水泥混凝土路面施工工艺-道路工程

（一）对面层混凝土材料的要求

修筑水泥混凝土面层所用的混合料，比其他结构物所使用的混合料要有更高的要求，因为它受到动荷载的冲击、摩擦和反复弯曲作用，同时还受到温度和湿度反复变化的影响。面层混合料必须具有较高的抗弯拉强度和耐磨性，良好的耐冻性以及尽可能低的膨胀系数和弹性模量。此外，湿混合料还应有适当的施工和易性，一般规定其坍落度为0～30mm，工作度约30s。在施工时，应力求混凝土强度满足设计要求。通常，要求面层混凝土的28d抗弯拉强度达到4.0～5.0MPa，28d抗压强度达到30～35MPa。

混凝土混合料中的粗集料（＞5mm）宜选用岩浆岩或未风化的沉积岩碎石。最好不用石灰岩碎石，因它易被磨光，导致表面过滑。合乎使用要求的砾石也可采用，但由于砾石混合料的强度（特别是弯拉强度）低于碎石混合料，故在使用时宜掺加占总量1/3～1/2以上轧碎砾石。砾石混凝土一般用于双层式板的下层。采用连续级配的集料，混凝土的和易性和均匀性较好；采用间断级配的集料则强度较高。粗集料（碎石或砾石）应质地坚硬、耐久、洁净，符合规定级配，最大粒径不应超过40mm。混凝土中小于5mm的细集料可用天然砂。要求颗粒坚硬耐磨，表面粗糙而有棱角，清洁和杂质含量少，细度模数在2.5以上。碎石或砾石的技术要求、粗细集料的标准级配范围及技术要求分别见表15-7～表15-9。

面层混凝土一般使用普通硅酸盐水泥，标号为425、525和625。水泥混凝土的水泥用量约为300～350kg/m3，对双层式混凝土路面的下层可用325号水泥，用量可降至270kg/m3。

拌制和养生混凝土用的水，以饮用水为宜。对工业废水、污水、海水、沼泽水、酸性水（pH＜4）和硫酸盐含量较多的水，均不允许使用。混凝土的用水量约为130～170L/m3。

为保证混凝土具有足够的强度和密实度，水灰比应为0.40～0.55。水灰比低时混凝土和易性差，可添加塑化剂或减水剂。混合料的含砂率一般为28%～33%。

为使混凝土路面提早开放交通，可在混凝土中掺加早强剂。掺人早强剂的混凝土，能使路面在铺筑3～5d后，即可开放交通。

为了提高混凝土的和易性和抗冻性，以及防止为融化路面冰雪所用盐类对混凝土的侵蚀，国外常掺入引气剂，使混凝土具有3.5%～5.5%（体积比）的含气量。加气混凝土的强度稍有降低，此时可采用降低水灰比和含砂率的办法来补救。为提高混凝土的强度，国内外还采用于硬性混凝土，并掺入增塑剂或减水剂，以改善其施工和易性。

路面用混凝土的配合比设计及各种外掺剂的种类与使用方法参见《道路建筑材料》。

（二）施工准备工作

（1）选择混凝土拌和场地。根据施工路线的长短和所采用的运输工具，混凝土可集中在一个场地拌制，也可以在沿线选择几个场地，随工程进展情况迁移。拌和场地的选择首先要考虑使运送混合料的运距最短，同时拌和场还要靠近水源和电源。此外，拌和场应有足够的面积，以供堆放砂石材料和搭建水泥库房。

（2）进行材料试验和混凝土配合比设计。根据技术设计要求与当地材料供应情况，做好混凝土各组成材料的试验，进行混凝土各组成材料的配合比设计。

（3）基层的检查与整修。基层的宽度、路拱与标高、表面平整度和压实度，均应检查其是否符合要求。如有不符之处，应予整修，否则，将使面层的厚度变化过大，而增加其造价或减少其使用寿命。半刚性基层的整修时机很重要，过迟难以修整且很费工。当在旧砂石路面上铺筑混凝土路面时，所有旧路面的坑洞、松散等损坏，以及路拱横坡或宽度不符合要求之处，均应事先翻修调整压实。

