）对基于图像分析手段的混凝土气孔结构测试技术进一步升级和发展，完善相应的道路混凝土微观结构评价和控制指标体系。结语

通过三年的研究，课题组完成了合同规定任务，建立了道路混凝土组成设计

项目研究简本

方法体系，编写了适合我国应用实际的《道路混凝土配合比设计方法及应用指南》，相关成果将为我国道路混凝土的组成设计工作提供技术支持，从而有力地促进水泥路面在我国的推广和应用。

第二篇：水泥与混凝土的研究

水泥与混凝土的研究

一种模拟钢纤维钢筋自密实混凝土抗拉行为的完整方法 摘要：目前的工作是继续进行试验和数字的研究。此研究是为了推广一种能够模仿钢纤维钢筋自密实混凝土的抗拉行为的数显工具而进行的。钢纤维钢筋自密实混凝土被视为一种两相材料。其中，自密实混凝土基质的非线性材料行为由一种三维的涂有油漆的一种带裂痕的模具而模拟，而钢纤维则被认为是一种嵌入的短的缆索，并以一种蒙特卡罗的方式分布于自密实混凝土基质中。钢纤维中的内应力是由源于实行的纤维拔出试验的加压与卸载原理来获得的。这种数显方案的效果是通过所做的模拟抗拉行为的实验来评定的。这种数字模拟方法显示出与试验结果很好的吻合。

关键词：钢纤维钢筋自密实混凝土

微观力学

抗拉性能

有限元分析

正文

1、介绍

在钢纤维钢筋自密实混凝土中，SFRC，钢纤维和基质是通过一个微弱的界面联接在一起的，此界面行为对于理解和精确模拟SFRC的一种建模的钢纤维加强拉伸性能综合办法自密实混凝土

V.M.C.F.库尼亚，丙，J.O.A.O.巴罗斯，丙，和J.萨纳-克鲁兹，ç

一ISISE，工程部，科学与技术学院，对重点税源监控操作系统-蒙特斯é奥拓杜罗，维拉真实，葡萄牙UTAD大学

b结构分部，DEP的保护。土木工程，米尼奥，Guimarães的大学，葡萄牙 ç ISISE，可持续性和结构工程学会创新

摘要

目前的工作恢复进行的实验和数值研究为一个数值模拟工具钢纤维拉伸行为能力的发展而加强自密实混凝土（SFRSCC）。SFRSCC假定为两相材料，其中鳞状细胞癌基质非线性材料的行为是由三维弥散裂缝模型为蓝本，并假定钢纤维作为嵌入在SCC的矩阵根据蒙特卡罗方法分布短电缆。在钢纤维的内力取自执行的纤维拉拔试验得出的应力滑法。这一战略的表现被评为数值模拟拉伸试验所进行。数值模拟表明与实验结果相吻合。关键词：钢纤维自密实混凝土;细观力学（c）条;拉伸属性（C），有限元分析

（三）

第三篇：水泥混凝土路面设计说明书

水泥混凝土路面设计说明书 路面设计的原则

路面结构是直接为行车服务的结构，不仅受各类汽车荷载的作用，且直接暴露于自然环境中，经受各种自然因素的作用。路面工程的工程造价占公路造价的很大部分，最大时可达50％以上。因此，做好路面设计是至关重要的。

路面设计内容应包括路面类型与结构方案设计、路面建筑材料设计、路面结构设计和经济评价。

1.1 路面类型与结构方案设计

路面类型选择应在充分调查与勘察道路所在地区自然环境条件、使用要求、材料供应、施工和养护工艺等，并在路面类型选择的基础上考虑路基支承条件确定结构方案。由于路面工程量大，基垫层材料应尽可能采用当地材料，并注意使用各类废弃物。必要时，应考虑采用新型路面结构形式、新材料、新施工工艺。同时，应注意路面的功能和结构承载力等是通过设计、施工、养护等共同保证的，可采用寿命周期费用分析技术合理确定路面类型和结构。

1.2 路面建筑材料设计

路面建筑材料设计往往是路面设计中不受重视的一块内容，原因在于设计仅仅依据设计规范或当地经验确定路面结构层次，指定各层次材料的标准规范名称。本次设计运用了大学期间所学的工程技术与材料科学知识，合理考虑了道路所在地的自然环境、材料所在路面结构层次的功能等，论证合理地选择了材料类型和建议配比。

