水泥混凝土路面的损坏特征与路面初期损坏的机制

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,道路与铁道工程,水泥混凝土路面的损坏特征与路面初期损坏的机制,水泥混凝土路面是指以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，简称混凝土路面。,全世界第一条水泥混凝土路面是1865年在英国修筑的，至今已有149年历史。我国第一条水泥混凝土路面是1928年在浙江奉化溪口镇修筑的，至今已有八十多年历史。,水泥混凝土路面因强度高、稳定性好、耐久性优良、日常养护工作量少、施工机械简单、抗水害能力强、水泥来源广以及便于夜间行车等原因，在全国范围内得到迅速发展。,然而水泥混凝土是一种准脆性材料，抗拉强度较低，承受变形能力差，易开裂。随着使用年限的增长，会出现一些病害。,依照公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001），水泥混凝土路面的损坏可以分为以下几大类,裂缝类,变形类,接缝损坏类,表层损坏类,修补类,路面主要损坏类型,裂缝类,-贯通面层厚度的断裂裂缝，把板分割成数块，破坏了面层结构的完整性。,纵向、横向、斜向裂缝,交叉裂缝和破碎板,板角断裂,变形类,-面层板的整体性未破坏，但出现较大的竖向位移，影响行车舒适性。,唧泥,错台,沉陷,隆起,接缝损坏类,-纵缝或横缝附近局部深度范围内混凝土碎裂或裂缝，填缝料丧失或失效。,拱起,接缝碎裂,填缝料损坏,表层损坏类-,-面层表面或上部的局部损坏，如裂纹、起皮、坑洞等。,纹裂或网裂和起皮,坑洞,修补损坏类,-对上述损坏进行修补后的状况。,修补损坏,各大类损坏可进一步细分为如下几种,（1）纵向、横向、斜向裂缝,损坏特征：面层板断裂成2或3块。通常由于重在反复作用、温度或湿度翘曲应力、丧失地基支撑等因素单独或综合影响造成。,横向裂缝、斜向裂缝,严重程度分级：,轻微-边缘无碎裂或错台的细裂缝，缝隙宽小于3mm，或者填封良好，无碎裂或错台现象的裂缝。,中等-边缘有中等或严重碎裂和（或）高度小于10mm错台的裂缝，缝隙宽小于15mm，或者已填封的缝有轻度碎裂。,严重-边缘严重破碎或出现10mm以上的错台，且缝隙宽大于15mm。,（2）,交叉裂缝和破碎板,损坏特征：由于超载或（和）地基软弱，板被裂缝分割成2块以上。,严重程度分级：,轻微-板被轻微裂缝分为2-3块，破碎板未发生松动和沉陷。,中等-板被中等裂缝分为3-4块，或被轻微裂缝分割成5块以上。,严重-板被严重裂缝分为4-5块，或被中等裂缝分割成5块以上。,（3）板角断裂,损坏特征：从角隅到裂缝两端的距离小于边长的一半；否则属于斜向裂缝。通常由于重载反复作用、温度或（和）湿度翘曲应力反复作用和接缝传荷能力差所引起，通常伴随唧泥。,严重程度分级：,轻微-边缘无碎裂或错台的细裂缝，缝隙宽小于3mm，或者填封良好，无碎裂或错台现象的裂缝。,中等-边缘有中等或严重碎裂和（或）高度小于10mm错台的裂缝，缝隙宽小于15mm，或者已填封的缝有轻度碎裂。,严重-边缘严重破碎或出现10mm以上的错台，且缝隙宽大于15mm。,（4）唧泥,唧泥是指车辆通过时基层细料和水一起从板接缝处挤出，由缝中喷溅出稀泥浆的现象。,损坏特征：重轮载驶经面层板而使之弯沉时，板下材料受有压水冲蚀，并随之从接缝或裂缝中挤出。其明显标志有接缝附近的路表面有污渍或基层材料沉积物。唧泥的出现是由于接（裂)缝填缝料的失效而引起的水的下渗，板底面出现同基层顶面的脱空，基层材料不耐冲蚀和重载的反复作用。,唧泥,严重程度分级：,轻微-车辆行驶时，有水从板缝或边缘处唧出，或者在板接（裂）缝或边缘的临近表面残留有少量唧出材料的沉淀物。,严重-在板接（裂）缝或边缘的表面残留有大量唧出材料的沉淀物，车辆行驶时，板有明显的颤动和脱空感。,（5）错台,损坏特征：接缝或裂缝两侧出现高差。唧泥,发生和发展过程中，被冲蚀材料的有压水把基,层材料冲积在附近板板底脱空区内，使之升高,；而驶离板由于板下基层材料被冲蚀而下沉。,错台出现的原因与唧泥相同。,严重程度分级：,轻微-错台量小于5mm。,中等-错台量5-10mm。,轻微-错台量大于10mm。,（6）沉陷,损坏特征：混凝土路面在局部范围内下沉。下沉通常是由于地基沉降或固结所引起；特别是接近桥涵构造物处，由于压实不足而产生沉陷，沉陷会导致板开裂和平整度差。,严重程度分级：,轻微-引起车辆轻微跳动，无不舒适感。,中等-车辆有较大跳动，有不舒适感。,严重-车辆产生过大跳动，严重不舒适。,沉陷,（7）隆起,损坏特征：混凝土板由于冻胀或混凝土膨胀而隆起。