水泥混凝土路面危害成因與防治

石　雷

[摘要]從我國已建成通車的高等級公路使用情況看,有相當部分的高等級水泥混凝土路面板遭到破壞,如開裂、斷板、沉陷、錯臺。本文將就水泥混凝土路面的病害及其成因進行分析,提出解決方法和預防措施。

[關鍵詞]混凝土危害預防

中圖分類號:TU4文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0710079-01

水泥砼路面具備耐久性好等優點,但由于路面直接承受交通荷載的作用,特別是受到地區的地質、氣候等自然環境多變的影響,加上養護管理不到位等原因,不少路段使用早期就出現開裂、斷板、沉陷、錯臺等病害。為此,有必要針對水泥混凝土路面的常見病害進行仔細分析,找出其產生的原因,并采取有效的預防措施。

一、水泥混凝土路面主要病害及成因

(一)裂縫

1.橫向裂縫是指垂直于路線方向的有規則的裂縫。其產生的原因主要有水泥混凝土失水干縮、冷縮、切縫不及時等。失水干縮橫向裂縫是混凝土表層水分散失或體積收縮受到約束所產生的裂縫,一般發生在水泥混凝土水化、硬化的早期板角斷裂;冷縮裂縫是指由于水泥混凝土冷縮產生拉應力而引起的路面板開裂。

2.縱向裂縫是指跟路線走向平行或基本平行的裂縫。產生原因主要是路基體填料土質不均勻、含水量不均勻、施工方法不當等,導致路基不均勻沉降,從而使路面板在自重和行車壓力作用下產生縱向裂縫。

3.交叉裂縫是兩條或兩條以上相互交叉的裂縫。產生交叉裂縫的主要原因有:水泥混凝土路面自身強度不足;路基和路面基層的強度和水穩定性差;使用了性能不穩定的水泥,澆筑的水泥混凝土路面板就會產生大面積的龜裂。

4.板角斷裂是指與板角兩邊接縫相等的貫穿水泥混凝土路面板全厚度的裂縫,從板角到裂縫兩端點的距離分別小于或等于端點所在路面板邊長的一半。板角裂縫通常是由于板角處受連續荷載作用、基礎支撐強度不足及翹曲應力等因素綜合作用而產生。

(二)表面損傷

1.紋裂、網裂。板面起皮和剝落紋裂和網裂是指路面板表層出現的淺而細或發絲狀的表面裂紋和網狀裂紋。產生的原因主要是水泥混凝土水灰比過大、施工時過度抹面、養護不及時、在水泥混凝土拌和過程中用了含鹽量偏高的水和質量低劣的集料,或水泥中的堿與集料中的特定礦物質發生堿硅反應等。故在施工過程中,對集料的質量應嚴格把關,嚴控用水量,必要時,還應對水的質量進行檢驗。

2.坑槽、孔洞。由于水泥混凝土混合料是種多相不均勻材料,因此在水泥混凝土路面板強度較低處易出現局部破損,并形成有一定深度的洞穴,即孔洞。面層骨料局部脫落而產生的長槽稱為坑槽。孔洞、坑槽產生的原因主要是由于集料含泥量過大,混凝土內有泥土或其他雜物。

3.磨光是指水泥混凝土路面板在車輪荷載作用的重復輾磨后,表面磨擦系數下降到極限值以下,從而嚴重影響行車安全。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂漿層強度低,水泥及集料等原材料耐磨性差,或路面使用時間較長等。

(三)接縫損傷

接縫包括橫縫(脹縫、縮縫)、縱縫和施工縫。設置目的是減少或避免由于水泥混凝土熱脹冷縮產生的應力對路面板的破壞作用。但是接縫設置不當或接縫損壞也會降低路面的整體使用性能,甚至使路面板更快地遭到破壞。故水泥混凝土接縫損壞主要有以下幾種形式。

1.填縫料損壞。填縫料損壞是指接縫內無填料,填料破損及接縫內混雜砂石等不正常現象。填縫料損壞的主要原因有:填縫料本身質量不合格,填縫料在長期外界環境作用下老化,脆裂,或由于混凝土路面板受熱膨脹,擠壓脹縫,致使填縫料被擠出,不能正常復原等。

2.接縫碎裂。接縫碎裂是指水泥混凝土路面板接縫兩側各60cm左右寬度內傾斜的剪切擠碎現象。接縫碎裂主要是指由于填縫料損壞,泥、砂等雜物侵入脹縫,導致路面板再次膨脹時受阻,或雨水滲入基層和墊層,使基層強度降低,從而導致路面接縫處的變形和破損。