混凝土摊铺前，基层表面应洒水润湿，以免混凝土底部的水分被干燥的基层吸去，变得疏松以致产生细裂缝，有时也可在基层和混凝土之间铺设薄层沥青混合料或塑料薄膜。

（三）混凝土板的施工程序和施工技术

面层板的施工程序为：①安装模板；②设置传力杆；②混凝土的拌和与运送；④混凝土的摊铺和震捣；⑤接缝的设置；⑧表面整修；⑦混凝土的养生与填缝。

1.边模的安装

在摊铺混凝土前，应先安装两侧模板。如果采用手工摊铺混凝土，则边模的作用仅在于支撑混凝土，可采用厚约4～8cm的木模板，在弯道和交叉口路缘处，应采用1.5～3cm厚的薄模板，以便弯成弧形。条件许可时宜用钢模，这不仅节约木材，而且保证工程质量。钢模可用厚4～5mm的钢板冲压制成，或用3～4mm厚钢板与边宽40～50mm的角钢或槽钢组合构成。

侧模按预先标定的位置安放在基层上，两侧用铁钎打人基层以固定位置。模板顶面用水准仪检查其标高，不符合时予以调整。模板的平面位置和高程控制都很重要，稍有歪斜和不平，都会反映到面层上，使其边线不齐，厚度不准和表面呈波浪形。因此，施工时必须经常校验，严格控制。模板内侧应涂刷肥皂液、废机油或其他润滑剂，以便利拆模。

图8-18　胀缝传力杆的架设（钢筋支架法）

1—先浇的混凝土；2—传力杆；3—金属套管；4—钢筋；5—支架；6—压缝板条；7—嵌缝板；8—胀缝模板

2.传力杆设置

当两侧模板安装好后，即在需要设置传力杆的胀缝或缩缝位置上设置传力杆。混凝土板连续浇筑时设置胀缝传力杆的做法，一般是在嵌缝板上预留圆孔以便传力杆穿过，嵌缝板上面设木制或铁制压缝板条，其外侧再放一块胀缝模板，按传力杆位置和间距，在胀缝模板下部挖成倒U形槽，使传力杆由此通过。传力杆的两端固定在钢筋支架上，支架脚插入基层内，如图8-18所示。

对于不连续浇筑的混凝土板，在施工结束时设置的胀缝，宜用顶头木模固定传力杆的安装方法。即在端模板外侧增设一块定位模板，板上同样按照传力杆间距及杆径钻成孔眼，将传力杆穿过端模板孔眼并直至外侧定位模板孔眼。两模板之间可用传力杆一半长度的横木固定。继续浇筑邻板时，拆除挡板、横木及定位模板，设置胀缝板、木制压缝板条和传力杆套管。

3.制备与运送混凝土混合料

混合料的制备可采用两种方式：①在工地由拌和机拌制；②在中心工厂集中制备，而后用汽车运送到工地。

在工地制备混合料时，应在拌和场地上合理布置拌和机和砂石、水泥等材料的堆放地点，力求提高拌和机的生产率。拌制混凝土时，要准确掌握配合比，特别要严格控制用水量。每天开始拌和前，应根据天气变化情况，测定砂、石材料的含水量，以调整拌制时的实际用水量。每拌所用材料应过秤。量配的精确度对水泥为±1.5%，砂为±2%，碎石为±3%，水为±1%。每一工班应检查材料量配的精确度至少2次，每半天检查混合料的坍落度2次。拌和时间为1.5～2.0min。

混合料用手推车、翻斗车或自卸汽车运送。合适的运距视车辆种类和混合料容许的运输时间而定。通常，夏季不宜超过30～40min，冬季不宜超过60～90min。高温天气运送混合料时应采取覆盖措施，以防混合料中水分蒸发。运送用的车箱必须在每天工作结束后，用水冲洗干净。

