水泥混凝土路面常見病害與防治論文
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【摘要】水泥混凝土路面常見病害的出現(xiàn)影響了汽車行駛的舒適度和公路的使用壽命，需做好預(yù)防措施，減少病害的發(fā)生。本文分析了水泥混凝土路面常見病害的成因，并探討了相應(yīng)的預(yù)防措施。
【關(guān)鍵詞】原材料;裂縫;振搗
一、水泥混凝土路面常見病害
水泥混凝土路面的病害水泥混凝土路面損壞可分為：斷裂類、豎向位移類、接縫類和表層類四種類型。斷裂類主要指縱、橫、斜向裂縫和交叉裂縫、斷裂板等;豎向位移類主要指沉陷和脹起;接縫類主要指裂縫的填縫料損壞、唧泥、錯臺和拱起等;表層類主要指坑洞、露骨、網(wǎng)裂和起皮、粗集料凍融裂紋、修補損壞等。下面對幾種常見病害的成因進行分析。
(一)裂縫
在水泥混凝土路面施工中發(fā)生的顆粒不均勻分層離析實際是粗骨料從混合料中分出，集中顆粒下沉，水分向上遷移，從而形成表面泌水。表面泌水的結(jié)果使水泥混凝土路面表面含水量增加，當(dāng)混合料表面水的蒸發(fā)速度比泌水速度快時，水的蒸發(fā)面就會深入到混合料表面內(nèi)，水面形成凹面。
由于表面凹面較凸面所受壓力大，同時固體顆粒問產(chǎn)生毛細(xì)管張力，促使顆粒凝集，當(dāng)混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗這一張力時混凝土表面則出現(xiàn)裂縫。裂縫的發(fā)生時間大抵與泌水時間相對應(yīng)，在混凝土澆筑后數(shù)小時混凝土表面將普遍出現(xiàn)細(xì)微的、各方向均存在的裂縫。
(二)錯臺
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(fù)荷載作用下，產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致相鄰水泥混凝土路面板在接縫處產(chǎn)生的垂直高差。
(三)拱起和沉陷
脹縫被硬物阻塞，或脹縫設(shè)置過少，使路面板受熱時不能自由伸張導(dǎo)致橫縫兩側(cè)的混凝土路面板板體發(fā)生明顯抬高;填縫料損壞導(dǎo)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，兩側(cè)的混凝土路面板板體發(fā)生明顯下沉。
(四)板底脫空
板底脫空病害是指板接裂縫或邊緣下的基層細(xì)料被滲入并滯在板底的有壓水從縫中或邊緣處唧出，并由此造成板底面與基層頂面出現(xiàn)局部范圍脫空。公路排水系統(tǒng)不完善如路面橫坡設(shè)置不當(dāng)或路基排水不暢時，路基、路面被水浸泡時會使路面產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象，進面出現(xiàn)板底脫空;另外由于基層材料局部松散，路基土壓實不均勻或基底不均勻沉降同樣會導(dǎo)致底板出現(xiàn)脫空。
(五)鋸齒型啃邊
仔細(xì)觀察澆筑混凝土路面面板使用的鋼�？梢园l(fā)現(xiàn)，鋼模板在重復(fù)使用后，表面由于銹蝕和沾在模板上的混凝土無法清除干凈而變成凹凸?fàn)�，模板頂邊則形成不規(guī)則的鋸齒狀，用這種模板澆筑的混凝土面板板頂邊自然也就成了鋸齒狀。根據(jù)力學(xué)應(yīng)力集中原理，鋸齒狀板邊的齒形混凝土在重載、超載車的多次作用下是很容易被破壞的，這也就是形成鋸齒型啃邊的原因。
