連續(xù)配筋式混凝土路面研究綜述

李永旺

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450003)

與瀝青路面不同，水泥混凝土路面由于具有抗拉強(qiáng)度高、能見度好和使用壽命長等優(yōu)點。此外，由于目前我國瀝青資源相對較為缺乏且產(chǎn)品質(zhì)量較差，而水泥資源相對較為豐富，這將決定了水泥混凝土路面必將成為我國今后公路行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。然而水泥混凝土路面由于在外界環(huán)境溫度改變時，體積將發(fā)生收縮或膨脹，尤其在溫度變化時易產(chǎn)生變形。連續(xù)配筋混凝土路面(簡稱CRCP)主要是指通過在水泥混凝土路面施工過程中，在行車方向配有一定數(shù)量的鋼筋，從而用來抵制在自身及外界條件下混凝土面板縱向收縮所引起的變形。此外，由于在施工過程中完全不設(shè)脹縫及縮縫，從而使道路表面較為完整，不僅增大了路面板的整體強(qiáng)度和剛度，同時也提高了汽車行駛的舒適性。

1 連續(xù)配筋混凝土的優(yōu)點

盡管連續(xù)配筋混凝土路面在初期建設(shè)過程中的投資相對較高，但由于其耐久性好、致使使用壽命長，其優(yōu)點主要包括以下幾個方面:

1)由于在水泥混凝土路面內(nèi)布置了橫向和縱向鋼筋，能夠很好地控制板的裂縫寬度，使得裂縫能夠產(chǎn)生應(yīng)力松弛，在較小的作用力范圍內(nèi)緊密閉合，不僅減少了裂縫剝落，而且還提高了裂縫處得傳荷能力。

2)由于在水泥混凝土路面中配置了連續(xù)配筋，在施工過程中能夠消除橫向接縫，致使水泥混凝土路面具有優(yōu)異的平整度和較好的整體性能，車輛行駛過程中平順舒適，國外一些道路學(xué)者曾對不同類型路面的平整度進(jìn)行對比，調(diào)查研究結(jié)果顯示有接縫的路面板路段的平均平整度與連續(xù)配筋混凝土路面相比遠(yuǎn)不如CRCP 好。

3)連續(xù)配筋混凝土路面的強(qiáng)度以及剛度與普通接縫混凝土路面相比，都具有較大的提高。

4)連續(xù)配筋混凝土路面能夠適應(yīng)于不同地質(zhì)條件的變形特性，應(yīng)用范圍廣。我國幅域廣闊，不同地區(qū)氣候條件不同，且存在著迥然不同的地質(zhì)情況。例如東南沿海地帶土質(zhì)以軟粘土為主，而在我國西部地區(qū)地質(zhì)明顯不同，主要為濕陷性砂土或黃土。當(dāng)在這些地區(qū)修筑高等級公路時，路基處理難度大，且不易處理，不僅需要消耗大量的人力和物力，而且往往達(dá)不到預(yù)期的效果，在經(jīng)過一段時間的氣候作用下，路基仍然能夠產(chǎn)生沉陷，致使這些地區(qū)高等級公路中的瀝青混凝土路面和普通水泥混凝土路面較易發(fā)生嚴(yán)重破壞，且需養(yǎng)護(hù)費用大為增加。而在西北和東南這些地質(zhì)條件較為特殊的地區(qū)，在路面設(shè)計時若采用連續(xù)配筋混凝土路面結(jié)構(gòu)，不僅能夠保證道路的整體性，而且當(dāng)出現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害時，在鋼筋和混凝土的協(xié)調(diào)作用下，能夠降低甚至較少以此帶來的危害，從而保證了路面的使用壽命，降低了路面的養(yǎng)護(hù)費用。

5)連續(xù)配筋混凝土路面具有較好的耐久性能，使用壽命長，雖然施工費用相對普通混凝土路面有所增加，但若設(shè)計、施工得當(dāng)，能夠?qū)е吗B(yǎng)護(hù)費用大幅度降低。

