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刊名:四川水泥
主管:四川省建材工业科学研究院
主办:四川省经济与信息化委员会
国内刊号:CN 51-1456/TU
国际刊号:ISSN 1007-6344
邮发代号:62-149
语种:中文
出版周期:月刊
创刊时间:1979年
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无切缝混凝土路面设计探讨

发表时间:2018年9月26日 浏览:134次

【摘要】无切缝混凝土路面因具有良好的延展性、行车舒适性和安全性等特点,而在公路工程中得到广泛应用。基于此,首先详细阐述了无切缝路面的设计方法,然后分别从模具设计、模具安装和混凝土浇筑等方面对无切缝混凝土路面的施工运用进行了分析。实例验证,无切缝混凝土路面能有效防止路面破损问题。

【关键词】无切缝混凝土路面;稳定性;设计方法;运用研究

引言

混凝土路面在施工过程中设置伸缩缝能有效避免温度引起的结构裂缝或破坏,但伸缩缝的存在不仅影响行车舒适性及行车安全,而且降低了路面的使用寿命。路面新材料的使用可以提升公路的建设质量和使用体验,故在公路工程中逐渐得到推广运用[1]。混凝土路面与沥青路面相比,虽然在成本、环保等方面具有优势,但是由于伸缩缝的存在,导致行车舒适度较差,无切缝混凝土路面则能够有效避免此类问题[2]。本文将首先对无切缝混凝土路面的设计方法进行阐述,然后结合实际工作经验,分别从模具设计、模具安装和混凝土浇筑等方面对无切缝混凝土路面的具体施工展开分析。

1无切缝混凝土路面的设计

1.1工作原理

无切缝水泥混凝土路面是将传统混凝土路面中的切缝取消并代替以高延性纤维增强水泥基复合材料形成的路面结构[3]。无切缝结构延性段与两侧混凝土板连接良好,确保变形集中发生在延性段内部而非界面处,可避免宏观可见裂纹的出现。经过合理的材料和结构设计,混凝土路面的收缩和温度变形可由高延性水泥基材料中形成的多条细密裂纹补偿。单条裂纹宽度小于100μm,不会对结构耐久性产生不利影响。同时,延伸段的设置也提高了路面结构的整体性,保证了路面行车的舒适度。

1.2延伸段长度的设计

设计合理的延伸段长度既可以提高无切缝混凝土路面施工质量,又可以节约一定的成本。在公路混凝土施工中,影响延伸段长度的因素有多种,例如所用延性材料的形变能力、每天的最大温差等。因此,施工人员应当结合具体条件,在施工前进行路面延伸段长度的试验设计,求出延伸段的最佳长度。可以分别选择多种极限拉伸长度不同的纤维增强水泥基复合材料,测试其在单轴拉伸状态下的最大应变长度。延伸段长度越大,则无切缝混凝土路面的整体变形能力越强,公路的使用寿命越长。但是在实际施工中也需要综合考虑成本及实用性等因素,因此一般将路面延伸段的最大长度控制在300~450mm之间。

1.3钢筋锚固参数的设计

表面锚固能力对无切缝混凝土路面的使用性能有重要影响,在前期设计时通过外加水平钢筋的形式,可以增强界面锚固能力。由于钢筋锚固直接连接在混凝土板上,因此只有确保钢筋锚固参数与混凝土板的参数一致,才能最大限度预防混凝土切缝出现开裂问题。钢筋锚固参数基本设计内容包括两方面:(1)计算水平钢筋与混凝土之间的轴向力,轴向力过大或过小,都会影响高延性纤维材料与混凝土路面的粘结性能;(2)计算最佳的锚固长度,需要综合分析钢筋直径、钢筋间距等参数,才能确定最佳锚固长度。

2无切缝混凝土路面的施工

2.1模具设计

不同混凝土公路对宽度、厚度以及质量等方面的要求不同,因此在进行无切缝混凝土施工时,要根据公路施工规划,设计符合施工要求的模具。其中用量较大的模具包括钢模板、伸缩杆和钢筋支架等。钢模板主要放置于混凝土公路的两侧,起到阻挡混凝土和确保混凝土稳定成型的作用。在钢模板上设计锚固钢筋卡槽,卡槽的宽度一般为15cm,深度有3种,分别为25mm,35mm50mm。根据模具设计要求,要把水平方向锚固钢筋和垂直方向锚固钢筋的连接处焊接起来,形成一个相对稳定的支撑结构。

