混凝土路面技术施工规范.docx

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混凝土路面技术施工规范

公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）简介

　　编者按：

新编的交通部公路行业标准《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）已于2003年7月1日起开始正式实施。

为推进该规范的宣贯工作，详细介绍新规范编制的背景、指导思想、主要技术内容、重要技术要求等内容，本刊特编发该规范编制组成员傅智、刘清泉、牛开民等专家合著的专题文章，希望引起广大施工企业和相关单位的关注。

　　文/傅智刘清泉牛开民喻波梁军林徐加绛杨泽涛；

　　1、前言

　　1.1编制背景；

　　我国公路水泥混凝土路面建设发展速度很快，是国际上水泥路面里程最多的国家之一。

截止2002年底已经建成各级水泥路面16.75万公里，占我国当年水泥和沥青两种高级路面里程28.86万公里的58%。

在影响水泥路面工程质量的诸多因素中，设计与施工规范具有举足轻重的技术法规作用。

　　我国《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GB97-87）已经使用了16年，上个世纪90年代中期进行过修订，但未能颁布执行。

16年以来，大中型机械化施工工艺和技术如滑模摊铺、轨道摊铺、碾压施工、三辊轴机组等均已取得巨大的实质性进步，而且已经在我国高速公路、一级公路和二级公路水泥路面施工中得到广泛应用，稳步提高了水泥路面施工质量和技术水平，积累了相当丰富的施工经验。

我国所使用的水泥路面面层结构形式越来越丰富，水泥路面适用范围越来越宽广，如缩缝设传力杆的水泥路面、钢筋水泥路面、连续配筋水泥路面及桥面、钢纤维混凝土路面、双钢混凝土桥面等均已大规模采用，这些新型水泥路面结构设计与机械化施工技术也已经逐步成熟。

　　在这种状况下，仅规定适合小型机具施工的《水泥混凝土路面施工及验收规范》GBJ97-87显然已经落后，远远不能适应当前的水泥路面施工装备、工艺和技术水平的要求。

因此，我国水泥路面建设迫切需要有一部全面完善的施工技术规范来保障和提高其施工质量。

　　另一方面，水泥路面建设正处在大发展时期。

张春贤部长在2003年全国交通厅局长会议上明确提出：

“让农民兄弟走上油路和水泥路”。

交通部今后5年至少投入300亿～400亿元专项资金，用于县际和农村公路建设。

　　根据我国沥青与水泥的资源供给状况，全部或大部分农村公路采用沥青路面是不现实的，原因是我国目前公路建设沥青缺口每年都在100万吨以上，加上近期国际市场上原油和沥青价格大幅上涨，沥青运距也较远，运费居高不下，在可预见的近几年沥青的供应情况不容乐观。

　　相反，我国水泥资源及供应状态非常充裕，按中国建筑材料科学研究院的统计，我国目前拥有1.1万多家水泥厂，2002年生产水泥6.5亿吨。

按我国5700个县及县级市计算，平均每个县拥有2家水泥厂。

近年来，我国水泥价格不仅没有涨价，而且略有降低。

在水泥资源充裕的省区，每吨425级的水泥出厂价仅为250～300元，即使是水泥最缺乏的西部偏远地区，水泥出厂单价也不超过400元/吨。

一般情况下，在国内水泥的最远运距不会超过300公里。

　　交通部专家委员会已经按照最新颁布的《公路水泥混凝土路面设计规范》（JTGD40-2002）和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003），编写了《县乡公路水泥混凝土路面设计与施工》一书，希望能成为我国即将大规模展开的县乡公路水泥混凝土路面建设的指导性技术文件。

　　1.2任务来源和主要技术依据；

　　交通部于2000年1月3日下达了该规范编制任务，由交通部公路科学研究所主持编制，湖南、广西、广东、黑龙江等省区交通厅参与编制，并由本文作者组成了规范编制组。

在交通部公路司的直接领导下，已经圆满完成了全部编制任务，并由编制组成员撰写了系列宣贯文章，借《中国公路建设市场》进行规范的宣贯工作。

规范编制的主要技术依据有：

（1）滑模铺筑技术，中华人民共和国行业规范《公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程》（JTJ/T037.1-2000）；

