摘要:近幾年，我國道路建設(shè)工程大都是以瀝青道路為主，相比之下，水泥路面的應(yīng)用范圍并不大，道路總里程增長(zhǎng)速度慢，其原因在于現(xiàn)階段我國水泥混凝土路面的使用情況上存在一定的缺陷，往往無法達(dá)到預(yù)期的使用年限。在一些重要交通干道上，水泥混凝土路面也很容易出現(xiàn)破損，經(jīng)常在應(yīng)用數(shù)年內(nèi)就出現(xiàn)一定的損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，也沒有表現(xiàn)出水泥材料的長(zhǎng)壽命、高承載能力以及良好的耐用性方面的特點(diǎn)。本文介紹了道路硅酸鹽水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些問題和要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)設(shè)計(jì)工作的開展提供一些參考。

關(guān)鍵詞:硅酸鹽水泥；混凝土；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；加鋪層

現(xiàn)階段我國水泥路面出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為由于板底脫空所導(dǎo)致出現(xiàn)的開裂問題以及由于接縫處理不當(dāng)問題所產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)，這兩個(gè)問題如果不能在設(shè)計(jì)當(dāng)中加以解決，則很容易在后續(xù)使用中存在一定的質(zhì)量問題。本文針對(duì)道路硅酸鹽水泥混凝土材料的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，之后說明了水泥混凝土路面在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)當(dāng)中的一系列要點(diǎn)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

1道路硅酸鹽水泥材料的特點(diǎn)分析

1.1堿含量低在正常情況下，路面工程施工中應(yīng)用的硅酸鹽水泥材料的堿含量需要控制在0.6%以內(nèi)，如果堿含量超出這個(gè)值，則會(huì)由于混凝土材料當(dāng)中的活性骨料和混凝膠土當(dāng)中的堿形成堿骨料反應(yīng)，造成相應(yīng)的吸水膨脹問題，在降水天氣下，材料可以由于吸水而膨脹到原來的3倍或以上，直接造成混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，這個(gè)現(xiàn)象是難以控制的，同時(shí)也會(huì)加快內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞。所以道路硅酸鹽水泥材料的第一大特點(diǎn)就是堿含量低。

1.2游離氧化鈣含量低路面施工應(yīng)用的硅酸鹽水泥材料的游離氧化鈣成分需要低于1.8%，在受到水化反應(yīng)時(shí)，游離氧化鈣會(huì)直接生成氧化鈣，造成的體積膨脹會(huì)接近100%，在內(nèi)部會(huì)形成膨脹應(yīng)力，游離氧化鈣含量越高，該反應(yīng)就越強(qiáng)，對(duì)道路的抗拉強(qiáng)度的影響十分嚴(yán)重。另外，道路水泥石也會(huì)出現(xiàn)形變。對(duì)于普通的硅酸鹽水泥來說，則無此指標(biāo)要求，保證整體安定性達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)即可。

1.3礦物質(zhì)的構(gòu)成道路硅酸鹽水泥對(duì)于其中的鋁酸三鈣和鐵鋁酸三鈣含量都有一定的要求，具體來說，要求鋁酸三鈣的含量不能高于5%，而鐵鋁酸四鈣的含量要達(dá)到16%以上。從這些物質(zhì)的特點(diǎn)上來看，鋁酸三鈣的水化速率高，會(huì)產(chǎn)生較高的水化熱，雖然在早期會(huì)達(dá)到較高的強(qiáng)度，但是由于后期強(qiáng)度增長(zhǎng)速度緩慢，所以總強(qiáng)度數(shù)值并不高，甚至?xí)a(chǎn)生強(qiáng)度倒縮問題，水化放熱現(xiàn)象的產(chǎn)生也會(huì)導(dǎo)致水泥石的開裂。相比之下，鐵鋁酸四鈣材料有良好抗沖擊能力和耐磨性，所以其中的礦物質(zhì)達(dá)到上述規(guī)格，才能更好地適應(yīng)于具體使用要求。