1.3 路面结构设计

路面结构设计就是对拟订的路面结构方案和选定建筑材料，运用规范建议的设计理论和方法对结构进行力学验算。

现阶段公路路面使用的路面类型主要有沥青混凝土路面和水泥混凝土路面，设计者应综合考虑当地的环境、降水、材料、交通量等各方面因素后选定路面的类型，然后进行设计。路面设计

2.1 水泥混凝土路面结构设计标准

现行《公路水泥混凝土路面设计规范》的设计标准主要以路面表面设计弯沉值作为设计控制指标，验算道路路面水泥混凝土面层能否承受设计基准期内荷载应力和温度应力的综合疲劳作用。

2.2 累计当量轴次计算

Ne=[(1＋r)t－1]×365N1η/r

Ne—设计年限内一个车道上的累计当量轴次（次）t—设计年限

N1—路面竣工后第一年的平均日当量轴次（次/d）r—设计年限内交通量的平均年增长率

η—横向分布系数，取0.36

2.3 各层材料计算参数的确定

2.3.1 水泥混凝土路面结构设计主要需要确定混凝土路面设计弯拉强度和弯拉弹性模量，土基、基层、垫层的回弹模量，对基层，应注意其顶面的当量回弹模量和计算回弹模量的确定。

2.3.2 基层材料类别与计算参数确定

基层材料的类别，我国路面工程中最常用的当属半刚性基层，主要材料类别按水泥混凝土路面规范定义有水泥稳定类(水泥土、水泥稳定级配碎石(砂砾))、石灰粉煤灰碎石(砂砾)、水泥石灰土、二灰土、水泥粉煤灰等综合稳定类。

主要力学参数确定，设计中主要需要确定水泥混凝土路面的抗压模量。同样，材料力学参数可通过配比试验确定，也可参照规范建议值确定。半刚性基层材料的参数依据规范建议确定时应注意规定的龄期，材料配比，特别是结合料的含量；同时应考虑基层将来可能处于的潮湿状态。

2.3.3 垫层材料类别与计算参数

垫层材料类别。垫层材料主要有石灰稳定类(石灰土、石灰稳定集料等)、级配碎石、砂砾等。垫层材料的力学参数，设计中一般只须确定垫层材料的抗压回弹模量，由于用于垫层材料的粒料很难进行试验测定，一般参照规范建议值确定即可。

2.3.4 土基回弹摸量的确定

经验法新建道路设计时，尚无法实测土基顶面的回弹模量，应对路基填土类型、地下水位、预测的路基潮湿状态综合分析，根据经验数据或通过室内试验确定。根据土类和气候区以及拟定的路基土的平均稠度，可参考《水泥混凝土路面设计规范》预测土基回弹模量值。当采用重型击实标准时，土基回弹模量值可较表列数值提高15％～30％。

现场实测法。在已建成的路基上，在不利季节按照现行《公路路基路面现场测试规程》规定，用大型承载板测定土基0～0.5mm(路基软弱时测至lmm)的变形压力曲线，然后根据公式计算出回弹模量值。

第四篇：水泥混凝土路面病害防治与研究

水泥混凝土路面病害防治与研究

摘要:水泥混凝土路面因具有强度高，耐久性优良。水泥来源广等特点而在全国范围内得到迅速发展，路面里程不断 增长，但在现代交通以及自然作用下，路面早期病害不断出现。本文主要分析水泥混凝土路面常见病害的产生原因并提出处理措施。

关键词:水泥混凝土路面；病害；处治 ；维修 ；

前言

随着国家对高速公路建设投资力度的加大.我国的公路工程建设十分迅速对国民经济和社会发展起着至关重要的作用。水泥混凝土路面损坏可分为:断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等，对路面病害进行了分类，并分析了各种病害的产生机理。从设计，施工和养护等环节。提出水泥混凝土路面病害的防治措施，以及对水泥混凝土裂缝、局部、破碎板块等进行补修的防治措施。病害产生的成因

目前产生的病害,原因有以下五种;一是水的防治不够,路基土质差及路基地下水位高;二是路基不均匀沉降;三是路面基层,面层强度不足;四是超重荷载的作用;五是设计和施工缺陷。

1.1水的防治不及时,是产生病害的主要原因

水泥路面的横向缝都是采用沥青灌塞,纵缝为施工缝不灌沥青。路肩盲沟排水设置基本没有。经过多年的行车作用,路面板块间相互挤压,原路面横缝的填缝料失效,地表水通过裂缝渗入基层,而又无法从路肩排出,造成基层软化。在车辆载荷的重复作用下,产生唧泥现象将基层细料冲走,导致板边缘的基础部分失去支撑能力,端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆,最后开裂断板破碎。1.2路基不均匀沉降造成板断裂和破碎