4.摊铺和震捣

当运送混合料的车辆运达摊铺地点后，一般直接倒向安装好侧模的路槽内，并用人工找补均匀。要注意防止出现离析现象。摊铺时应考虑混凝土震捣后的沉降量，虚高可高出设计厚度约10%左右，使震实后的面层标高同设计相符。

混凝土混合料的振捣器具，应由平板振捣器（2.2～2.8kW）、插入式振捣器和振动粱（各lkW）配套作业。混凝土路面板厚在0.22m以内时，一般可一次摊铺，用平板振捣器振实，凡振捣不到之处，如面板的边角部、窨井、进水口附近，以及设置钢筋的部位，可用插入式振捣器进行振实；当混凝土板厚较大时，可先插入振捣，然后再用平板振捣，以免出现蜂窝现象。

平板振捣器在同一位置停留的时间，一般为10～15s，以达到表面震出浆水，混合料不再沉落为宜。平板振捣后，用带有振捣器的、底面符合路拱横坡的振捣梁，两端搁在侧模上，沿摊铺方向振捣拖平。拖振过程中，多余的混合料将随着振捣梁的拖移而刮去，低陷处则应随时补足。随后，再用直径75～100mm长的无缝钢管，两端放在侧模上，沿纵向液压一通。

当摊铺或振捣混合料时，不要碰撞模板和传力杆，以避免其移动变位。

5.筑做接缝

（1）对胀缝。先浇筑胀缝一侧混凝土，取去胀缝模板后，再浇筑另一例混凝土，钢筋支架浇在混凝土内。压缝板条使用前应涂废机油或其他润滑油，在混凝土震捣后，先抽动一下，而后最迟在终凝前将压缝板条抽出。抽出时为确保两侧混凝土不被扰动，可用木板条压住两侧混凝土，然后轻轻抽出压缝板条，再用铁抹板将两侧混凝土抹平整。缝隙上部浇灌填缝料，留在缝隙下部的嵌缝板是用沥青浸制的软木板或油毛毡等材料制成。

（2）对缩缝。用两种方法筑作：

1）切缝法。在混凝土捣实整平后，利用震捣梁将“T”形震动刀准确地按缩缝位置震出一条槽，随后将铁制压缝板压入，并用原浆修平槽边。当混凝土收浆抹面后，再轻轻取出压缝板，并即用专用抹子修整缝缘。这种做法要求谨慎操作，以免混凝土结构受到扰动和接缝边缘出现不平整（错台）。

2）锯缝法：在结硬的混凝土中用锯缝机（带有金刚石或金刚砂轮锯片）锯割出要求深度的槽口。这种方法可保证缝槽质量和不扰动混凝土结构。但要掌握好锯割时间，过迟因混凝土过硬而使锯片磨损过大且费工，而且可能在锯割前混凝土会出现收缩裂缝。过早混凝土因还未结硬，锯割时槽口边缘易产生剥落。合适的时间视气候条件而定，炎热而多风的天气，或者早晚气温有突变时，混凝土板会产生较大的湿度或温度坡差，使内应力过大而出现裂缝，锯缝应早在表面整修后4h即可开始。如天气较冷，一天内气温变化不大时，锯割时间可晚至12h以上。

（3）纵缝。一般筑做企口式纵缝，模板内壁做成凸样状，拆模后，混凝土板侧面即形成凹槽。需设置拉杆时，模板在相应位置处要钻成圆孔，以便拉杆穿入。浇筑另一侧混凝土前，应先在凹槽壁上涂抹沥青。

6.表面整修与防滑措施

混凝土终凝前必须用人工或机械抹平其表面。当用人工抹光时，不仅劳动强度大、工效低，而且还会把水分、水泥和细砂带至混凝土表面，致使它比下部混凝土或砂浆有较高的干缩性和较低的强度。而采用机械抹面时可以克服以上缺点。目前国产的小型电动抹面机有两种装置：装上圆盘即可进行粗光；装上细抹叶片即可进行精光。在一般情况下，面层表面仅需粗光即可。抹面结束后，有时再用拖光带横向轻轻拖拉几次即可。