二、水泥混凝土路面常見病害的防治
(一)原材料的選擇
建好高速公路水泥混凝土路面的基本物質(zhì)條件是路面水泥混凝土原材料要精良，進場前控制好原材料的質(zhì)量相當(dāng)重要。
水泥主要控制水泥的抗折強度。我國水泥廠家眾多，生產(chǎn)技術(shù)良莠不齊，因此，選擇合格的水泥是保證混凝土強度的首要因素。另外，對水泥的安定性及游離氯化鈣含量，水泥的細(xì)度、干縮率與凝結(jié)時間、水泥的含堿量，以及控制水泥中混合材料的摻量，夏天施工時注意控制水泥的施工溫度。
粉煤灰要采用一、二級灰，主要控制粉煤灰中燒失含碳量和細(xì)度等指標(biāo)。
外加劑的選用是路面混凝土材料科學(xué)中的關(guān)鍵。合適的外加劑，一是要滿足適應(yīng)性要求，二是滿足施工混凝土路面所要求的較低水泥用量下的高抗折強度;三是滿足所用的機械施工方式對可施工性質(zhì)的要求，四是滿足小變形和耐久性要求。
粗集料主要控制其最大粒徑、硬度以及含泥量和粒形。一般選用火成巖和變質(zhì)巖，不使用沉積巖，可以保證巖石的強度，進而保證混凝土的抗彎拉強度。加工則采用反擊式，沖擊式或錘式二級破碎設(shè)備，僅用鄂式破碎很難滿足其針片狀含量要求;細(xì)集料主要控制砂中含泥量的要求以及細(xì)度模數(shù)。滑模攤鋪水泥混凝土路面砂的細(xì)度模數(shù)為2、0～3、5之間，含泥量應(yīng)小于2%。
(二)混凝土配合比設(shè)計
混凝土配合比是根據(jù)設(shè)計彎拉強度、耐久性、耐磨性、和易性等要求和經(jīng)濟合理的原則，通過計算、試驗和必要的調(diào)整，確定混凝土單位體積中各組成材料的用量(通常以水泥為1，按水泥、粗集料、細(xì)集料的順序表示)。試驗室配合比是按粗、細(xì)集料在標(biāo)準(zhǔn)含水狀態(tài)下計算出來的，但是施工現(xiàn)場的集料含水量是經(jīng)常變的，因此，必須根據(jù)每天拌制時集料的實際含水率，換算為現(xiàn)場材料的實際用量，最后計算出施工配合比。一般混凝土的用水量為130L/m3～170L/m3，水灰比為0、40～0、55，含砂率一般為28%～33%。
(三)模板
模板以鋼板材料制成，并配有合適的裝置以保證模板連接牢固可靠，使在澆注混凝土?xí)r能經(jīng)受搗實和飾面設(shè)備的沖擊和振動。模板安裝應(yīng)順直，無扭曲;相鄰鋼模應(yīng)平頭鎖接方式緊密聯(lián)接，不得漏漿;模板接縫在任何方向都應(yīng)不能活動。模板高度應(yīng)與混凝土路面厚度相同，誤差為+0，-5mm。用于脹縫和施工縫的模板，根據(jù)傳力桿和拉桿的設(shè)計位置放樣鉆孔。)模板在整個長度完全緊壓在基層上，并正確地按完成后的路面邊緣要求的坡度和縱向安置。模板要徹底清掃干凈，并在每次澆注混凝土之前涂隔離劑。
(四)攤鋪及振搗
