水泥混凝土路面主要质量通病及防治

2011级路基路面论文-1-水泥混凝土路面常见质量通病及分析摘要：路面直接承受交通荷载的作用，受气候、水、温度等因素的直接影响，因而在使用过程中是最容易受到破坏的结构层。对于高等级水泥混凝土路面板，根据我国已建成通车的高等级公路使用情况看，有相当部分破坏，如开裂、断板等病害。本文将就水泥混凝土路面的病害及其成因进行分析，并提出防治的措施和建议.关键词:水泥混凝土路面开裂断板防治目前，我国公路,尤其是市政道路、厂区道路、农村道路、林区道路等大部分采用水泥混凝土路面。水泥混凝土路面，是以水泥浆为胶凝材料，以粗细骨料为强度刚架形成强度的一种高级路面。其具有刚度大、强度高、耐磨特性好、整体性与稳定性优、养护费用少、有利于夜间行车等特点。水泥混凝土路面作为常用路面的重要型式之一，越来越得到广泛的应用。水泥混凝土路面具有强度高、经久耐用、养护费用低等优点。然而，就全国水泥混凝土路面使用状况而言，仍存在许多问题。如原有设计理论的不完善、施工经验的不足及养护的不重视，使许多水泥混凝土路面或出现了结构性的损坏，或表现为功能性的缺陷，出现了早期病害等问题，严重影响公路使用质量。水泥混凝土路面作为一种高级刚性路面结构形式，已超过百余年，在世界各地使用极其广泛。我国水泥混凝土路面已有70余年的历史，主要于20世纪80年代开始大量使用。通过“七五”、“八五”、“九五”三个五年研究计划，设计理论和施工水平已达到较高水平。进入90年代后，我国开始采用滑模摊铺机施工水泥混凝土路面，工程质量和工程进度得到较大幅度的提高。但是，随着我国国民经济的快速发展，公路运输总量持续增长，交通基础设施建设取得了不断的突破，交通流量、交通荷载、轮胎压力不断增加，道路使用条件越来越恶劣。如何建设表面平整，行车舒适安全的路面，是摆在每一个公路建设者面前的一道难题，也是不断追求的目标。水泥混凝土路面，受施工工艺、使用环境等因素的影响，也会发生病害。水泥混凝土路面最主要的病害当属裂缝，它会把路面板分为数块，破坏路面结构的完整性，进而逐步丧失路面整体刚度，直至最后完全失去承载力而丧失使用功能。路面经受各种复杂的应力作用。有在轮载轴力作用下产生的荷载应力、有温度变化引起的温度应力、有湿度变化引起的湿度应力等。假如各种应力的不利组合综合作用超过了混凝土的容许应力范围，路面就产生裂缝。若要求混凝土路面在正常条件下安全工作，设计与施工均必须满足混凝土面板的允许应力大于各种应力的最不利组合。因此，要求混凝土路面应有足够的抗拉强度和抗弯拉强度，同时对各种不利应力进行控制。随着水泥混技术的日臻完善，水泥混凝土路面发展的速度较快，在技术、经济上也将显示出明显的优势，然而由于水泥混凝土自身的低韧性，随温度、湿度变化的变形大，以及需设置接缝等缺点，特别是由于受到所经地区的地质，气候等自然环境多变的影响，加上混凝土路面设计标准不高和建设者们对路基、路面修筑技术的认识不足，工程质量监管机制不完善，养护管理不到位等原因，不少路段竣工交付时养护前就出现断裂、掉角、表面干裂等病害，其损坏率根据每次鉴2011级路基路面论文-2-定和验收的结果记载，（按板块计）在百分之三到百分之十之间，随着使用年限的延长，病害逐年增多，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。水泥混凝土路面是适应载重大、速度高、密度大的车辆运输需要的高等级路面，具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少、经济效益高等诸多优点，因而在许多省市广泛应用。但随着水泥混凝土路面的发展，该类型路面的许多病害也逐渐体现出来，混凝土板的裂缝作为其主要病害之一，日益引起人们的关注。水泥混凝土路面的裂缝按其表现形式可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝和交叉裂缝、龟裂等主要的几种。引起各种裂缝的原因是不尽相同的，有外界因素、设计缺陷、施工问题及其他原因。目前路面现状：（一）高速公路交通状况。目前，我国高速公路呈现出交通量大，货车超轴载特别多，行车速度快的特点。