323 水泥混凝土路面的組成與性能是什么？

水泥混凝土道路的斷面由面層、基層、墊層和路基構成。其中的面層是由水泥、水、粗集料、細集料，以及礦物外加劑和少量的化學外加劑拌合而成的混凝土混合料，經澆筑或碾壓成型，通過水泥的水化、硬化，形成具有一定強度的混凝土板構成。面層混凝土板的厚度一般為18～25ｃｍ，主要有素混凝土和鋼筋混凝土兩種。

與瀝青混凝土路面相比，水泥混凝土路面強度高、剛度大、板體性能好，所以稱為“剛性路面”。水泥混凝土的彈性模量為（2.5～4.0）×10^４MPa，路面混凝土的抗彎拉強度達4.0～5.5MPａ，抗壓強度達30～40MPa。因此水泥混凝土路面具有較高的承載能力和擴散荷載的能力，適合于重載、交通量大的道路；水泥混凝土路面的水穩定性和溫度穩定性均優于瀝青混凝土，其耐久性好，使用壽命長，瀝青混凝土路面一般使用年限為５年，而水泥混凝土路面可達到20～40年，特別在水侵蝕環境中能保持良好的通行能力，適用于氣候條件差或路基軟弱的地區。水泥混凝土路面平時的維修保養量比較小，雖然初期投資較瀝青混凝土路面高，但使用壽命長，考慮長年使用期的維修費用，水泥混凝土路面在經濟上具有明顯的優勢。

水泥混凝土路面呈脆性，剛度大，變形性能差，不能吸收由于溫度等因素引起的變形，所以水泥混凝土路面需要在橫向、縱向設置伸縮縫和施工縫，影響路面的連續性和平整性，且剛性的路面吸收震動和噪聲的能力低，影響行車舒適性；同時水泥混凝土路面對超載比較敏感，一旦外荷載超過設計的極限強度，混凝土板便會出現斷裂，其修補工作也較瀝青混凝土路面困難。從施工性能來看，水泥混凝土需要較長時間的養護，除碾壓混凝土外，不能立即開放交通，一般鋪筑后要經過14～21ｄ才能使用。

為改善水泥混凝土路面的變形性能和抗凍性，目前采用較多的方法是加入引氣劑，使混凝土中微小的、獨立的、封閉孔隙含量大約達到4％～6％，可在某種程度上降低混凝土的脆性。此外，各國在路面混凝土中大多摻入粉煤灰，摻量為膠結材料的20％～40％，優質的粉煤灰是球形的微粒，可改善混凝土的和易性，減少用水量，使混凝土干燥收縮小，并可降低早期水化熱，減少溫度裂縫，有抑制堿-集料反應的效果，可改善路面混凝土的不透水性和化學穩定性。雖然摻粉煤灰后混凝土的早期強度可能降低，但由于其火山灰反應使其長期強度可增加。所以，粉煤灰是一種理想的路面混凝土礦物外加劑。

水泥混凝土路面的耐久性是一個需要重點考慮的性能。水泥混凝土路面在長期使用過程中能否抵抗水壓力、溫度變化以及各種侵蝕性介質的作用，保持其強度和表面完好性等均屬于耐久性的范圍。引起水泥混凝土路面破損的主要因素有水的滲透、凍融循環造成的表面剝落、收縮開裂、堿集料反應引起的裂縫以及鋼筋混凝土中的鋼筋生銹造成的表面剝落、開裂等破壞形式。而混凝土本身的密實程度、孔結構是影響耐久性的重要因素。混凝土是一種多孔、多相、非均質復合材料，內部存在著許多連通孔隙、微裂縫等結構缺陷，這種缺陷數量越多，水分和各種侵蝕性介質越容易滲透到內部，將對水泥凝膠體造成溶蝕及其他化學侵蝕。同時，對抗凍性也不利。因此提高水泥混凝土的密實程度是提高耐久性的重要措施。