應(yīng)有專人指揮車輛的均勻卸料，混凝土由高處落下，高度不得超過2m，超過時應(yīng)采取措施保證混凝土不發(fā)生離板。局部邊角、模板端頭需人工用鐵锨補料，嚴(yán)禁拋擲，應(yīng)采用扣锨輕放，不得使用尖頭鐵锨�；炷敛剂祥L度大于10m時，可開始振搗作業(yè)，密排振搗棒組間歇插入振搗時，每次移動距離不宜超過振搗棒有效作業(yè)半徑的1、5倍，并不得大于500mm，振搗時間宜為15-30秒，密排振搗棒組連續(xù)拖行振搗時，作業(yè)速度宜控制在4m/min的以內(nèi)，振搗質(zhì)量以混凝土表面不再冒氣泡并泛出水泥漿為準(zhǔn)，振搗過程中多余的混凝土應(yīng)刮走，低陷處則隨時補足。振搗過程中應(yīng)盡量避免振搗使傳力桿移位，發(fā)生移位時應(yīng)立即復(fù)位，對邊、角應(yīng)加強振搗，時間不低于30秒，達到表面泛漿、粗集不再下沉，表面不再有氣泡冒出為宜。面板振實后，應(yīng)隨即安裝縱縫拉桿，位置和插入深度應(yīng)符合設(shè)計要求。在澆筑過程中要連續(xù)無間斷，隨時檢查支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件的穩(wěn)定情況，發(fā)現(xiàn)有變化應(yīng)及時采取措施恢復(fù)原狀。
(五)切縫
1、縮縫
縮縫分壓縫、割縫2種形式。由于畫線割縫是確保接縫處強度、平整度及接縫順直的有效工藝，不但保持混凝土面板邊角完好無損，線條平直美觀，施工簡易質(zhì)量好，而且可以連續(xù)澆筑，加快施工進度，便于流水作業(yè)，又有利于應(yīng)用真空脫水工藝。所以除一些交通量小的三、四級公路及其他道路上仍采用壓縫形式外，其他絕大部分水泥混凝土路面均廣泛采用割縫形式。提高割縫質(zhì)量的關(guān)鍵是掌握最佳開割時間。過早開割，由于混凝土強度不足，容易引起上層砂漿蹦落，拉起碎石，縫槽不順直;過遲開割將加快刀片磨損，增加造價、延誤工期。特別是晝夜溫差在l5℃以上時，如不及時割縫，很容易引起斷板。
2、縱縫
縱縫有企口縫、平縫2種形式。平縫分設(shè)拉桿與不設(shè)拉桿2種做法。城市道路采用企口縫形式居多，而公路上采用平縫形式的較多。從過去修筑的混凝土路面的調(diào)查情況看，無論是企口縫還是平縫，當(dāng)未設(shè)拉桿時，都有局部拉開錯臺病害出現(xiàn)。所以建議高等級公路混凝土路面的縱縫最好采用企口加拉桿的形式。對三、四級公路可視具體情況和施工條件而定，可不設(shè)拉桿。
企口式縱縫的作用是將一塊板的荷重傳遞一部分到相鄰一塊板上去，同時因路面有橫坡度以及混凝土板熱脹冷縮，行車使用后水泥混凝土板常會出現(xiàn)向路邊兩旁滑移，造成縱縫拉開變寬，因此，都在縱向板之間設(shè)縱向模板拉桿。當(dāng)澆筑另一幅路面時，應(yīng)先在凹槽壁上涂抹瀝青，再在槽上部嵌好壓縫板，然后攤鋪混凝土。拆除模板時，應(yīng)注意不要損傷混凝土板的企口，特別是凹槽的上部混凝土。對平式縱縫合橫向工作縫，在已凝固的側(cè)混凝土板壁上也應(yīng)涂瀝青，并嵌上壓縫板，再澆筑另一側(cè)混凝土。
參考文獻：
[1]曹紅星，劉偉，楊吉光.芻議對農(nóng)村公路水泥砼路面質(zhì)量問題的分析與思考[J].城市建設(shè)理論研究(電子版)，2012年31期.
[2]曾海生.分析水泥路面施工早期表面裂縫原因及防范措施[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013年27期.