为保证行车安全，混凝土表面应具有粗糙抗滑的表面。最普通的做法是用棕刷顺横向在抹平后的表面上轻轻刷毛；也可用金属丝梳子梳成深1～2mm的横槽。近年来，国外已采用一种更有效的方法，即在已硬结的路面上，用锯槽机将路面锯割成深5～6mm、宽2～3mm、间距20mm的小横槽。也可在未结硬的混凝土表面塑压成槽，或压入坚硬的石屑来防滑。

7.养生与填缝

为防止混凝土中水分蒸发过速而产生缩裂，并保证水泥水化过程的顺利进行，混凝土应及时养生。一般用下列两种养生方法：

（1）潮湿养生。混凝土抹面2h后，当表面已有相当硬度，用手指轻压不现痕迹时即可开始养生。一般采用湿麻袋或草垫，或者用20～30mm厚的湿砂覆盖于混凝土表面。每天均匀洒水数次，使其保持潮湿状态，至少延续14d。

（2）塑料薄膜或养护剂养生。当混凝土表面不见浮水，用手指按压无痕迹后，均匀喷洒塑料溶液，形成不透水的薄膜粘附于表面，从而阻止混凝土中水分的蒸发，保证混凝土的水化作用。

填缝工作宜在混凝土初步结硬后及时进行。填缝前，首先将缝隙内泥砂杂物清除干净，然后浇灌填缝料。

8.开放交通

混凝土强度必须达到设计强度的90%以上时，方能开放交通。

9.冬季和夏季施工

混凝土强度的增长主要依靠水泥的水化作用。当水结冰时，水泥的水化作用即停止，而混凝土的强度也就不再增长，而且当水结冰时体积会膨胀，促使混凝土结构松散破坏。因此，混凝土路面应尽可能在气温高于＋5℃时施工。由于特殊情况必须在低温情况下（昼夜平均气温低于5℃和最低气温低于－3℃时）施工时应采取下述措施：

（1）采用高标号（425号以上）快凝水泥，或掺入早强剂，或增加水泥用量。

（2）加热水或集料。较常用的方法是仅将水加热。一因加热设备简单，水温容易控制；二因水的热容量比粒料热容量大。

拌制混凝土时，先用温度超过70℃的水同冷集料相拌和，使混合料在拌和时的温度不超过40℃，摊铺后的温度不低于10（气温为0℃时）～20℃（气温为－3℃时）。

（3）混凝土整修完毕后，表面应覆盖蓄热保温材料，必要时还应加盖养生暖棚。

在持续寒冷和昼夜平均气温低于－5℃，或混凝土温度在5℃以下时，应停止施工。

在气温超过25℃时施工，应防止混凝土的温度超过30℃，以免混凝土中水分蒸发过快，致使混凝土干缩而出现裂缝，必要时可采取下列措施：

（1）对湿混合料，在运输途中要加以遮盖。(www.xing528.com)

（2）各道工序应紧凑衔接，尽量缩短施工时间。

（3）搭设临时性的遮光挡风设备，避免混凝土遭到烈日暴晒并降低吹到混凝土表面的风速，减少水分蒸发。

（四）轨道式摊铺机施工

高等级公路水泥混凝土路面的技术标准高，工程数量大，要保证施工进度和工程质量，应尽可能采用机械化施工。轨道式摊铺机铺筑混凝土板，就是机械施工的一种方法，它利用主导机械（摊铺机、拌合机）和配套机械（运输车辆、振捣器等）的有效组合，完成铺筑混凝土板的全过程。其工艺流程及设备组合如图8-19所示。轨道摊铺机施工的工序与前述人工加小型机具施工的工序是基本相同的，但还具有以下特点。

图8-19　轨道式摊铺机施工工艺流程图

1.轨道及模板的安装

在轨道及模板安装前，先要完成基层检验与整修等准备工作。然后进行轨道及模板的安装。准确地设置模板是保证混凝土路面摊铺作业连续进行的重要因素，机械化施工应采用钢制模板，长度约为3m，摊铺机行走轨道安装在模板外侧，尽量避免模板顶面兼做摊铺机行走轨道的形式，轨道用固定螺丝及垫板牢固地固定在模板上。