,严重程度分级：,轻微-引起车辆轻微跳动，无不舒适感。,中等-车辆有较大跳动，有不舒适感。,严重-车辆产生过大跳动，严重不舒适。,隆起,（8）拱起,损坏特征：在春季和炎热夏季，接缝处板块出现突发性的向上隆起，有时往往伴随出现板块横向断裂。缝隙内落入不可压缩的材料，板块膨胀受阻而产生很大压应力时，会出现拱起现象。,严重程度分级：,轻微-引起车辆轻微跳动，无不舒适感。,中等-车辆有较大跳动，有不舒适感。,严重-车辆产生过大跳动，严重不舒适。,拱起,（9）接缝碎裂,损坏特征：临近横向或纵向接缝约60cm范围内，板边缘混凝土开裂、断裂或成碎屑。碎裂通常并不扩展到整个板厚。缝隙内进入不可压缩材料、接缝处混凝土强度弱（有蜂窝）、传荷设施设计不当（未正确定位、锈蚀）、重载反复作用等都可造成碎裂。,严重程度分级：,轻微-碎裂发生在临近接缝8cm范围内， 未采取临时修补措施。,中等-碎裂范围大于8cm;碎块松动或散失，但不影响安全、不危害轮胎；有的已采取临时修补措施。,严重-接缝严重碎裂到影响行车安全或危害轮胎。,（10）填缝料损坏,损坏特征：填缝料剥落，填缝料挤出，填缝料老化，与板边缘分离，缝内无填缝料。,严重程度分级：,轻微-,整个路段总的情况良好，只有少量接缝出现上述损坏。,中等-,总的情况尚好，1/3以下的接缝长度出现上述损坏，水和不可压缩材料容易进入，填缝料需在1-3年内更换。,严重-,几乎整个路段的情况很差，1/3以上的接缝长度出现上述损坏，水和不可压缩材料可以自由进入，需立即更换填封料。,（11）纹裂或网裂和起皮,损坏特征：纹裂或网裂是出现在混凝土面层表面的细裂纹，系由水泥质量不佳，过度抹面等引起的。起皮是面层上部3-13mm深的混凝土品质变坏而脱落。过度抹面、反复冻融或集料质量不佳时，会发展成起皮。,严重程度分级：,轻微-,板的大部分面积出现纹裂或网裂，但表面状况良好，无起皮。,中等-,出现起皮的面积少于10%。,严重-,起皮面积超过10%。,（12）坑洞,损坏特征：由于冻融和集料膨胀而出现的小片脱落形成坑洞。坑洞直径通常为2.5-10cm，深1.2-5cm。,（13）修补损坏,损坏特征：原路面损坏后用其它材料修补。,路面初期损坏的机制,由于水泥混凝土路面具有强度高、稳定性及耐久性好、养护费用少、利于夜间行车等优点，在道路工程中广泛应用。,但一些水泥混凝土路面板在建成通车后几年内就出现了不同程度的病害，影响了路面的正常使用。水泥混凝土路面产生早期损坏的原因比较复杂，影响因素是多方面的。,路面初期损坏的机制,内因,外因,级配,材料特性,水灰比,施工因素,环境因素,荷载因素,1,）,内因,级配,原材料控制不严，粗集料不具有良好的级配，细长及扁平的颗粒含量太高，致使基层强度降低，底层产生裂缝。这种裂缝会反射到层面，致使水泥混凝土路面产生病害。,水灰比过大，混合料偏稀，在其凝固成形时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下行成裂缝。,水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部分就会形成裂缝和断板的情况。,水灰比,在水泥混凝土路面板施工中多采用散装普通硅酸盐水泥，水化热较高，初凝早，收缩大。,如果赶上夏季施工，热量散失慢，会形成较大的温度应力，此应力会迅速集中与薄弱环节，若施工单位不采取相应的措施且在切缝时间上掌握不当，致使在切裂缝之前已在薄弱环节形成微裂缝，最终发展为裂缝或断板等。,材料特性,施工因素,基层的压实度、强度不够而导致的裂缝、断板，混凝土路面一般都是在新建的路基上铺筑的。,新路基经过行车荷载的作用，路基会产生不均匀的压缩，混凝土板底面产生局部空隙，在行车荷载作用下使混凝土板下的空隙处在抗弯作用下而断裂。,2）外因,环境因素,温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步，在这样情况下，面板容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝产生，就会使强度降低部位拉断开裂。,在昼夜温差较大的季节,白天温度高,浇筑的混凝土在凝结过程中,水份快速蒸发,产生干缩.到夜间低温时,混凝土产生拉应力,很快混凝土表面即出现裂缝。,荷载因素,随着公路货运量的迅速的增长，工业生产设备大件、重件的增多，汽车的总载质量和轴载质量也是不断提高，大型化的车辆占公路交通的比例逐渐上升，超载运输现象越来越普遍。,而公路的技术状况和通行能力难以及时满足大型、重型车辆通行的需要，长时间造成公路路面的早期破坏，缩短公路的使用寿命。,谢谢,