拓展閱讀：
水泥混凝土路面的施工技術(shù)
我國對水泥混凝土路面鋪筑都非常重視，對路面的修筑施工技術(shù)進行了不斷研究，使水泥混凝土路面得到了較快的發(fā)展。特別是在高等級交通道路上，水泥混凝土路面得到了更廣泛的應(yīng)用。
1、水泥混凝土路面特點分析
1.1水泥混凝土路面概念
(1)常規(guī)混凝土路面。我國于20世紀(jì)80年代末從國外引進，而且抗沖擊、抗凍、抗裂等性能也大大提高，有利于延長路面使用壽命、減小路面截面厚度。
(2)碾壓混凝土路面。我國于20世紀(jì)80年代末從國外引進，收效較大，目前主要用于低速和重荷載道路、重型汽車停放場等的鋪筑。
(3)鋼纖維混凝土路面。鋼纖維能提高路面強度和韌性，而且抗沖擊、抗凍、抗裂等性能也大大提高，有利于延長路面使用壽命、減小路面截面厚度。
(4)接縫鋼筋混凝土路面。該種路面的橫向接縫的間距較常規(guī)混凝土路面大，可大大減少接縫數(shù)量，但造價較高。
2.2水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)特征
水泥混凝土路面具有良好的使用特性，具體說明如下：
(1)剛度大。水泥混凝土具有較高的抗壓、抗彎、抗拉和抗磨等力學(xué)強度�；炷谅访娴目箯潖姸冗_4.0MPa～5.5MPa，抗壓力強度達30MPa～40MPa，具有較高的承載力和擴散荷載能力。
(2)穩(wěn)定性好。水泥混凝土路面的水穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好，特別是其強度能隨時間而增長，因而，水泥混凝土路面用于氣倏條件急劇變化地區(qū)時，不易出現(xiàn)瀝青路面的某些穩(wěn)定性不足的損壞。
(3)耐久性好。由于水泥混凝土路面的強度和穩(wěn)定性好，無需很多的養(yǎng)護和維修，使用耐久。
(4)抗侵蝕能力強。水泥混凝土對油和大多化學(xué)物質(zhì)不敏感，具有較強的抗侵蝕能力。
(5)養(yǎng)護費用少。在正常設(shè)計和施工養(yǎng)護的條件小，水泥混凝土路面的養(yǎng)護工作量和養(yǎng)護費用僅約為瀝青路面的1/3～1/4。當(dāng)然，水泥混凝土路面也存在一些不足之處，具體說明如下：
①筑初期投資大;
②水泥和水的用量大;
③水泥混凝土路面接縫是水泥混凝土路面的薄弱點，一方面增加了施工的復(fù)雜性，另一方面在施工和養(yǎng)護不當(dāng)時易于導(dǎo)致錯臺和斷裂等操作的出現(xiàn)，影響路面平整度;
�、苄拗䲡r養(yǎng)生時間長(14～21天);
⑤修補困難。水泥混凝土路面的不足之處需要通過良好的施工工藝、合理的管理措施以及高效的資金利用率來逐步解決，而其具有的顯著特點，能適應(yīng)現(xiàn)代汽車運輸載重量大、速度高且密度大的要求，決定了水泥混凝土路面具有良好的應(yīng)用前景。
2、水泥混凝土路面的施工技術(shù)
2.1施工前準(zhǔn)備
(1)材料準(zhǔn)備。
在施工前按設(shè)計要求分批備好所需要的各種材料，并按規(guī)范要求進行送樣試驗，滿足要求后方可使用。
(2)基層檢驗。
檢查基層的寬度、路拱與標(biāo)高、表面平整度、厚度和壓實度等是否符合規(guī)范要求，如有不符之處，應(yīng)予整修。
2.2測量放樣和安設(shè)模板
測量放樣是水泥混凝土路面施工的一項重要工作。首先，應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙放出中心線及邊線，設(shè)置脹縫、縮縫、曲線起訖點和縱坡轉(zhuǎn)折點等樁位;其次，根據(jù)放好的中心線及邊線，在現(xiàn)場核對施工圖紙的混凝土分塊線，放樣時為了保證曲線地段中線內(nèi)外側(cè)車道混凝土塊有較合理的劃分，必須保持橫向分塊線與路中心線垂直;最后，對測量放樣必須經(jīng)常進行復(fù)核，包括在澆搗混凝土過程中，要做到勤測、勤核、勤糾偏�；鶎訖z驗合格后，即可安設(shè)模板。模板可采用木�；蜾撃�，盡量采用鋼模，鋼模多采用型鋼或槽鋼，長度3m～4m，高度與混凝土面層板厚度相等。