安装模板前，先对轨道和模板进行检查和校正。安装模板时，用红外仪、水准仪严格控制轨道及模板的平面位置、高程，并检测其顶面平整度和侧边垂直度等。经检查无误后，将轨道模板用“T”形道钉牢固地安置在基层上，将固定好的模板底部孔隙用砂浆填塞密实。

施工过程中，应经常检查模板的变形情况，承受摊铺机最大轮荷载时，其中部的最大挠度应小于6mm。

2.拌和与运输设备

高精度进料计量装置的拌和楼（站），其拌和能力一般应大于摊铺机需要量的10%～15%。运输分进料与出料两部分，出料部分运输设备最好采用混凝土搅拌车。如无条件，也可用自卸车代替。运输车辆数量根据搅拌能力确定。

3.卸料

混凝土运到铺筑路面处后，可由自卸汽车将料直接卸在铺筑位置或用卸料机械间接卸料。卸料机械有侧面卸料机及纵向卸料机两种，如图8-20所示。

4.混凝土的铺筑与振捣

混凝土摊铺机有刮板式、箱式及螺旋式三种类型。

（1）刮板式摊铺机。这种摊铺机本身能在模板上自由地前后移动，在前面的导管上左右移动，并且由于刮板本身也旋转，所以可以将卸在基层上的混凝土堆用刮板向任意方向自由地摊铺。

（2）箱式摊铺机。混凝土通过卸料机（纵向或横向）卸在钢箱内，箱子在机械行驶时横向移动并将混凝土卸在基层上，同时箱子的下端按松铺高度刮平混凝土。由于混凝土一次全部放在箱内，因此其重量较大，但摊铺均匀，高度准确。这种摊铺机摊铺能力大，故障也少。

图8-20　卸料机械

（a）侧向卸料机；（b）纵向卸料机

（3）螺旋式摊铺机。用直径50cm左右能够正反方向旋转的螺旋杆将混凝土摊开，在螺旋杆的后面装有刮板，可以准确调整高度。这种摊铺机的摊铺能力大。

振捣机是在摊铺机摊铺完混凝土后，对混凝土进行再次整平、振捣的机械。它的一般构造如图8-21所示（德国VOGELE公司采用）。在振捣梁前方设有一道与铺筑宽度相同的复平刮梁，其作用一方面是修补摊铺机初平的缺陷，更重要的是使松铺混凝土在全宽度范围内达到正确高度。其后是一道弧面振动梁施振，弹性支承使施振时同时具有弹压力。布料的均匀和松铺厚度掌握是关键，复平梁前堆积有确保充满模板的少量余料，余料堆积高度不要超过15cm以减少复平梁摊进时的阻力。弹性振捣梁通过后混凝土已全部振实，其后部混凝土应控制有2～5mm回弹高度，振出的砂浆可以保证整平工序能正常进行。靠近模板处的混凝土，用插入式振捣器补充振捣。

图8-21　振捣机构造

内部振动式振捣机主要用并排安装的振捣棒插入混凝土中，由内部进行振实。振捣器一般安装在有轮的架子上，可在轨道上自行或由其他机械牵引。振捣棒分斜插入式和垂直插入式两种。

5.表面修整

振实后混凝土须进一步整平、抹光，以获得平整表面。采用机械修整时的表面修整机有纵向移动和斜向移动修整两种。

6.其他

纹理制作、锯缝、养护、灌缝等工序与常规施工工艺相同，不再重复。

（五）滑模式摊铺机施工

滑模式摊铺机是机械化施工中自动化程度很高的一种方法，它具有现代化的自控高速生产能力，与轨道式摊铺机施工不同，滑模式摊铺机不需要人工设置模板，其模板就安装在机器上。机器在运转中，将摊铺路面的各道工序：铺料、振捣、挤压、整平、设传力杆等一气呵成，机器经过之后，即形成一条规则成型的水泥混凝土路面，可达到较高的路面平整度要求，特别是整段路的宏观平整度更是其他施工方式所无法达到的。