3.唧泥。唧泥是指車輛通過時,基層細料和水一起從接縫處擠出的現象。即泥產生的原因是填縫料破壞,雨水下滲等。

(四)變形損壞

1.錯臺是指相鄰水泥混凝土路面板在接縫處產生的垂直高差。錯臺產生的原因是橫縫處未設置傳力桿,由于基層或路基體壓實不均勻,致使相鄰水泥混凝土路面板在車輛的重復荷載作用下,產生不均勻沉降。

2.拱起是指橫縫兩側的混凝土路面板板體發生明顯抬高的現象,相反,沉陷則是指橫縫兩側的混凝土路面板板體發生明顯下沉的現象。拱起產生原因主要是脹縫被硬物阻塞,或脹縫設置過少,使路面板受熱時不能自由伸張。沉陷產生的原因主要是填縫料損壞導致雨水從接縫處下滲,軟化基層,甚至軟化路基體,使路面板接縫下方的基層和路基體承載力下降,路面板跟著下沉。拱起和沉陷都將對車輛行駛的舒適性和安全性造成很大的影響.施工時合理設置脹縫,運營中有效維護好接縫,可以有效避免此類損壞的發生。

二、防治措施

(一)保證施工質量,健全科學的管理制度

1.保證施工質量。包括地基處理、基層施工、面層施工。保證各個施工階段的質量。保證切縫的溫度和時間,養生、切縫要及時;振搗完全充分密實;搞好施工縫、縮縫、脹縫的處理;構建科學的排水設施,防止路表水滲入;保證每層的厚度及壓實度合格等。

2.健全科學的管理制度。嚴格監理制度,對試驗段工程的施工,從方案的審批,準備工作的審查到施工全過程,都必須進行現場監理,堅持全過程旁站,以便及時發現問題,解決問題,及時總結施工工藝、施工組織等經驗。通過試驗段施工來核準所用材料配比、拌和方式、機械實效、松鋪系數、允許延遲時間、每個作業段適宜長度等問題。

(二)對于已經出現的損害,應針對具體類型采用不同工程處理方法

1.混凝土板裂縫的現象,可采用H2/HD補裂縫材料進行灌漿處理,4h后開放交通。對裂縫的徹底處理,可在裂縫兩邊各3cm范圍內將混凝土板鑿除,放置鋼筋網再澆筑與原來面板標號相同的混凝土,夯搗密實后,磨光拉紋,兩側應設置縮縫,縫內填充瀝青材料防止雨水滲入;對于基層已遭破壞的裂縫,或發生斷板、爛板及脹縫破壞的路面,需將混凝土板大面積鑿除,結合實際對基層進行處理后,再沿用以上辦法處理。

2.凝土板錯臺、沉陷的現象最好鏟除,用同標號的新混凝土進行修補,并加入混凝土快速修補劑,一般4h后便能開放交通。

3.混凝土龜裂、網裂及脹縫、施工縫、縮縫處的局部破壞現象,可采用局部換板進行修補并加入IK系列混凝土快速修補劑。對于已產生龜,背狀裂紋的混凝土路面,需將板塊全部鑿除重做。

4.塊嚴重斷裂多是由于基層強度不足或滲軟化、路基不均勻沉降等情況導致,處理方法一般采用將整塊板鑿除,再處理好基層以及路基后,重新澆筑新的混凝土板。

5.對于水泥混凝土路面大部分出現開裂、斷板、沉陷、錯臺等病害時,除采用上述方法修補外,對一些主要道路同時采用在舊水泥混凝土路面上罩改性瀝青混凝土面層處理方法。

三、結語

影響水泥混凝土路面使用特性的因素是多方面的,如路基、基層、材料、溫度、水、重載車輛、施工和養護行為等,只要科學分析病害原因,合理設計,精心施工,規范養護,處治方法得當,水泥混挺土病害的防治完全可以達到很好效果。

參考文獻:

[1]李華等,水泥混凝土路面修補技術(修訂版)[NJ].北京:人民交通出版社,2000.

[2]陸鼎中、程家駒,路基路面工程(第二版),同濟大學出版社,1993.

作者簡介:

石雷,男,中級工程師,長期從事道路橋梁施工設計管理工作。