为此，对我国高速公路的建设提出了更高的要求。（二）高速公路路面现状。我国高速公路路面主要采用沥青混凝土路面和水泥混凝土路面两种形式，相对来说，水泥混凝土路面给社会的印象较差，导致近年来国内在高等级路面上采用水泥混凝土路面越来越少。为此，有人跟踪和分析了国内部分省市的水泥路混凝土路面情况，确有许多路面出现了断板、开裂等病害，有些甚至刚通车就开始修补，质量不良状况特别严重，极大的影响了行车的舒适性和安全性，在社会上造成了极大的影响。1、混凝土路面病害的类型1.1裂缝1.1.1横向裂缝横向裂缝。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；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。路面横、斜向裂缝通常发生在：①填挖相交断面；②新老路基交接处；③土基密度不同部位；④桥涵通道等构造物和路基连接处；⑤软弱地基；⑥失陷性黄土等特殊路段。横向裂缝的产生原因主要有：1.混凝土路面切缝不及时，由于温缩和干缩发生断裂。混凝土连续浇筑长度越长浇筑时温度越高，基层表面越粗糙越易断裂。2.切缝深度过浅，由于横断面没有明显削弱，应力没有释放，因而在临近缩缝处产生新的收缩。3.混凝土路面发生不均匀沉陷（如穿越河浜、沟槽，拓宽路段处），导致板底脱空而断裂。4.混凝土路面板厚度与强度不足，在行车荷载和温度应力的作用下产生强度裂缝。5.混凝土干缩性大；混凝土配合比不合理，水灰比较大；材料计量不准确；养生不及时。6.混凝土施工时，振捣不均匀。2011级路基路面论文-3-1.1.2纵向裂缝纵向裂缝是指和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。纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的，特别是当路堤从局部洼地通过时，如果路堤两侧没有有效的排水，设施、路堤两侧就会产生积水，积水除向地基渗透外，还能渗入路堤下部。边部土层中，并通过毛细作用逐渐向上，使路堤上部边部的土层也变湿。由于路堤边部土层的压实度较中间部分差，一旦边部土层变成潮湿，边部土就产生固结变形，路堤形成横向不均匀沉降，在行车荷载作用下，久而久之，路面就会出现纵向裂缝，半填半挖地段路基处理不好，这样也会导致中路现出现纵向裂缝，此外，有些高速公路采用先填筑超车道和主车道，一半的路基，以保持路线贯通，再填筑其余部分的方法进行施工，实践证明，按这种施工方法修筑路基，其路面产生纵向裂缝几乎是不可避免的。采用大型滑模机械摊铺，因前进速度快，振捣棒划沟不能充分振捣，也会产生纵向裂缝。1.1.3龟裂1.混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，在炎热或大风天气，表面游离的水分蒸发过快，体积急剧收缩，导致开裂。2.混凝土拌制时水灰比过大；模板与垫层过于干燥，吸水大。3.混凝土配合比不合理，水泥用量和砂率过大。4.混凝土表面过度振捣或抹平，使水泥和细骨料过多上浮至表面，导致缩缝。1.2水泥混凝土路面断板水泥混凝土断板的原因比较复杂，综合来说，可以分为以下几条：1.混凝土板的切缝深度不够、不及时，以及压缝距离过大。2.车辆过早通行3.原材料不合格4.由于基层的强度不足，水稳定性不良，以致受力不均，出现应力集中而导致开裂断板5.基层标高控制不严和不平整6.混凝土配合比不当7.施工工艺不当8.边界原因2、混凝土路面病害的防治措施2.1裂缝的预防2.1.1提高混凝土本身的性能水泥混凝土路面产生裂缝的根本原因在于混凝土的极限拉伸应变值太小，不2011级路基路面论文-4-足以抵抗干缩变形和温度变形。为了提高混凝土的极限拉伸应变值或抗拉强度值，改善路面的抗拉能力，可采取以下措施：1.混凝土的极限拉伸值随着抗压强度的提高而有所提高，因此提高混凝土的抗压强度可提高其抗裂性能。目前水泥混凝土路面多采用C30、C35较高标号的混凝土。2.采用碎石配制混凝土。因为采用碎石配制的混凝土的极限拉伸值比用一般卵石配制的混凝土提高30%左右。