滑模式摊铺机是由螺旋杆及刮板将混凝土按要求高度摊铺之后，用振动器、振捣棒、成型板、侧板捣固，用刮板、修边器进行修整的连续摊铺的机械，如图8-22所示。它集布料、摊铺、密实和成型、抹光等功能于一体，结构紧凑，行走方便，由于采用电液伺服调平系统（GOMACO公司产品）或液压随动调平系统（CMI公司产品），故操作简单、轻便。

图8-22　滑模摊铺机构造

滑模式摊铺机是目前国际上最先进的水泥混凝土路面施工机械，我国还不能生产。

与滑模机生产配套的设备主要是混凝土拌和设备和运输设备，此外其他配套机械还有：纹理处理设备、切缝机、养护设备等，这些设备与常规混凝土路面施工相同。滑模机施工前，要先进行机器的调试，在确认机械各部分都工作正常的前提下，拼接滑模板，并调整至施工要求的宽度。摊铺机就位，利用方向传感线校准侧模板位置，反复调整机车轴线位置，直到达到要求为止。根据摊铺厚度，校准顶模标高，锁定高程及方向传感器。

滑模摊铺机的典型铺筑过程如图8-23所示。

将混凝土均匀卸于摊铺机前面，通过螺旋式布料器，将堆积的混凝土，均匀地分布在控制板的前面，控制板主要用来控制混凝土进入成型模板的数量。插入振捣器以不低于7000次/min的振频振实混凝土，液化而密实的混凝土经过捣实板把表面上的粗料压入混凝土之中，然后进入成型模板中，使路面板挤压成型，与主机随动的弹性悬挂浮动抹光板用来对路面进行第2次平整。拖布主要作用是消除气泡，拖布长度以与混凝土路面接触在1m以内效果最好。

图8-23　滑模摊铺机工作原理图

1—布料器；2—控制板；3—插入式振捣器；4—捣实板；5—成型模板；6—抹光板；7—拖布

经过上述过程基本上完成了铺筑作业，随后的拉毛、喷洒养护剂，切缝等与常规施工法相同。

铺筑时需要注意的是，供料速度应与摊铺机行驶速度相匹配，避免出现“过量”或“亏料”现象，尽量做到不停机，以提高路面的平整度。

（六）质量控制和检查

进行路面用混凝土设计时，应对取用的各原材料（粗集料、细集料、水泥、水、外加剂）分别进行检验，以判断其是否适用。对于合格的材料。可进一步设计达到要求强度的配比。

混凝土路面施工时，为保证工程质量，需要控制和检查的主要以下项目包括：

（1）土基完成后应检查其密实度；基层完成后应检查其强度、刚度和均匀性。

（2）按规定要求验收水泥、砂和碎石；测定砂、石的含水量，以调整用水量；测定坍落度，必要时调整配合比。

（3）检查磅秤的准确性；抽查材料配量的准确性。

（4）摊铺混凝土之前，应检查基层的平整度和路拱横坡；校验模板的位置和标高；检查传力杆的定位。

（5）冬季和夏季施工时，应测定混凝土拌和和摊铺时的温度。

（6）观察混凝土拌和、运送、振捣、整修和接缝等工序的质量。

（7）每铺筑400m3混凝土，同时制作两组抗折试件，龄期分别为7d和28d，每铺筑1000～2000m3混凝土，增做一组试件，龄期为90d或更长，备作验收或检查后期强度时用。抗压试件可利用抗折试验的断头进行试验，抗压试验数量与抗折数量相对应。试件在现场与路面相同的条件下进行湿法养生。

施工中应及时测定7d龄期的试件强度，检查其是否已达到28d强度的70%（普通水泥混凝土），否则应查明原因，立即采取措施，务使继续浇筑的混凝土强度达到设计要求。在以上各项目中，凡属于质量中间检查的，均应作好施工记录并予保存。

混凝土路面竣工验收的主要项目包括以下两点：

（1）混凝土板不能有蜂窝、麻面、裂缝、脱皮、露石和缺边掉角等现象。

（2）路缘石应直顺。