水泥混凝土路面損壞原因及分析

朱會博 高照宇 · 2008-12-16 00:00 留言
  摘要:全面分析水泥混凝土路面損壞原因,并提出一些解決辦法。 

  關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面;損壞;原因 
   
  水泥砼路面具有強度高,承載能力強、剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好,耐久性優(yōu)良、有利于夜間行車,無車轍和推移等病害,養(yǎng)護工作量少等優(yōu)點,特別是水穩(wěn)定性較好。因此近幾年各地區(qū)都修筑了一定數(shù)量的水泥混凝土路面,積累了豐富的修筑經(jīng)驗。 
  然而,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,交通量的猛增,特別是大型車輛軸載的成倍提高,導(dǎo)致部分水泥混凝土路面不能適應(yīng)公路運輸發(fā)展的需要,近年來,水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的損壞,有的甚至不能保證車輛的正常運行。 
   
  一、重交通荷載因素 
   
  隨著國民經(jīng)濟和公路交通運輸事業(yè)的發(fā)展,運輸車輛中大型貨運車輛的比重不斷增加,且車輛超載現(xiàn)象十分普遍。由于重交通和汽車超載,造成了水泥混凝土路面早期損壞,使路面使用壽命大大縮短,路面使用性能衰減加快,同時加劇了其它路面損壞形式的程度,如地基脫空,接縫破壞,路面接縫唧泥等。 

  汽車超載引起標(biāo)準軸載換算系數(shù)明顯增加,累計標(biāo)準軸次顯著增大,水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的使用壽命大大縮短,造成路面結(jié)構(gòu)的早期損壞。 
   
  二、施工質(zhì)量因素 
   
  通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分水泥混凝土路面由于選擇不當(dāng)或施工質(zhì)量差、設(shè)計欠合理等原因,不久路面即出現(xiàn)脫皮,麻面,露骨,錯臺,斷板病害,有的路面才使用幾年就不能正常使用,施工中存在較多的質(zhì)量問題有如下幾個方面: 

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  調(diào)查發(fā)現(xiàn), 混凝土路面施工中存在厚度不均勻,板最薄的地方達不到設(shè)計板厚的60%, 另一方面,由于厚度不均勻,造成板內(nèi)荷載應(yīng)力分布不均勻,存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,在重荷載作下,破壞是必然的。因此控制板厚均勻性是關(guān)鍵。 

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  水泥混凝土應(yīng)是一個密實體,從調(diào)查混凝土破碎斷面分析,填充空隙的水泥耗資過多,大部分破壞界面是從碎石表面剝開。由于水泥石的干縮在集料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力,一般隨著集料粒徑的增大而增大,如果它們超過水泥石和集料的粘結(jié)強度,則產(chǎn)生細小裂縫,這種微裂縫在水泥凝結(jié)和硬化時期就已經(jīng)存在。在非均質(zhì)的混凝土系統(tǒng)中,粗集料與砂漿(水泥)的界面粘結(jié)力是非常薄弱的環(huán)節(jié),如果級配不佳,破壞的程度就更嚴重,同時混凝土還會因表面溫度和濕度的差別而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂縫,混凝土強度明顯降低。 

  因此,在施工中,由于水灰比控制不好,造成水泥漿過多,用水量過大,混凝土強度下降;施工中早期養(yǎng)護不好,造成混凝土內(nèi)部水份大量蒸發(fā),產(chǎn)生干縮變形, 形成微裂縫,降低混凝土強度;碎石等原材料的質(zhì)量問題,如級配不好、針片狀含量多、含泥量大、水泥質(zhì)量不好等,也造成混凝土強度低。 

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  在混凝土路面施工過程中,因氣溫、風(fēng)力、振搗及用水量等施工因素,都會影響到新混凝土的硬化強度,尤其在收面工作中撒干粉、撒水等不規(guī)范操作,也會導(dǎo)致路面脫皮、平整度較差及其它病害的產(chǎn)生,直接影響到車輛的行駛安全和舒適性。 