3.控制混凝土骨料的最大粒径。采用最大粒径较小的骨料配制混凝土时，可以提高混凝土的极限拉伸值。因此《规范》中限制骨料最大粒径在一般公路中不超过40mm，在高等级公路中不超过35mm，甚至限制在25mm以下。2.1.2提高基层施工质量水泥混凝土路面基层应具有较高的强度、较高密实度和较好的水稳性。因此，在路基施工中，应严格按施工操作规程进行，做到分层填筑、分层碾压、分层测试。每层的压实厚度、压实度、平整度及路拱都要满足设计要求和规范要求。2.1.3提高混凝土施工质量1.为了防止混凝土路面产生表层裂缝，一是在配制混凝土时严格控制水灰比和水泥用量，选择合适的集料级配和砂率；二要在混凝土路面浇注后及时用潮湿材料覆盖，防止强风和烈日暴晒。尤其在炎热季节施工时，应浇完一段，养护一段。2.及时切缝很重要。实践证明，适当的切缝时间对保证混凝土的整体质量有很大关系，切缝迟了，由于大面积混凝土约束会出现裂缝，扩展后形成断板。一般混凝土的切缝时间是在拆模后12h左右(可以根据气温的高低适当调整切缝时间)。3.加适当的外加剂。一般来说，加减水剂可以减少混凝土的用水量，改善混凝土的和易性，降低水分蒸发速度，减少混凝土的收缩值。4.模板需涂脱模剂，使混凝土与模板之间形成一层薄膜，减少混凝土与模板间的粘结作用。这样不易产生裂缝，也便于拆模。另外，在浇注混凝土路面时，要将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。2.2面板破坏的防治措施2.2.1路基施工方面路基的质量是非常关键的，由于路面板遭到破坏后，要对路基有质量问题的地段返工是不可能的，且水泥混凝土板难修补。故在路基施工时应着重注意以下几点：1.清表要彻底。不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实。2.软基处理要慎重。并采用合理的施工方案和施工工艺。3.路基填筑过程中，要严格按规范要求选好填料，控制松铺厚度和粒径，控制压实含水量与最佳含水量之差在规定的范围内，每层填筑要整平后压实，形成横向路拱，做好临时排水使路基干燥。4.台背回填施工，要求选用监理工程师或图纸要求的回填料，保证每层填筑厚度及压实度，回填时在台背可考虑做排水管和土工格栅。排水管间距不得大于2m，土工格栅层间距最好为50～80cm.2011级路基路面论文-5-2.2.2路面施工方面路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，保证路面基层设计厚度及顶面标高，保证压实度，严格控制施工质量。路面混凝土板施工要严格按规范要求选好材料及材料的级配，保证混凝土质量并充分地密实，搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治，防止路表水渗入路基。2.2.3水泥混凝土路面板破坏后的处治1.水泥混凝土板错台现象：在接缝处产生的错台最好是铲除，用同标号的新混凝土进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂，这样，4h后便能开放交通；也可用沥青砂或密级配沥青混凝土进行罩面接顺；2.板块沉陷现象：可采用顶升施工法和灌浆施工法进行处治，顶升施工法是先将混凝土板钻成透孔，然后用压缩空气或千斤顶把板直接顶起，然后往孔中压注灌砂直至填满空隙密实为止。灌浆施工法是在混凝土板上的透孔中以200kPa～400kPa的压力灌注温度为210℃以上的热溶沥青或以300kPa～500kPa的压力灌注水泥浆，水泥浆用水泥和水调和，并掺加细粒料、粉煤灰、石膏等。当沥青或水泥浆灌注填满孔隙、板恢复至预定高度后，封死孔口，待沥青温度下降后或水泥浆养生3d后可开放交通。3.水泥混凝土板裂缝现象，对于较小的裂缝可采用粘结剂直接灌缝处理常用的粘结剂有：聚胺脂、聚硫环氧树脂、甲凝、环氧树脂。对于局部性裂缝，可采用喷嘴灌浆法。对于贯通板厚的横向裂缝，可用条带罩面法处理。4.水泥混凝土龟裂、网裂、剥落、磨光局部破坏现象：可在板表面将其破损凿除至一定深度，而后在其上面作薄层表面处理，