在重庆市城建委的领导下, 重庆市掀起了轰轰烈烈的城市建设高潮, 城市环境有了很大改观, 各条街道铺设了彩色混凝土路面砖, 给重庆增添了亮丽的风景。但是由于种种原因, 刚刚铺设的混凝土路面砖有的已支离破碎, 又返工重新铺设。针对此情况, 本文提出几点看法与建议。
a.现行混凝土路面砖质量标准JC/T446- 2000 于2000年1 月1 日取代了JC446- 1991( 1996) , 对产品的适用范围、外观质量、尺寸偏差、抗压和抗折强度、耐磨性、吸水率、抗冻性指标进行了修订, 提高了质量标准; 取消了车行道与人行道的区别、取消了Cc20、Cc25 及Cf2.5、Cf3.0 的等级, 最小抗压和抗折强度等级为Cc30和Cf3.5; 另外, 路面砖的厚度标准要求为50 mm、60 mm、80 mm、100 mm、120 mm, 可是现在的设计还有Cc25及45 mm 厚度的路面砖。重庆市建设工程检测技术中心所有的检测工作依据为现行的法律、法规、国家标准、行业标准, 像这样不符合标准的混凝土路面砖也给我们的检测工作带来麻烦。
b.目前的混凝土路面砖的施工存在不当之处。
目前的混凝土路面砖的施工只重视路面感官质量, 而忽视了路基的质量, 铺设时不宜采用刚性而应宜采用柔性结构铺设。
c.对混凝土路面砖铺设的看法与建议。
目前混凝土路面砖路面的设计主要是在沥青路面设计的基础上发展起来的。性能相当的混凝土路面砖和与其共同作用的砂垫层和相当厚度的沥青路面有着相似的力学性能。但是, 柔性结构混凝土路面砖地面力学作用的机理与沥青路面有着很大区别, 联锁型路面砖或非联锁型路面砖联锁型铺设中地砖之间的联锁结构对地面承载能力有很大的促进作用, 对于这些目前仍有许多设计人员尚未认识到, 在设计中也未予以考虑。在结合国内外相关标准规范和大量工程实际的基础上, 现对混凝土路面砖的结构设计作如下建议:
1 混凝土路面砖路面宜采用柔性结构
因为这种结构能使作用在路面砖表面上的力通过传递和分解, 大部分都作用在基层上, 并且路面砖之间的柔性连接能有效地抵抗因基础非均匀沉降或变形所导致的局部裂缝的产生。即使有微小的沉降或变形, 也不会产生断裂性裂缝以致影响行人和车辆的通行。
柔性结构混凝土路面砖路面在潮湿或雨天时行车车内噪声较大。为降低城市道路的行车噪声, 借鉴国外的使用经验, 柔性结构路面砖路面的行车速度不宜大于60 km/h。对于无噪声限制的路面, 如郊区道路, 其行车速度可适当放宽。
不同排列方式铺设的路面砖地面装饰效果不同,其力学性能也有所区别。联锁型铺设具有更强的抵抗冲击荷载、抗扭剪切能力, 长方形及类似形状的混凝土路面砖, 一般有三种铺设方法, 不同铺设图案其力学作用亦有所差别: 对于联锁路面砖, 如十字波浪型路面砖, 块形设计已充分考虑了各个方向的联锁, 各种方式铺设均具有相当的力学性能。在荷载较大的场所, 建议使用联锁型路面砖。典型的路面砖路面的结构是由面层、基层和垫层组成。路面砖路面应有有效的边缘约束, 以避免结构松散破坏。
铺面结构应与荷载作用相适应, 作用次数多、荷载大时, 应采用稳定性好, 强度高的基、垫层材料。
2 面层
面层是混凝土路面砖、填缝砂和垫层组成的结构层。面层中, 两块相邻地砖间的接缝宽度应为3 mm±1 mm。垫层砂厚度应为25 mm±5 mm。面层是直接承担车轮、行人荷载和自然因素影响结构层, 由混凝土路面砖、填缝砂和垫砂层组成, 三者缺一不可, 只有在三者并存的条件下, 按正确方法施工, 铺面才能联锁形成拱壳, 起到有效分散荷载的作用。
3 混凝土路面砖
混凝土路面砖在铺地结构中起到承载和传递地面荷载的作用, 是整个铺面结构中重要的组成部分, 强度和厚度应根据铺面荷载和结构确定。
为达到道路的防滑要求, 路面砖宜采用粗糙适宜的防滑表面。路面砖块体面四边须设置倒角, 倒角尺寸宜为2 mm×2 mm。倒角有利于接缝灌砂和排渗水并能起到自然美观的装饰效果。
为防止彩色面层剥落、褪色或过早磨损, 宜采用通体颜色地砖。当采用复合层地砖时, 彩色面层厚度不宜小于8 mm, 且应采用不易褪色的无机颜料, 如拜尔氧化铁系颜料等。
4 垫层砂
垫层砂的主要作用是为路面砖提供一平面, 对路面砖提供均匀的支撑, 从而避免集中应力造成的路面砖或基层的破坏。垫层厚度为20 mm~50 mm, 砂料宜为中粗砂, 其级配、含泥量和含水率应符合表1 要求:表1 垫层砂的颗粒要求