6)由于充分利用了國內(nèi)的資源，將對本國建材工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生良好的促進(jìn)作用。目前國內(nèi)已建和在建的高速公路中，由于瀝青路面具有行車舒適的特點，90%以上為瀝青路面，然而由于我國的瀝青資源較為短缺，且產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到路用要求，致使我國在道路建設(shè)過程中多數(shù)采用進(jìn)口瀝青，因此，長期下去不僅導(dǎo)致了國內(nèi)的大量資金流向國外，對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展極為不利，而且對本國瀝青產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也有很多不利影響。而采用連續(xù)配筋混凝土路面，不僅不需要國外購置原材料，而且在施工建設(shè)過程中也帶動了本國建筑行業(yè)發(fā)展，對于我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展具有積極地意義。

7)連續(xù)配筋混凝土路面的經(jīng)濟(jì)性能好。通過道路學(xué)者對連續(xù)配筋混凝土路面、瀝青混凝土路面和普通水泥混凝土路面以及鋼纖維混凝土路面的經(jīng)濟(jì)性比較，研究結(jié)果表明，雖然連續(xù)配筋混凝土路面的早期建設(shè)投資稍大，但其長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益分析來看明顯優(yōu)于其它三者。實際情況下，包括連續(xù)配筋混凝土路面在內(nèi)的所有路面都會產(chǎn)生裂縫，連續(xù)配筋混凝土路面相對來說較為不易產(chǎn)生，主要是在受力過程中水泥混凝土的收縮變形被鋼筋所約束，而鋼筋的變形能力較大，能夠承受較多的應(yīng)力，使得裂縫在更多的位置進(jìn)行分散，裂縫寬度也相應(yīng)的減小。

2 鋼筋與混凝土的粘結(jié)機(jī)理

鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)是一種不同材料之間非常復(fù)雜的相互交互作用，在這種粘結(jié)作用條件，兩者間所受到的應(yīng)力能夠相互傳遞，協(xié)調(diào)水泥混凝土路面的變形。因此，粘結(jié)效應(yīng)是連續(xù)配筋混凝土路面能夠承受應(yīng)力較少變形的主要作用力。主要包括以下三個部分:

(1)鋼筋表面混凝土對鋼筋的摩擦力，鋼筋與混凝土的摩擦力對連續(xù)配筋混凝土道面受力變形具有很重要的作用。它主要取決于道面承受的荷載、水泥與鋼筋的匹配性，以及二者間的摩擦系數(shù)等因素。

(2)由于鋼筋與水泥漿之間具有很好的粘附性，連續(xù)配筋混凝土中的水泥膠體在鋼筋表面能夠產(chǎn)生較大的握裹力和化學(xué)粘著力，其大小主要由水泥的性質(zhì)和鋼筋表面的粗糙程度所決定。

(3)鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合作用。在不同類型的鋼筋混凝土構(gòu)件中，由于結(jié)構(gòu)受力后所產(chǎn)生應(yīng)力的性質(zhì)不同，目前將粘結(jié)力主要分為以下兩大類:第一類，主要是鋼筋嵌入混凝土中，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生的錨固粘結(jié)問題;第二類，主要包括在不同的裂縫之間的粘結(jié)強(qiáng)度裂縫距離的關(guān)系問題。兩種粘結(jié)類型如下圖1 所示。

圖1 不同種類的粘結(jié)力

當(dāng)鋼筋混凝土出現(xiàn)開始后，在一定長度范圍內(nèi)，鋼筋的應(yīng)力分布主要受到鋼筋與混凝土粘結(jié)應(yīng)力的影響，因此，鋼筋應(yīng)力的變化不僅能夠反映鋼筋與混凝土之間的粘附程度，而且能夠很好地表征混凝土承受荷載的能力。

3 結(jié)論

基于連續(xù)配筋混凝土路面具有良好的耐久性能和長期使用性能，并具有較少的養(yǎng)護(hù)維修費用，今后在我國的高等級公路道路建設(shè)中，連續(xù)配筋混凝土路面必能夠得到較為廣泛的發(fā)展。

［1］JTGD40－2011 公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2011.