这种病害大部分布在路基填挖交界段,高填方路段及路面与桥涵等构造物交接路段。因为路基的不均匀沉降造成路面的沉陷,在车辆高速冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致断裂和破碎板。

1.3路面基层和面层强度不足特别是强度不均匀也是造成破碎板的原因

作为混凝土路面基层,首先要求强度高,整体性和水稳性好。从现场观察到的二灰基层来看,其强度本身不是很好,加上基层施工拌和不均匀,压实不够等原因造成基层不板结,局部地方还有松散现象,基层强度难以满足设计要求。在行车荷载作用下,混凝土板底的拉应力增大,甚至车辆超载超限,致使混凝土板可能产生过大的荷载应力而造成强度破坏。另外,由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比达不到设计要求,在荷载强作用下,混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力,从而导致路面断板、破碎板。

1.4超重荷载的作用也是造成混凝土路面断板、碎板的主要原因

随着经济的发展,车流量不断增加,加上绝大部分车辆进行改装,加高车厢,加厚大梁等,超载现象屡禁不止,造成混凝土板块疲劳,形成断裂和破碎。防治措施

2.1裂缝修补

水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,采用压注灌浆法;局部性裂缝,且缝口较宽时,采取扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。2.2接缝修补

接缝施工时,为保证清缝质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理,然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料,按规定进行熔化,使其具有较好的流动性,加热温度不宜过高、过低,时间不宜过长,以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止(不宜过高或过低),灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行,保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质,做好施工交通控制工作,待填缝料冷却后开放交通(一般需30min),以免其被行车粘掉。坚持周期性养护,根据填料有效使用寿命,对全部构造缝进行全面清缝和普灌,其后每年入冬和雨季之前进行补灌,保证构造缝全部密封。2.3局部修补

对出现错台的板块,先采用压浆调整,恢复平顺,调整后仍有高差,且错台量小于10mm,可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分,凿除(打磨)宽度一般为10～30cm。错台量大于10mm的,在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平,衬补长度按高差的1～2%,也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害,常采用沥青混凝土罩面处理,处理厚度应大于2.5cm,罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理,只对露骨严重部分作整段处理,可用聚合物砂浆作薄层处理。2.4破碎板块修补

采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板,即挖除整块破碎板,然后浇筑水泥混凝土,板厚与原面板厚度一致,但一般不宜小于24cm,否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式,即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形,在原板壁上加装传力杆后,在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为:板块破碎、凿除→基底清理→补设拉杆、传力杆→混凝土拌和及运输→钢筋网制作→混凝土浇筑→接缝设置→养生。2.5脱空板块处治技术

路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空,这种病害较隐蔽,但其危害性却非常之大。在路面修复中,若脱空板不处理,即使加铺层达到20cm以上,也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理,此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理,在混凝土面板底部有脱空处钻孔,通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙,流质材料凝固后产生一定的强度,对面板产生均匀承托的作用,进而达到稳固板块的目的。2.6加铺沥青层

加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一,不仅提高了路面的承载能力,消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响,同时也提高了路面平整度和抗滑能力,改善了路面使用性能,提高了路面服务水平,目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。

旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为:处理破碎板:将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除,用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平,原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。稳定原路面板:对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理,使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长,原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段,为保险起见,可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后,用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.5～2.5cm沥青混和料隔离层,不做隔离层的应洒布粘层油,以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。加铺沥青层:在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(厚4～8cm),采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土,上面层较薄(厚2～4cm),采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时,通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%。碾压时,选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度,防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题,可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。

3结语

公路建设是一项基础建设，是我国经济发展的标志之一，从近几年全国建成通车的高速公路来看，“质量”这个概念已被人们所接受，并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建，不仅离不开一支具有高素质的施工队伍，同样必须有一支高水平、责任心强的监理队伍和具有科学头脑的管理队伍。

参考文献

[1]肖柏轩,蒋立强.浅谈水泥混凝土路面病害的防治与维护及养护[J].山西建筑,2007,(9).[2] 谢广生.水泥混凝土路面[M].北京:人民交通出版社,1985.[3] 李华,金志强.水泥混凝土路面修补技术[M].北京:人民交通出版社,1997.转 [4]张宁，重复荷载下传力杆接缝 运行特性，东南大学学报1998.2 [5]吕涛。现代土木工程的新发展{c}.南京大学出版社.1999,88-95 [6]赫大力等。水泥混凝土路面典型结构研究，西安公路交通大学学报，1999.3