（2）轨道铺筑技术，025课题编制的《轨道式摊铺机修建水泥路面施工须知》（1990年11月）以及其后积累的轨道摊铺施工经验；

　　（3）三辊轴机组铺筑技术，中华人民共和国行业规范《公路水泥路面三辊轴机组施工技术指南》（JTJ/T037.2-2003）送审稿；

　　（4）碾压混凝土施工技术，（85-403-01）课题组编制的《高等级公路碾压混凝土路面施工技术指南》；

　　（5）小型机具铺筑技术，《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GB97-87），90年代中期交通部组织编制但未能颁布执行的《水泥混凝土路面施工及验收规范》（GB97-94）送审稿。

　　2、水泥混凝土路面的结构独特性

　　用于水泥混凝土路面的原材料与一般混凝土结构相比，有其独特性。

它的荷载作用、使用条件和所处环境相当苛刻和严酷。

原材料从适宜道路使用的品质而言，要求比一般混凝土结构高得多，也严格得多，混凝土路面这种结构区别于一般混凝土结构的主要特征表现在以下几个方面：

　　2.1路面是弯拉结构；

　　混凝土路面是承受车轮荷载作用的弯拉结构，它的设计力学指标不是抗压强度，而是弯拉强度。

混凝土是脆性材料，其特征是抗压强度很高，而弯拉强度与抗拉强度很低。

也就是说，混凝土用于路面，使用的是其力学行为中的弱项而不是强项。

目前，配制高速公路、一级公路路面弯拉强度为5MPa～6MPa的混凝土比配制普通混凝土难度大得多，更高弯拉强度的混凝土的制作难度更大，对原材料的技术要求比高抗压强度的混凝土高得多。

　　2.2路面是动载结构；

　　相对于其他静载结构而言，路面是承受车轮冲击、振动、疲劳的动载结构。

目前在国内外水泥混凝土路面的设计指标中仅有标准轴载静应力加上疲劳应力两项，并未考虑冲击、震动的影响，高速行进的车轮冲击引发的是比静载应力高1～2倍的冲击应力，而振动是冲击应力峰值过后的正弦振荡应力。

如果重载车辆排队，第一辆车轮的振荡应力与后续车轮的冲击应力峰值叠加，两者在最不利条件下的叠加应力将比静载应力高2～3倍。

可见，动载应力绝非是目前设计规范中计算的折减1倍静载应力考虑疲劳所能包括的。

　　2.3路面是大面积薄壁结构；

　　混凝土路面是典型的平铺大面积薄壁结构，薄壁结构与一般混凝土结构相比，有如下显著特征或施工难点：

（1）大平面薄壁结构是最易于开裂、断裂和断角的结构。

因此，控制路面开裂始终是路面施工中的重点和难点，施工过程中必须从原材料、配合比、养生等多方面进行严格的温控和湿控，以防开裂或断板。

（2）露天使用的大平面薄壁结构在温差和湿差条件下必定产生翘曲变形和引发翘曲应力。

翘曲应力在我国日夜温差和年温差较大的地区，数值相当大，有时几乎与静载应力相当。

　　（3）路面是受到底部基层摩阻力约束的大平面薄壁结构，其各种应力和环境引发的翘曲应力带来的应变，受到基层摩阻力约束后，约束应变造成的拉应力经常超过混凝土的极限抗拉强度而导致断裂破坏。

这就是本规范在高等级公路混凝土面板底部设置滑动封闭层的本质原因。

　　2.4我国水泥路面超载情况及对策；

　　我国混凝土路面超载严重，大面积薄壁结构在超载条件下破坏得极快，刚性路面对超载相当敏感。

我们实测到高速公路混凝土路面上超过设计标准轴载10吨情况很多，致使我国混凝土路面的使用寿命与设计基准期相比，成倍折减。

　　要说明的是：

我国目前的设计标准轴载较国际标准偏大，取值为10吨，从全国整个公路路面及桥梁等结构的建设总投资来看，不能再增大设计标准轴载了。

可实际运营下来，设计标准轴载与实际轴载的差距又特别大，路面和桥梁结构的破损特别快，重建与维修周期很短，必须有相应的对策。

　　目前我国是从限载运输管理和加大路面结构的安全储备两方面，“双管齐下”地解决此老大难问题。

此次设计与施工两部规范的修订是按照加大路面结构的安全储备，同时不至于使总投资增加过多的指导思想来进行的。

　　具体体现是四个字“更强更厚”，设计规范反映了更厚的思想，各级水泥路面板厚整体加厚了20mm，高速公路混凝土路面的最薄设计厚度提高到260mm，并要求使用2层200mm的基层。