2.2模具安装

无切缝混凝土路面模具安装中用到的工具主要包括L形铝板、钢筋和伸拉杆等。其中L形铝板的作用主要是预留诱导缝。将铝板平铺在公路地基上,然后每隔1.0m进行钢钉固定,保持铝板顶端始终高于地基水平面,高度可以控制在20~30cm之间。与此同时,在延性段中线上设置若干条传力杆,便于后期模板安装时作为参照(如图1所示)。在混凝土路面的两侧放置挡板,然后利用竖直锚进行挡板的固定。公路两侧竖直锚应当对称,可利用水平带肋钢筋将竖直锚连接起来。连接部位设置伸拉杆,可以根据需要调整公路两侧挡板的间距。

2.3混凝土浇筑施工

首先,向公路路基上均匀洒水,使路基面层充分湿润。要注意控制好水量,避免在路基坑洼处有积水。利用机械设备依次完成混凝土的摊铺、振捣和磨平等操作。如果当天浇筑工作没有完成,应在中断处设置施工缝,确保次日混凝土浇筑施工能够完美对接,避免混凝土因为干缩不一致而出现裂缝。振捣工作完毕后,应当观察路面混凝土是否有不平整的地方,然后进行针对性的修复,使路面尽量保持平滑。对于公路边角处,应当在浇筑完成后立即清除残留的泥浆;如果泥浆已经凝固、板结,可以用小型切割工具进行清理。完成上述施工任务后,还要注意开展混凝土路面养护工作。例如在路面铺一层塑料薄膜,方便混凝土拌和料充分水解,避免后期混凝土因为干缩速度过快而出现裂缝。

2.4高延性低干缩纤维增强水泥基复合材料(LSECC)浇筑

普通混凝土浇筑完成后让其自然干燥,24h后施工人员检查混凝土强度是否达标,如果达到标准即可进行拆模。先将混凝土公路两侧的伸缩杆松开,然后轻轻移动挡板,使挡板与混凝土分离,然后将模具整体提升,移到公路两侧。在模具挡板移动时要注意避免碰撞混凝土路面,此时混凝土尚未完全干燥,碰撞可能导致混凝土出现缺裂。拆模后继续进行混凝土路面养护,大约5d左右,混凝土路面可完全干燥,此时可以进行LSECC的浇筑工作。LSECC浇筑前除了要将混凝土路面塑料薄膜揭开外,还要在路面设置滑移带,以增强路面的黏结性。如果现场配置LSECC,需要将各类物料(砂子、外加剂和纤维等)提前准备好,并对其质量和规格进行入场检查,然后将物料充分搅拌。此外也可以从附近的预制厂直接运输配制好的成品LSECC。将LSECC倒入预留槽,然后利用机械进行抹平。LSECC的和易性较好,抹平后即可将原混凝土路面连接成一个整体,避免因为切缝而产生错台等病害。

3无切缝水泥混凝土路面的实际使用效果

某公路采用无切缝混凝土路面设计,投入运营3年后对该公路的多个路段进行检测,发现在车流量比较密集的地方以及坡道处,LSECC延性路段有不同程度的微小裂纹。但是裂缝较小,肉眼观察都很难发现。另外,选取某路段进行取样观察,发现LSECC与混凝土连接截面完好,未发现有分层现象。综合来看,无切缝混凝土路面建造对避免传统混凝土路面裂缝错台问题有积极作用。

4结论

1)利用LSECC延性段代替普通混凝土路面切缝,形成无切缝水泥混凝土路面,可以有效提高路面的耐久性并延长混凝土公路的使用寿命,对于提高混凝土公路行车舒适度也有一定帮助。(2)无切缝混凝土路面施工中,LSECC的质量是决定路面使用效果的重要因素。因此,在进行LSECC配制时,各类材料的质量、配合比等都要符合相关的标准。从混凝土公路的结构上来看,延性段在普通混凝土之上,可以吸收一定的车辆荷载并通过自身的变形实现力的分担,可以防止混凝土路面破损。

【参考文献】

[1]张帅,张英华.增稠剂对超高韧性纤维增强水泥基复合材料性能的影响[J].混凝土与水泥制品,20081):34-37.

[2]郭蓓,何海涛,程传统.论半刚性基层裂缝或切缝对水泥混凝土路面结构的影响[J].华东公路,20156):51-53.

[3]王子平,武颜,邵刚.切缝施工法在现浇素混凝土护坡中的应用[J].黑龙江大学工程学报,2015284):98-99.