影響普通混凝土透水路面磚耐久性因素的研究★

李龍飛 張桐瑞 劉繼遠 陳曉悅 金 旭 李 帥

(1.遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000；2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105；3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)安全科學(xué)與工程學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105)

現(xiàn)有人行道路面大多由普通混凝土透水路面磚鋪設(shè)而成，其因存在圖案形式多樣、裝飾效果好、施工技術(shù)成熟、無需現(xiàn)場養(yǎng)護、剛鋪設(shè)完即可投入使用等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用[1]。但也存在一定的問題，最為關(guān)鍵的是其往往未達到設(shè)計使用年限即出現(xiàn)破損、耐久性低等問題。剛剛鋪設(shè)2年～3年就已經(jīng)出現(xiàn)大面積的面層剝落(見圖1)，影響正常使用，無法滿足出行要求。因此，這些關(guān)鍵技術(shù)問題的解決迫在眉睫。

影響現(xiàn)有普通混凝土路面磚耐久性的主要有自身缺陷以及力學(xué)缺陷。近些年已有學(xué)者對此開展了相關(guān)的試驗研究：姜文鏹等[2]通過試驗對混凝土凍融循環(huán)的過程、凍融循環(huán)過程下氯離子的傳輸性能以及其對混凝土耐久度的影響進行了研究；楊林[3]對影響瀝青混凝土路面耐久性的因素進行了總結(jié)與分析，并提出了相應(yīng)的保護措施。

本文將通過分析影響現(xiàn)有普通混凝土透水路面磚的耐久性降低、未達到設(shè)計使用年限即出現(xiàn)破損等問題，從自身缺陷以及力學(xué)缺陷入手，總結(jié)影響普通混凝土透水路面磚耐久性因素，為現(xiàn)有普通混凝土透水路面磚今后的設(shè)計、生產(chǎn)、施工以及實際應(yīng)用提供參考。

1 混凝土耐久性的定義

混凝土耐久性指的是在規(guī)定使用年限內(nèi)，混凝土長期抵抗外界介質(zhì)作用依然能夠保持其外觀完整性和使用安全性，并且無需對其進行額外的加固處理或保護處理，仍可正常承受外界壓力，維持其正常使用的能力。

2 普通混凝土透水路面磚的自身缺陷

本文中所屬的自身缺陷在普通混凝土透水路面磚的生產(chǎn)過程中雖存在缺陷，但符合GB/T 25993—2010透水路面磚和透水路面板[4]的普通混凝土透水路面磚入手，進一步分析各種缺陷對普通混凝土透水路面磚耐久性的影響。

2.1 缺損或粘皮及裂縫

缺損或粘皮是指在透水塊材的生產(chǎn)過程中，非主觀因素在塊材表面形成的缺失部位(缺損)及多出的部分。裂縫是指在硬化過程中，由于混凝土脫水或者受溫度高低的溫差影響，而引起的不均勻膨脹或收縮而產(chǎn)生的裂縫。具體外觀質(zhì)量要求見表1。

表1 普通混凝土路面磚外觀質(zhì)量要求

缺損、粘皮及裂縫會降低普通混凝土透水路面磚的頂面飾面層強度，進一步加速混凝土路面磚的破壞，降低其耐久性。

2.2 表面不平整及尺寸偏差

表面不平整指透水塊材在生產(chǎn)時產(chǎn)生的頂面飾面層不平整的情況。尺寸偏差指透水塊材的實際尺寸與公稱尺寸之間的偏差值。表面不平整及尺寸偏差將會促進其磨損，更易出現(xiàn)飾面層剝落的情況，對普通混凝土透水路面磚的耐久性有不利影響。具體普通混凝土路面磚的平整度及尺寸偏差要求見表2，表3(注：表中各項指標(biāo)值僅適用于透水塊材)。

表2 普通混凝土路面磚平整度要求 mm

表3 普通混凝土路面磚尺度偏差要求 mm

3 普通混凝土透水路面磚的力學(xué)缺陷

3.1 配合比設(shè)計不合理

若制備時的原材料質(zhì)量較差，或者配合比設(shè)計不合理，也會影響其耐久性。具體情況表現(xiàn)為：水泥在凝結(jié)硬化過程中體積不均勻變化、砂石含泥量大、水泥水化熱過高、發(fā)生堿—骨料反應(yīng)等。

3.2 凍融及鹽凍

吸水飽和的普通混凝土透水路面磚遭受凍融破壞主要有兩方面：其一是膨脹壓力，當(dāng)溫度處于冰點以下時，毛細孔中水轉(zhuǎn)化成冰體積膨脹9%，進而產(chǎn)生膨脹應(yīng)力；其二是滲透壓力，由于表面張力作用混凝土中毛細孔水的冰點隨孔徑的減少而降低，因而在粗孔中的水結(jié)冰后，由冰與過冷水的飽和蒸汽氣壓差和過冷水之間鹽分濃度差引起水分遷移而形成滲透壓使毛細孔中冰的體積持續(xù)增大，從而形成更大的膨脹壓力引發(fā)微觀結(jié)構(gòu)的損傷。

當(dāng)經(jīng)過多次凍融循環(huán)后,損傷不斷擴大,發(fā)展成互相連通的大裂縫，使混凝土透水路面磚抗壓強度逐漸降低，直至完全喪失，從而發(fā)生凍融破壞。

北方冬季融雪除冰作業(yè)時，普通混凝土透水路面磚表面存在鹽溶液就會引起快速、嚴重的剝蝕破壞。破壞是從表面開始的，混凝土剝蝕破壞主要是由氯離子滲透引發(fā)，普通混凝土透水路面磚的毛細孔內(nèi)常常同時存在水和空氣，由于溫度或壓力的變化和融雪劑的使用，會發(fā)生對流現(xiàn)象，極易被氯離子侵蝕破壞[5]。

規(guī)范GB/T 25993—2010透水路面磚和透水路面板[4]所規(guī)定的抗凍性要求見表4。

表4 普通混凝土路面磚抗凍性要求

3.3 路基不牢固

鋪設(shè)路面磚的路基應(yīng)進行壓實處理，常常采用反復(fù)碾壓的做法。透水路面磚要求路基具備透水能力，一般采用多孔隙的材料作為路基，材料抗壓強度低，因此路基的壓實更為重要。當(dāng)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象時，不牢固的路基使路面磚受損，進而使其喪失承載力，降低路面磚的耐久性。

4 結(jié)語

從現(xiàn)有普通混凝土透水路面磚的自身缺陷和力學(xué)缺陷入手，總結(jié)出缺損或粘皮、裂縫、表面不平整、配合比不合理、凍融及鹽凍等可影響普通混凝土透水路面磚耐久性。可以作為今后設(shè)計、生產(chǎn)、施工以及實際應(yīng)用的依據(jù)，具有借鑒價值。