  (四)施工中的早期裂縫 

  早期裂縫指混凝土澆筑后沒有及時切縫 ,由于混凝土的干縮與溫縮產(chǎn)生的收縮裂縫。施工中造成早期開裂主要有幾個因素 : 

  1、溫差的影響 

  在晝夜溫差較大的季節(jié),如春夏之交,白天溫度高,可達到30°C以上,澆筑的混凝土在凝結(jié)過程中,水份快速蒸發(fā),產(chǎn)生干縮.到夜間低溫時,混凝土風(fēng)產(chǎn)生拉應(yīng)力,很快混凝土表面即出現(xiàn)裂縫。 

  2、切縫時間過遲 

  一般收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土內(nèi)最薄弱處,目前施工中一般采取整體長線作業(yè), 一定時間后再切縫,如果切縫不及時,板內(nèi)收縮應(yīng)力就使混凝土板在薄弱處開裂。 

  3、混凝土配合比不良 

  由于集料等材料供應(yīng)不能滿足級配要求,為達到強度要求一般采用提高水泥用量,必然造成混凝土內(nèi)部的塑性變形增大,產(chǎn)生裂縫。 

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  4、施工質(zhì)量不好 

  施工中應(yīng)特別注意混凝土強度的均勻性和混凝土路面板厚度的均勻性?;炷了射伜穸纫鶕?jù)試驗確定以達到混凝土振搗成型后厚度均勻一致的要求,從而減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位,進而減少早期裂縫的產(chǎn)生。 

  5、養(yǎng)生的影響 

  混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié),養(yǎng)生不夠,造成混凝土被“燒灼”;養(yǎng)生不及時,造成表面水份蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。 
   
  三、地基不均勻沉降引起的斷板現(xiàn)象 
   
  由于水泥混凝土路面剛度大,抗變形能力差,當(dāng)?shù)鼗痪鶆虺两禃r,改變了其受力狀態(tài)和工作條件,混凝土板內(nèi)部應(yīng)力增加,造成混凝土板破壞。公路不均勻沉降主要有幾種情況 : 

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  高路堤由于各種原因引起路堤本身的不均勻沉降,軟弱地基上的高路堤,一是路基失穩(wěn),產(chǎn)生邊坡滑動,引起路面縱向裂縫;二是地基固結(jié)沉降,引起路基的不均勻沉降。 

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  公路填挖交界處,由于土質(zhì)的變化、密實程度的不同,必然造成沉降差異,特別是路堤填筑施工控制不好時,沉降差異更明顯。 

 ?。ㄈ?gòu)造物臺背填筑處不均勻沉降現(xiàn)象 

  目前公路建設(shè)中構(gòu)造物很多,如橋梁、涵洞、擋土墻等,這些構(gòu)造物的修建都存在一個臺背回填的問題,由于工作面太小,壓實機械難以動作,回填材料的壓實度難以保證,都不同程度地存在臺背不均勻沉降問題,尤其是橋臺等高填方段,沉降差異更大,造成路面錯臺和跳車,引起混凝土板斷裂。 
   
  四、混凝土路面接縫損壞現(xiàn)象 
   
  接縫破壞主要是接縫處擠碎、拱起、錯臺等現(xiàn)象。接縫擠碎主要是脹縫施工控制不嚴,造成傳力桿位置不正確、活動功能失效、脹縫收縮受阻,發(fā)生剪切擠碎。接縫拱起主要是填縫料失效、有不可壓縮的材料填塞縫隙,板膨脹時產(chǎn)生較大熱壓應(yīng)力,出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。錯臺是接縫處兩側(cè)面板出現(xiàn)豎向相對位移,主要是接縫伸脹時錯開、地基不均勻沉降、板底脫空、荷載的分布不勻等造成的。 

  目前水泥砼路面正在高速發(fā)展,有其突出的優(yōu)點,也存在很多問題,產(chǎn)生的破壞因素如荷載、施工、路基等,應(yīng)引起廣泛的重視,以使混凝土路面得到更好的發(fā)展。 
   
  參考文獻: 

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  [5]王秉綱 .水泥混凝土路面設(shè)計與施工 [M] . 北京 : 人民交通出版社

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