水泥混凝土路面危害成因与防治

石　雷

[摘要]从我国已建成通车的高等级公路使用情况看,有相当部分的高等级水泥混凝土路面板遭到破坏,如开裂、断板、沉陷、错台。本文将就水泥混凝土路面的病害及其成因进行分析,提出解决方法和预防措施。

[关键词]混凝土危害预防

中图分类号:TU4文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)0710079-01

水泥砼路面具备耐久性好等优点,但由于路面直接承受交通荷载的作用,特别是受到地区的地质、气候等自然环境多变的影响,加上养护管理不到位等原因,不少路段使用早期就出现开裂、断板、沉陷、错台等病害。为此,有必要针对水泥混凝土路面的常见病害进行仔细分析,找出其产生的原因,并采取有效的预防措施。

一、水泥混凝土路面主要病害及成因

(一)裂缝

1.横向裂缝是指垂直于路线方向的有规则的裂缝。其产生的原因主要有水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等。失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝,一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期板角断裂;冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷缩产生拉应力而引起的路面板开裂。

2.纵向裂缝是指跟路线走向平行或基本平行的裂缝。产生原因主要是路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、施工方法不当等,导致路基不均匀沉降,从而使路面板在自重和行车压力作用下产生纵向裂缝。

3.交叉裂缝是两条或两条以上相互交叉的裂缝。产生交叉裂缝的主要原因有:水泥混凝土路面自身强度不足;路基和路面基层的强度和水稳定性差;使用了性能不稳定的水泥,浇筑的水泥混凝土路面板就会产生大面积的龟裂。

4.板角断裂是指与板角两边接缝相等的贯穿水泥混凝土路面板全厚度的裂缝,从板角到裂缝两端点的距离分别小于或等于端点所在路面板边长的一半。板角裂缝通常是由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素综合作用而产生。

(二)表面损伤

1.纹裂、网裂。板面起皮和剥落纹裂和网裂是指路面板表层出现的浅而细或发丝状的表面裂纹和网状裂纹。产生的原因主要是水泥混凝土水灰比过大、施工时过度抹面、养护不及时、在水泥混凝土拌和过程中用了含盐量偏高的水和质量低劣的集料,或水泥中的碱与集料中的特定矿物质发生碱硅反应等。故在施工过程中,对集料的质量应严格把关,严控用水量,必要时,还应对水的质量进行检验。

2.坑槽、孔洞。由于水泥混凝土混合料是种多相不均匀材料,因此在水泥混凝土路面板强度较低处易出现局部破损,并形成有一定深度的洞穴,即孔洞。面层骨料局部脱落而产生的长槽称为坑槽。孔洞、坑槽产生的原因主要是由于集料含泥量过大,混凝土内有泥土或其他杂物。

3.磨光是指水泥混凝土路面板在车轮荷载作用的重复辗磨后,表面磨擦系数下降到极限值以下,从而严重影响行车安全。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂浆层强度低,水泥及集料等原材料耐磨性差,或路面使用时间较长等。

(三)接缝损伤

接缝包括横缝(胀缝、缩缝)、纵缝和施工缝。设置目的是减少或避免由于水泥混凝土热胀冷缩产生的应力对路面板的破坏作用。但是接缝设置不当或接缝损坏也会降低路面的整体使用性能,甚至使路面板更快地遭到破坏。故水泥混凝土接缝损坏主要有以下几种形式。

1.填缝料损坏。填缝料损坏是指接缝内无填料,填料破损及接缝内混杂砂石等不正常现象。填缝料损坏的主要原因有:填缝料本身质量不合格,填缝料在长期外界环境作用下老化,脆裂,或由于混凝土路面板受热膨胀,挤压胀缝,致使填缝料被挤出,不能正常复原等。