安裝模板時，按放線位置在基層兩側(cè)打入鐵釬固定，在彎道和交叉路口邊緣處應(yīng)適當(dāng)加密。模板安裝完畢后，宜再檢查一次模板相接處的高差和模板內(nèi)側(cè)是否有錯位和不平整等情況，高差大于3mm或有錯位和不平整的模板應(yīng)拆去重新安裝。滿足要求后在內(nèi)側(cè)面均勻涂刷一薄層油或瀝青，以便拆模木�；蜾撃＃M量采用鋼模，鋼模多采用型鋼或槽鋼，長度3m～4m，高度與混凝土面層板厚度相等。安裝模板時，按放線位置在基層兩側(cè)打入鐵釬固定，在彎道和交叉路口邊緣處應(yīng)適當(dāng)加密。模板安裝完畢后，宜再檢查一次模板相接處的高差和模板內(nèi)側(cè)是否有錯位和不平整等情況，高差大于3mm或有錯位和不平整的模板應(yīng)拆去重新安裝。滿足要求后在內(nèi)側(cè)面均勻涂刷一薄層油或瀝青，以便拆模。
2.3混凝土攤鋪機的合理使用
(1)振搗器間隔距離會對混凝土的密實度產(chǎn)生直接影響。振搗不足，易使混凝土中出現(xiàn)氣孔、蜂窩，在行車荷載作用下產(chǎn)生應(yīng)力集中而導(dǎo)致裂縫;振搗過量，則粗骨料下沉，混凝土離析，影響其強度。振搗器的間隔應(yīng)根據(jù)不同混凝土的級配、和易性、塌落度以及攤鋪后的密實度要求，予以適當(dāng)調(diào)整，尤其是兩邊的振搗器距側(cè)模板的距離更應(yīng)該常調(diào)整，以防止塌邊。
(2)許多攤鋪機邊模板的升降是通過液壓缸來調(diào)整的。在實際使用中，邊模板不能與基層間距太大，以防止嚴(yán)重漏漿。攤鋪行走過程中隨著基層變化，邊模板會直接與基層接觸，使邊模板形成支承點，嚴(yán)重影響成型模對混凝土的擠壓成型，因此也要隨時調(diào)整。
(3)在施工中宜將攤鋪速度控制在1m/min～2m/min，可會使攤鋪機運行平穩(wěn)，路面平整度好并便于連續(xù)攤鋪。
2.4接縫施工
縱縫應(yīng)根據(jù)設(shè)計文件的規(guī)定施工。拉桿在立模后澆筑混凝土之前安設(shè)，縱向施工縫的拉桿則穿過模板的拉桿孔安設(shè)，縱縫槽宜在混凝土硬化后用鋸縫機鋸切;也可以在澆筑過程中埋人接縫板，待混凝土初凝后拔出即形成縫槽。鋸縫時，混凝土應(yīng)達到5MPa～10MPa強度后方可進行，也可由現(xiàn)場試鋸確定。橫縮縫宜在混凝土硬結(jié)后鋸成，在條件不具備的情況下，也可在新澆混凝土中壓縫而成鋸縫必須及時，在夏季施工時，宜每隔3～4塊板先鋸一條，然后補齊;也允許每隔3～4塊板先壓一條縮縫，以防止混凝土板未鋸先裂。橫脹縫應(yīng)與路中心線成90°，縫壁必須豎直，縫隙寬度一致，縫中不得連漿，縫隙下部設(shè)脹縫板，上部灌封縫料。脹縫板應(yīng)事先預(yù)制，常用的有油浸纖維板(或軟木板)、海綿橡膠泡沫板等。預(yù)制脹縫板嵌大前，應(yīng)使縫壁潔凈干燥，脹縫板與經(jīng)壁緊密結(jié)合。
2.5攤鋪后的養(yǎng)護
混凝土的養(yǎng)護對其早期強度增長和防止收縮裂縫極為重要，因此一定要加強混凝土的早期養(yǎng)護。在表面收漿后予以覆蓋和灑水養(yǎng)護，同時保證養(yǎng)護的時間，實際養(yǎng)護天數(shù)根據(jù)混凝土強度增長情況而定，一般宜為14d～21d。
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