2水泥混凝土路面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

現(xiàn)階段國外對(duì)于綜合疲勞損壞作用的設(shè)計(jì)方法主要為經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)軸載進(jìn)行計(jì)算、溫度梯度的平均值來對(duì)應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)以及設(shè)計(jì)過程中結(jié)合平均溫度以及荷載所形成的應(yīng)力，進(jìn)而算出綜合疲勞影響。我國所推行的路面設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中采用的則是結(jié)構(gòu)厚度的設(shè)計(jì)方式，該設(shè)計(jì)方式是基于相應(yīng)的確定性來開展設(shè)計(jì)，在確定了材料、結(jié)構(gòu)以及環(huán)境和交通等等多項(xiàng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合結(jié)構(gòu)分析成果，這樣就可以得到設(shè)計(jì)使用期內(nèi)可以滿足于控制疲勞斷裂要求的整體結(jié)構(gòu)厚度，從而滿足于相應(yīng)的使用要求。這樣的方式雖然在設(shè)計(jì)階段看似合理，但是在后期的施工以及道路養(yǎng)護(hù)過程中，材料性質(zhì)都無法避免地發(fā)生變異，材料的尺寸和形狀都會(huì)發(fā)生一定程度的改變，混凝土道路路面的力學(xué)性質(zhì)以及相應(yīng)的使用性能也并非是一個(gè)恒定值，所以實(shí)際使用情況和設(shè)計(jì)過程中的預(yù)測(cè)情況會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，因此需要變更設(shè)計(jì)方法和相關(guān)規(guī)范。水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)在時(shí)間和空間上都會(huì)存在一定的不確定性。舉例來說，路面材料的強(qiáng)度會(huì)隨使用時(shí)間的延長(zhǎng)而出現(xiàn)衰減，但是其具體的使用環(huán)境和交通負(fù)荷并不是恒定的，有一定的隨機(jī)性；從空間上來說，材料自身的性能水泥混凝土路面的結(jié)構(gòu)上，所面臨的荷載并非是完全相同的。這些問題主要由三個(gè)因素構(gòu)成：其一，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的變異性，在不同的區(qū)域內(nèi)，道路結(jié)構(gòu)的性能以及荷載條件都會(huì)有所區(qū)別；其二，對(duì)交通荷載情況的預(yù)測(cè)并不能完全保持準(zhǔn)確性，如軸載換算過程出現(xiàn)的誤差，同樣地，對(duì)于交通總量的增長(zhǎng)率的估算也可能會(huì)出現(xiàn)誤差；最后，設(shè)計(jì)方法可能無法和實(shí)際情況完全相符合，在一個(gè)完整的道路工程設(shè)計(jì)過程中，會(huì)應(yīng)用到多次假定計(jì)算和近似值計(jì)算，這些失誤積少成多，就很可能會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的運(yùn)行情況形成誤差。

3水泥混凝土路面設(shè)計(jì)中的問題

3.1結(jié)構(gòu)結(jié)合設(shè)計(jì)

3.1.1土基和基層。對(duì)于混凝土路面工程來說，土基處于基礎(chǔ)地位，如果在設(shè)計(jì)和施工階段無法保證路基的均勻性和穩(wěn)定性，路面工程整體質(zhì)量就沒有保障。路基并不僅僅單純地決定路基部位的質(zhì)量，更會(huì)對(duì)路面工程的質(zhì)量形成影響。舉例來說，如果土基部位穩(wěn)定性較差，在自然因素的作用下，就會(huì)出現(xiàn)溫縮裂縫，出現(xiàn)變形問題，從而導(dǎo)致土基出現(xiàn)不均勻沉降，受此影響，面層板之間也會(huì)形成不均勻支撐問題，底部形成超過其自身承載力的應(yīng)力，破壞整體結(jié)構(gòu)。所以需要在設(shè)計(jì)上，保證土基具有相應(yīng)的穩(wěn)定性，達(dá)到預(yù)設(shè)的使用強(qiáng)度，可以和路面之間實(shí)現(xiàn)較為緊密的接觸，不會(huì)因?yàn)楹奢d以及氣候因素而結(jié)構(gòu)的形狀和強(qiáng)度，對(duì)于土基的形態(tài)來說，則要保證平整性，如有需要可以設(shè)計(jì)出一定的坡度。在水泥混凝土道路基層的結(jié)構(gòu)上，最為重要的指標(biāo)和參數(shù)就是抗沖刷能力。如果基層表面的耐沖刷能力不足，在滲水情況下，就會(huì)出現(xiàn)積泥的問題，長(zhǎng)期使用中還可能會(huì)發(fā)展為板底脫空問題，形成錯(cuò)臺(tái)。這些問題的存在會(huì)在道路表面表現(xiàn)為不平整，大大影響行車舒適度，會(huì)讓板的斷裂發(fā)展速度進(jìn)一步加快。所以這樣看來，如果需要提高接縫部位的傳荷能力，則需要從保證基層質(zhì)量入手。從外部因素來看，道路工程的交通荷載也是積泥和錯(cuò)臺(tái)問題出現(xiàn)的重要影響要素，不同類型的基層抗沖刷能力上也會(huì)有一定的區(qū)別，和基層用料的類型、細(xì)料的含量密切相關(guān)。