2.接缝碎裂。接缝碎裂是指水泥混凝土路面板接缝两侧各60cm左右宽度内倾斜的剪切挤碎现象。接缝碎裂主要是指由于填缝料损坏,泥、砂等杂物侵入胀缝,导致路面板再次膨胀时受阻,或雨水渗入基层和垫层,使基层强度降低,从而导致路面接缝处的变形和破损。

3.唧泥。唧泥是指车辆通过时,基层细料和水一起从接缝处挤出的现象。即泥产生的原因是填缝料破坏,雨水下渗等。

(四)变形损坏

1.错台是指相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差。错台产生的原因是横缝处未设置传力杆,由于基层或路基体压实不均匀,致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下,产生不均匀沉降。

2.拱起是指横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显抬高的现象,相反,沉陷则是指横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显下沉的现象。拱起产生原因主要是胀缝被硬物阻塞,或胀缝设置过少,使路面板受热时不能自由伸张。沉陷产生的原因主要是填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗,软化基层,甚至软化路基体,使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降,路面板跟着下沉。拱起和沉陷都将对车辆行驶的舒适性和安全性造成很大的影响.施工时合理设置胀缝,运营中有效维护好接缝,可以有效避免此类损坏的发生。

二、防治措施

(一)保证施工质量,健全科学的管理制度

1.保证施工质量。包括地基处理、基层施工、面层施工。保证各个施工阶段的质量。保证切缝的温度和时间,养生、切缝要及时;振捣完全充分密实;搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理;构建科学的排水设施,防止路表水渗入;保证每层的厚度及压实度合格等。

2.健全科学的管理制度。严格监理制度,对试验段工程的施工,从方案的审批,准备工作的审查到施工全过程,都必须进行现场监理,坚持全过程旁站,以便及时发现问题,解决问题,及时总结施工工艺、施工组织等经验。通过试验段施工来核准所用材料配比、拌和方式、机械实效、松铺系数、允许延迟时间、每个作业段适宜长度等问题。

(二)对于已经出现的损害,应针对具体类型采用不同工程处理方法

1.混凝土板裂缝的现象,可采用H2/HD补裂缝材料进行灌浆处理,4h后开放交通。对裂缝的彻底处理,可在裂缝两边各3cm范围内将混凝土板凿除,放置钢筋网再浇筑与原来面板标号相同的混凝土,夯捣密实后,磨光拉纹,两侧应设置缩缝,缝内填充沥青材料防止雨水渗入;对于基层已遭破坏的裂缝,或发生断板、烂板及胀缝破坏的路面,需将混凝土板大面积凿除,结合实际对基层进行处理后,再沿用以上办法处理。

2.凝土板错台、沉陷的现象最好铲除,用同标号的新混凝土进行修补,并加入混凝土快速修补剂,一般4h后便能开放交通。

3.混凝土龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象,可采用局部换板进行修补并加入IK系列混凝土快速修补剂。对于已产生龟,背状裂纹的混凝土路面,需将板块全部凿除重做。

4.块严重断裂多是由于基层强度不足或渗软化、路基不均匀沉降等情况导致,处理方法一般采用将整块板凿除,再处理好基层以及路基后,重新浇筑新的混凝土板。

5.对于水泥混凝土路面大部分出现开裂、断板、沉陷、错台等病害时,除采用上述方法修补外,对一些主要道路同时采用在旧水泥混凝土路面上罩改性沥青混凝土面层处理方法。

三、结语

影响水泥混凝土路面使用特性的因素是多方面的,如路基、基层、材料、温度、水、重载车辆、施工和养护行为等,只要科学分析病害原因,合理设计,精心施工,规范养护,处治方法得当,水泥混挺土病害的防治完全可以达到很好效果。

参考文献:

[1]李华等,水泥混凝土路面修补技术(修订版)[NJ].北京:人民交通出版社,2000.

[2]陆鼎中、程家驹,路基路面工程(第二版),同济大学出版社,1993.

作者简介:

石雷,男,中级工程师,长期从事道路桥梁施工设计管理工作。