5.0 mm 筛孔的累计筛余量≤5%是主要控制指标, 因垫砂层在铺面结构中起到吸收和缓冲地面冲击荷载的作用, 较大砂粒对上述作用显然是非常不利的: 含泥量<5%, 泥块含量<2%, 过大含泥量会导致路面非均匀沉降; 含水率<3%, 过大的含水率会因结团而影响摊铺的均匀性。
5 填缝砂
路面砖之间的接缝中应用砂灌满填实, 填缝砂应符合表2 要求:
表2 填缝砂颗粒要求
2.5 mm 的砂粒难以灌入接缝; 含泥量<3%, 泥块含量<1%, 过大的含泥量不但会污染地砖, 而且会影响路面砖的联锁; 含水率<3%, 过大的含水率会因结团而难以灌实填满。
6 基层
基层是路面重要承载部分, 与面层一起把地面荷载分散到土基。要求: ①强度和刚度符合设计要求; ②稳定性符合设计要求; ③拱度与面层一致, 表面平整、密实。
根据路面不同类型, 可选用的基层有:
a.嵌锁型和级配型: 级配碎( 砾) 石、泥结( 泥灰结)碎( 砾) 石、水结碎土等;
b.整体型: 无机结合料稳定粒料, 工业废渣混合料, 石灰土、水泥稳定土等;路面砖路面基层设计可参照现行标准《城市道路设计规范》(CJJ37) 、《港口道路、堆场铺面设计与施工规范》( JTJ296- 96) 等进行。
在多雨地区, 基层可能在雨水渗入和车碾的联合作用下呈饱和态而软化。这时应考虑采用抗渗型基层或增加抗渗层。用沥青作为抗渗层时, 其残余沥青含量宜不大于0.6 L/m2。基层为抗渗型时, 应为垫层提供排水。垫层为介于基层与土基之间的结构层。在路基水温状态较差的情况下, 宜采用垫层, 用以改善土基的水温状况, 提高路面的水稳定性及抗冻胀能力。并可扩散荷载, 减小土基变形。垫层材料宜选用粒料或无机结合料稳定性粒料, 并应尽量选用当地廉价材料。
7 排水
混凝土路面砖之间紧密的接缝以及地砖本身的渗水能力十分有限, 只有在非频繁使用的次要场所,才可考虑利用接缝, 地砖和渗水性基层作为排水。一般情况下, 路面砖排水应按传统的混凝土或沥青路面排水设计。
8 路面砖路面施工
路面砖路面施工流程: 土基处理- 砌筑路缘石- 基层施工- 摊铺垫层砂- 人工( 机械) 铺筑地砖- 扫填接缝砂- 铺面振实- 碾压路面( 重载) - 清理。
a.垫层处理: 按设计确定地面标高, 挖掘基土, 清理地基中杂物, 分层夯实。在淤泥、淤泥质土及杂填土等软弱土层上施工时, 应按设计要求对基土进行更换或加固。
b.砌筑路缘约束的作用, 影响到铺面结构的使用性能和寿命, 所以必须稳固。可采用组合型路缘石、多向路缘石, 预制标准路缘石或现浇路缘石等。
c.基层施工( 以通常的碎石基层为例) 按设计要求均匀摊铺级配碎石夯实的土基上, 整平后用平板振动机振实至95%。
d.摊铺垫层砂: 根据工程量的大小, 摊铺垫层砂的方法可采用刮板法、耙平法、摊铺机摊铺法等方法, 其中刮板法是一种高效实用的方法。垫层砂须有一定的虚铺厚度,一般可为10mm~20mm, 该数据应根据现场实验确定。
e.铺筑地面砖: 为保证地砖铺设与设计一致, 应首先在铺面的一定位置和间距用接线法或其他方法确定基准线, 从角或边开始按设计图案依次进行, 铺设中应保证地砖结合紧密一致。
混凝土路面砖可用钢片切割机切割形成辅块, 用于边角, 大孔井, 树坑等不规则铺面。
大面积铺筑时, 可使用专门的铺地机铺筑, 一次可铺1mm~1.5mm。机械铺地每人每天可铺地400m~600m, 效率约相当于人工铺地的10 倍, 就位准确, 铺面平整一致。
①扫填接缝砂: 均匀铺撒接缝砂于铺好的铺面上, 用扫帚或板刷扫砂入缝; ②铺面振实: 用平板振动机由边缘向中间反复振动2~3 次。为保证路面充分振实, 建议重复振动时重叠位移150 mm 左右。一字形铺筑时, 振动机前进方向与地砖的长度方向垂直, 前进速度与步行速度相当, 并不宜使地砖受到扰动。有些施工规范了允许这一过程在摊铺接缝砂之前进行。
振动机建议: 振动板面积, 0.35 m~0.5 m, 离心力:30 kN, 频率: 70 Hz。
①碾压路面( 重载) : 当柔性结构路面砖路面用于重载场所, 如集装箱堆场、机场、重载工业区道路等时, 在上述施工工序完成后还须至少15 t 重的轮胎式压路机或同等轮压的载货卡车作最后的压实, 压实至少10 遍; ②铺面清理: 清扫铺面, 为保持美观效果, 可用水冲洗1~3 遍。
总之, 如果选用了符合标准的混凝土路面砖