　　施工规范反映更强的要求，给出了更大的弯拉强度安全储备，一是提高了配制弯拉强度（中国沥青网sinoasphalt），由过去的5.5MPa，提高到按可靠度要求的最小5.65MPa；二是水灰比由耐久性控制设计，使弯拉强度进一步提高；三是提倡使用Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰。

　　2.5路面的耐久性；

　　路面是供车轮行驶的结构，几乎所有露天使用的结构耐久性要求如抗冻性、抗盐冻性、抗碱集料反应、抗硫酸盐腐蚀、抗钢筋及钢纤维锈蚀性、抗酸雨性、耐油污染性等都要满足。

这些耐久性质任意一个环节出了问题，路面都会加速破坏。

　　本施工技术规范的一个突出特色是：

尽管要求按弯拉强度进行配合比设计，但弯拉强度和耐久性要求同时满足，其结果是以耐久性控制路面混凝土配合比设计，具体而言是水灰比和水泥用量等主要参数是由耐久性控制的。

　　3、新规范主要技术内容

　　3.1原材料技术要求；

　　首先是修正了《水泥混凝土路面施工与验收规范》GBJ97-87中将就近取材作为第一要求，而是将原材料质量放在第一位。

其次，本规范在原材料技术要求中，重点强调水泥路面与其他结构所不同的动载特性即路用品质特殊要求。

（1）水泥从水泥混凝土路面抗折强度、抵抗冲击、疲劳、抗裂、耐磨等的动载要求，提出选用路面用水泥的独特技术要求。

　　①水泥抗折强度：

不以水泥的强度等级使用水泥，而以水泥实测抗折强度按不同交通等级来使用，同时参考抗压强度，见规范表3.1.1。

　　②水泥品种：

在路面可使用的四种水泥中，优选顺序依次为道路水泥、硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥。

　　③水泥烧成和型号：

在旋窑水泥与立窑水泥之间，优选旋窑水泥；普通型水泥与R型水泥，正常施工优先使用普通型水泥，低温施工或要求快通的工程，优先使用R型水泥。

　　④水泥化学品质，从提高抗折强度等角度出发，强调控制铝酸三钙、铁铝酸四钙、游离氧化钙、碱含量。

普通水泥中掺用掺合料时，不得使用窑灰、煤矸石、火山灰和粘土，有抗盐冻要求不得掺生石灰石粉。

　　⑤水泥物理性质：

从路面抗裂、耐磨等要求出发，强调控制标准稠度需水量、细度、干缩率和耐磨性。

（2）粉煤灰等掺合料路面使用的粉煤灰等级必须是Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰，不得使用Ⅲ级灰。

首次允许在路面、桥面混凝土中使用硅灰和磨细矿渣，使用中必须先通过试验。

　　（3）外加剂与国标《混凝土外加剂》GBJ8076不同的是：

路面、桥面与其他结构相比是薄壁结构，按防裂要求其28d收缩率比由135%降低为120%；高效减水剂与普通减水剂的界限减水率由12%增大为15%；相对耐久性指标修改为抗冻等级，凡掺引气剂的抗冻等级不得低于200，其他不低于50。

　　（4）集料；

　　①粗、细集料级别：

按国标《建筑用卵石、碎石》GB/T14685、《建筑用砂》GB/T14684要求分三级，一级集料用于C60以上混凝土；二级用于C30～C60之间的混凝土；三级用于C30以内的混凝土。

规定“高速公路、一级公路、二级公路及有抗（盐）冻要求的三、四级公路混凝土路面使用的粗、细集料级别应不低于Ⅱ级，无抗（盐）冻要求的三、四级公路混凝土路面、碾压混凝土及贫混凝土基层可使用Ⅲ级粗、细集料。

”

　　②粗集料的级配：

为了减小变形，控制开裂，路面所用的粗集料级配与国标完全不同。

规定路面即使级配合格也不得使用统料。

　　③粗集料最大粒径：

规定卵石公称最大粒径不宜大于19.0mm；碎卵石公称最大粒径不宜大于26.5mm；碎石公称最大粒径不应大于31.5mm。

贫混凝土基层粗集料公称最大粒径不应大于31.5mm；钢纤维混凝土与碾压混凝土粗集料公称最大粒径不宜大于19.0mm。

　　④砂的细度：

细度模数应在2.0～3