3.1.2混凝土面板。輪載作用于板中部時(shí)所產(chǎn)生的最大應(yīng)力約為輪載作用于板邊部時(shí)的2／3，但是采用厚式路面會(huì)給土基和基層的施工帶來不便，而且在厚度變化轉(zhuǎn)折處易引起板的斷裂。因此，設(shè)計(jì)時(shí)常采用等厚式斷面，或在等厚式斷面板的最外兩處板邊部配置鋼筋

3.2加鋪層設(shè)計(jì)

3.2.1分離式混凝土加鋪層。當(dāng)舊混凝土路面的損壞狀況和接縫傳荷能力評(píng)定等級(jí)為中或次，或者新舊混凝土板的平面尺寸不同，或者接縫形式或位置不對(duì)應(yīng)，或路拱橫坡不一致時(shí)，應(yīng)采用分離式混凝土加鋪層。分離式混凝土加鋪層的接縫形式和位置按新建混凝土面層的要求布置。加鋪層可采用普通混凝土、鋼纖維混凝土、鋼筋混凝土和連續(xù)配筋混凝土。

3.2.2組合式混凝土加鋪層。當(dāng)舊混凝土路面的損壞狀況和接縫傳荷能力評(píng)定等級(jí)為優(yōu)良，面層板的平面尺寸及接縫布置合理，路拱橫坡符合要求時(shí)，可采用組合式混凝土加鋪層。采用銑刨、噴射高壓水或鋼珠、酸蝕等方法，打毛清理舊混凝土面層表面，并在清理后的表面涂敷粘結(jié)劑，使加鋪層與舊混凝土面層結(jié)合成整體。加鋪層最小厚度為25mm。

3.2.3瀝青加鋪層。當(dāng)舊混凝土路面的損壞狀況和接縫傳荷能力評(píng)定等級(jí)為優(yōu)良或中時(shí)，可采用瀝青加鋪層。接縫傳荷能力評(píng)定等級(jí)為中時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣溫、荷載、舊混凝土路面承載能力、接縫處彎沉差等情況選用減緩反射裂縫的措施。瀝青加鋪層的厚度按減緩反射裂縫的要求確定。高速公路和一級(jí)公路的最小厚度宜為100mm，其他等級(jí)公路的最小厚度宜為70mm。

4結(jié)論

其實(shí)綜合看來，現(xiàn)在我國投入使用的大多數(shù)路面在使用壽命上，都是很難達(dá)到設(shè)計(jì)值的，可以說在每年，都要進(jìn)行相當(dāng)大的路面結(jié)構(gòu)維修工作，這些工作的修復(fù)工作不僅僅會(huì)產(chǎn)生額外成本，也會(huì)對(duì)路面交通產(chǎn)生一定程度的影響，在一定程度上損害了道路建設(shè)的社會(huì)效益。在設(shè)計(jì)工作中，需要遵循科學(xué)化和合理化的設(shè)計(jì)原則，應(yīng)用合理的設(shè)計(jì)理論和相關(guān)方法，這樣才能不保證道路工程的使用年限。本文結(jié)合道路硅酸鹽水泥材料的特點(diǎn)總結(jié)了其在道路設(shè)計(jì)當(dāng)中的一些注意事項(xiàng)，希望可以給相關(guān)工作的開展提供一些參考。

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