第五篇：水泥混凝土实习报告

水泥混凝土实习报告

一、实习目的：

混凝土是世界上产量最大、用量最多的建筑材料。通过到混凝土及混凝土制品公司参观，深入实际地了解水泥、预拌混凝土和混凝土制品的生产过程，加强对水泥与混凝土工艺专业理论知识的认识。

二、实习要求：

1.掌握水泥、预拌混凝土、混凝土制品生产的原材料种类及要求。

2.了解水泥、预拌混凝土、混凝土制品生产的工艺流程和主机类型。

3.认识预拌混凝土生产的优越性。

4.了解混凝土制品的应用及性能要求。

三、实习内容：

3.1晋中市嘉业混凝土有限公司

3.2公司简介

晋中市嘉业混凝土有限公司主要做预拌混凝土和管桩混凝土两种产品，其中预拌混凝土有四条生产线。

它给自己的企业文化的定义是：团结合作，艰苦创业，换来丰硕果实。

建筑物主要有主体和基础，地下为的基础部分，有管桩和钻孔桩，地上的是主体部分，主要由混凝土建成。钻孔桩是在地面直接打洞，用预拌混凝土制成；管桩是将混凝土公司制成的管桩用打桩或压桩的方式打到地下。打桩采用的是柴油锤锤击法，成本低，单边施工，可在边角施工，但是柴油爆炸产生的噪声很大，不允许在晚上施工；压桩是采用静压桩施工的方法，施工成本高，噪音小，污染小，由于机器占较大的位置，不可以在边角处施工

3.3化验室参观

化验室主要分为指控室、分析室、物理室三大部分。化学分析室通常用标准液滴定的方法测定原料的化学组成，仪器分析室做硫、钾、钠和煤的检验。现在新国家标准也将cl-作为必须检验的项目之一。荧光分析室做元素全分析，物理检验室主要做标准稠度、初凝终凝、抗压抗折强度等检验。指控室主要做比表面积、细度等的测定，还有留样室、制样室等。

水泥生产前后要做各项指标的测定，都在化验室进行检测。

3.4生产工艺

混凝土的管桩的生产流程：

掺合料主要使用的是磨细砂，即将普通的沙子磨细至比表面积>400，磨细砂可以与ca(oh)2反应。

预应力高强混凝土管桩a型桩外径壁厚长度

产品性能参数主要包括：外径，壁厚，有效预应力，竖向承载力，抗裂弯矩，极限弯矩，桩重量，混凝土强度等级，主筋配料等。

管桩施工条件：

适宜的地形条件：管桩基础适宜用于桩端持力层为较厚的强风化或全风化岩层，坚硬粘性土

层，密实碎石土，砂土，粉土层的场地。

不适宜的地形条件：a.孤石和障碍物多的地层、有坚硬夹层且又不能做持力层的地区

b.从松软突变到特别坚硬的地层,大多数石灰岩地层也属于这种“上软下硬,软硬突变”的地层,但这里指的不是石灰岩,而是其他岩石如花岗岩、砂岩、泥岩等等,对预应力管桩的施工是极为不利的管桩验收：静载，质检站一般以2.0倍单桩设计承载力的压力对管桩进行静压检验；判定桩身缺陷的程度，以低应变高应变的方法检测桩身的完整性。

预拌混凝土常出现的问题：

1.水泥跟外加剂的配合问题，拌合后可能出现离析现象、流动性差，不利于施工；水泥过细多后期强度的增长不利，引起混凝土开裂。

2.细骨料海沙会腐蚀钢筋

3.粗骨料碎石市场供不应求，竞争大，要多花精力保证质量

4.水注意废水的循环利用

5.外加剂外加剂产量过多

6.掺合料粉煤灰、矿渣粉供不应求，质量得不到保证

生产常见问题：

1.设备问题，外加剂过量；

2.人为因素如报单听错，司机拿错送货单，洗车水没排干净。

施工过程的问题：

1.工地随便加水

2.浇注的时间过长

3.不养护

4.赶工期

混凝土常见质量问题：

1.凝结时间

2.裂缝问题

3.强度质量

混凝土生产过程：

搅拌站种类：

一次提升（速度快）

二次提升（砂石等原料一次提升落下称量斗后再经二次提升进入搅拌站）

流程：录入生产任务→中心控制配料体、原材料进厂、搅拌时间、输送方式→搅拌车运送→施工地

四、实习体会与感想

4.巩固了课本上所学习到的知识

现实中水泥的生产过程和课本上一样的，很多流程、设备在课堂上都了解了一些，现在又以实物形式重新加强巩固一遍，记忆更清晰了。简单地说，水泥的生产过程无非是那么几步，从原料的获得，预均化，到配料、粉磨、烧成、冷却、出厂。每一步大致的过程是和课堂上所学习到的是一致的。

