水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施

孫鐵楓,曲 華

(1.黑龍江省哈同公路公司;2.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司)

1 病害類型及產生原因分析

1.1 表面裂縫

(1)水泥的品質及用量。水泥的安定性不良,用量過大,板塊容易產生龜裂和收縮裂縫。(2)板塊的切縫時間和切縫深度。板塊切縫過早會出現啃邊,切縫過遲則產生收縮裂縫,切縫過淺,會在其他部位出現斷板。(3)混凝土的碳化收縮也會引起混凝土表面龜裂。當混凝土的水泥用量較低、水灰比較大時,空氣中的 CO2易滲透到混凝土內,與其中的堿性物質發生化學反應后生成碳酸鹽和水,混凝土的碳化反應在空氣相對濕度為 30%～50%的情況下最激烈。碳化引起的收縮僅限于混凝土路面的表層,只產生混凝土的表面裂縫。

1.2 貫通裂縫

(1)橫向和斜向裂縫。

①水泥混凝土的粗骨料品質不良、水灰比不當或配合比不合理,使路面在使用初期產生干縮裂縫,引起橫向或斜向開裂。②接縫施工不良如天氣突變引起施工縫制作不當,縮縫切割不及時或切割深度不足,傳力桿或拉力桿施工不良等因素。③橫向接縫距離太大或橫向錯開及相鄰板橫向裂縫延長和荷載的重復作用。

(2)縱向裂縫。

①基礎的原因。基礎不均勻支承或支承力不足及路基凍脹沉陷,在荷載的重復作用及超載與偏載作用下,使混凝土板產生縱向開裂。②舊路改建拓寬路基時,由于路基處理不當,壓實度不夠,造成新老路基的密實度不同,從而新路基出現沉降,混凝土板下沿縱向出現脫空。在車輪荷載作用下,使混凝土板發生縱向斷裂。

(3)交叉裂縫和破碎板(網裂)。

①水泥混凝土強度不足,在輪載和溫度作用下會出現交叉裂縫。②路基和基層的強度與水穩性差,施工時接縫灌縫不能滿足要求,一旦受到水的浸入,將會發生不均勻沉陷,在車輪荷載作用下,混凝土板塊出現交叉裂縫。③水泥的水化反應和堿骨料反應。④路基或基層的凍脹與翻漿,引起基礎不均勻支承,使路面板開裂,發展成為破碎板。

1.3 斷碎類

(1)斷板。其產生原因可歸結為切縫不及時及切縫間距過大,在高溫條件下施工的混凝土板的收縮和翹曲應力大于板塊某局部的初期極限抗拉強度時產生裂縫而斷板;施工中基層的平整度、高程控制不嚴、立模板時破壞了基層等,造成板的厚度不等,強度不均,在薄弱斷面產生斷板;開放交通過早,使板塊產生早期裂縫,留下后期斷板引患;施工中澆水養生跟不上,造成收縮裂縫,嚴重時發生斷板;氣候影響。

(2)碎裂(結構性破壞)。其產生原因同前述破碎板(網裂)。

1.4 變形類

(1)唧泥、脫空、錯臺。錯臺一般伴隨著唧泥和脫空發生。唧泥、脫空、錯臺的產生原因可歸結為接縫填縫料失敗;基層材料水穩性不良,不耐沖刺;接縫傳荷能力差,如傳力桿失效、基礎不均勻支承和重復荷載作用、超載、偏載。

(2)拱起(結構性破壞)。拱起是季節性凍土地區混凝土路面典型破壞之一。產生原因可歸結為膨脹縫間距過長以及橫向接縫或裂縫處,板塊的溫度膨脹受阻。

(3)凸型豎曲線的影響。凸型豎曲線兩邊的混凝土板可當作具有傳遞荷載能力的剛體,在溫度作用下板塊產生脹縮現象,同時產生脹縮應力。在垂直方向上由于溫度的影響不能保持平衡,反而有一垂直向上的合力,這個合力是造成水泥混凝土路面在凸型豎曲線峰頂向上拱起的原因。

(4)沉陷。其產生原因可歸結為路基土的固結沉降;路基及基層的壓實不夠;路基土融沉。例如在橋涵構造物附近或路基加寬部分,由于路基土的工后固結沉降及壓實不夠,使路面發生沉陷。

1.5 接縫損壞類

(1)接縫破裂。其產生原因是接縫施工不當;拉桿或傳動桿設置不當;縫隙內進入不可壓縮材料或者縮縫施工不當,重載的反復作用。

(2)填縫料損壞。其主要原因是填縫料的質量差;縫料施工、養護的措施不當;由于填料脆裂、老化、擠出與板塊脫離造成,質量較差的填縫骨料,短時間內就會發生損壞現象。

(3)接縫張開。其主要原因是桿設置不當或沒有設置;板塊在縱、橫坡度上,在荷載作用下,當板塊與基層之間摩阻力小于板塊的下滑力時,接縫張開。

2 水泥混凝土路面防治措施

2.1 加強經常性養護工作

(1)保持路面清潔是平時養護的一項重要任務。它不僅保證了路況的美觀,而且也是保證路況完好、行車安全的一件大事,必須認真對待,做到“勤巡視、勤打掃”。

(2)保持路面、路基的排水通暢。加強路面排水系統的養護,保持排水系統功能也是平時養護的一件大事,做好了就能保證路表水迅速排離路面。為防止路肩積水,對高于路肩設計標高的土壤或路肩上的雜草應經常鏟除。同時,為迅速將水排離道路,應加強路基急流槽,路側縱橫向排水溝的疏通養護,重視這些平時養護工作,就能保持路面路基的排水通暢。

2.2 做好及時維修養護是對路基、路面的正常護理

(1)板面起皮、剝落、麻面、露骨、坑槽、孔洞等表面損壞病害,嚴重影響行車安全,削弱路面板截面,在汽車荷載反復作用下,容易引起嚴重的斷裂或斷板;若沒有處理,會迅速擴大病害范圍,必須及時進行路面的表面維修及填補維修。

(2)接縫是路面使用質量的薄弱環節。接縫中的填縫料應根據季節進行整修。在冬季要及時填縫,填縫前要清除已老化的填縫料和縫內雜物,通常使用聚氯乙烯膠泥或瀝青橡膠填縫,填縫要飽滿;在夏季要及時鏟除被擠出的多余填縫料。維修中要求填縫料與路面齊平,表面平順,行車舒適。對接縫破裂情況,應及時清除破碎部分,進行維修。

(3)對唧泥、脫空等病害,應使用細顆粒砂漿封底,以防止基層表面的沖刷及混凝土板的破碎。經驗表明,砂漿應灌滿所有空隙,否則,混凝土板只放置在支承層的幾個點上時,灌漿后不久,將會產生裂縫。

(4)對于貫通裂縫、斷板、碎裂、拱起、沉陷等結構性破壞,應及時清除破碎部分,進行維修。

[1] 崔克文.水泥混凝土路面破損修復試驗研究[J].山西建筑, 2005,31(1):147-148.

[2] 張新平.水泥混凝土路面破壞原因及防治措施[J].山西建筑,2005,31(1):132-133.