5.学习到很多以前没有接触到的知识

参观过程中，我们不断地向老师、带我们参观的技术人员提问。很多细节是我们从来没有接触到的，虽然很多是些很没有水平的问题，老师们都一一为我们解答。水泥的生产，说简单并不复杂，但是细化到流程中的每一个环节，每一道工序的控制，都不是简单轻松的事情。今天我们获得了很多有关设备方面的认识，也看到这现实中的现代化大生产是怎么样子的，全厂只有几个技术人员在中控室对着电脑屏幕操作，就可以驾驭如此庞大的生产链和生产体系，现代化生产中的人工成本人力资源节省了很多，生产力得到很大程度的解放。

4.2晋中市嘉业混凝土有限公司实习体会

1.私企从很多细节上就能看出这是一家私企，因为私企有很多方面是不完善的。私企对员工的伙食待遇不如国企和外企正规，工作环境比较差，当然工作环境还与企业的产品不同有关。从企业文化上看，私企的企业文化不明确，团结合作、艰苦创业典型的私企口号，但是这两个词太大，看不出企业的特色。从企业形象建设与包装、公关上看，私企做的和国企、外企确实有较大差距。

2.混凝土搅拌站并不容易做，各方面的因素给搅拌站施加压力，要花费大精力去保证质量，原料方面供不应求，市场混乱；施工方不按照正常施工方法施工，责任却要推给混凝土公司。

3.单一的预拌混凝土并不能保证混凝土公司在市场上的综合竞争力，努力开发新产品新市场

才能更好的增加利润，提高企业在市场上的竞争力。

4.对混凝土搅拌站有了具体的认识，课堂上只知道有种企业叫混凝土搅拌站，但是并不知道搅拌站主要做什么工作，其工艺流程是怎么样子的，今天对这些有了全新的认识，还见识了混凝土制品——预应力混凝土管桩的生产工艺和流程。

五、实习任务

5.混凝土管桩生产的原材料有哪些？

钢板、薄板、pc钢棒、线材、水泥、掺合料、砂、碎石、水、混凝土外加剂

6.绘出混凝土搅拌站的主机类型和工艺流程图。

7.与现场搅拌混凝土相比，阐述预拌混凝土生产的优越性。

1.运送沙、石、水泥等车辆不得进入城内，解决城市建筑材料运输“滴、撒、漏”问题，并减少车流量，缓解城市交通压力。

2.全封闭生产，避免噪音、粉尘对城市环境的污染。

3.规划生产，大量混凝土连续供应，实行泵送施工，进行高层、一定距离范围内作业，满足建设项目大型化、集约化、施工高速度要求。

4.计量准确、质量稳定、技术含量高，可生产高强、特效、高性能和耐久性的混凝土，促使建筑施工进步，保证工程质量。

5.在狭小的施工现场可实现大方量混凝土施工。

6.减轻劳动强度，文明施工。

8.绘出混凝土管桩生产的工艺流程图。

9.混凝土管桩对性能有哪些要求？应用管桩的施工有何优势？

管桩产品性能参数主要包括：外径，壁厚，有效预应力，竖向承载力，抗裂弯矩，极限弯矩，桩重量，混凝土强度等级，主筋配料等。

优势：

1.承载力高，由于管桩桩身混凝土强度高，可打入密实的砂层和强风化岩层。因此管桩承载力设计值要比同样直径的沉管灌注桩、钻孔灌注桩和人工挖孔桩高。

2.应用范围广，管桩是由侧阻力和端阻力共同承受上部荷载，可选择强风化岩层，全风化岩层，坚硬的粘土层或密实的砂层(或卵石层)等多种土质作为持力层，且对持力层起伏变化大的地质条件适应性强，因此适应地域广，建筑类型多。广泛应用于60层以下的多种高层建筑以及工业与民用建筑低承台桩基础，铁路、公路与桥梁、港口、码头、水利、市政、构筑物，及大型设备等工程基础。

3.沉桩质量可靠，管桩是工厂化、专业化、标准化生产，桩身质量可靠;运输吊装方便，接桩快捷;机械化施工程度高，操作简单，易控制;在承载力，抗弯性能、抗拨性能上均易得到保证

4.工程造价最便宜，直接成本上，管桩的单位承载力造价在诸多桩型中是较便宜的一种；间接成本上，管桩施工速度快、工效高、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的社会效益和经济价值。