浅谈水泥混凝土路面常见病害的成因和防治

.浅谈水泥混凝土路面常见病害、成因及其防治水泥混凝土路面是一种高级路面，具有强度高、承载力强、刚度大、稳定性好、养护工作量少等优点。根据目前国、省道及农村路网水泥混凝土路面建设比较普遍的情况，笔者通过多年来针对施工中出现的开裂、啃边、断板、沉陷、错台等质量病害，从水泥混凝土路面病害类型、产生的原因入手，分析建筑材料、混凝土配合比、水灰比、施工操作等对质量的影响，现谈谈粗浅看法，和大家共同探讨。1.水泥混凝土路面常见病害1.1板角裂缝在两缝交叉处的4块板角中1块或2块先出现断裂，断裂后的板角在重载作用下很快发展成严重破碎，并扩大至相临板角。1.2纵向开裂断板平行或大致平行路面中心线的纵向裂缝，主要发生在半填半挖或新旧路基结合处。1.3沿纵向施工缝的破坏发生在纵向施工缝的两侧，裂缝呈网状，主要是半幅施工、半幅通车的影响所致。1. 4网状裂缝混凝土自身强度不够而发生的网裂。1.5唧泥板边缘和角隅下路基或基层塑性变形累积，而同混凝土面层脱离接触；接缝填封料失效，下渗的水积聚在面层下的脱空区内。荷载作用积水变成有压水，侵蚀基层并同基层内冲刷出的细料搅混成悬液，沿接缝喷溅出。久之，引起错台发生并导致板出现裂缝。1.6错台板底脱空较严重部位，接缝或裂缝两侧板面出现高差，接缝处仅有部分传递荷载能力。荷载作用时，带有冲蚀材料的有压水冲蚀基层，使板底脱空，板面由于基层材料被冲蚀，在荷载作用下而下沉，即形成错台。错台的出现降低了路面行车的平稳性和舒适性。1.7沉陷由于路基土沉降或固结所引起，特别是接近桥涵构造物处，回由于压实不足而产生。沉陷使路面平整度变差并导致板的开裂。1.8拱起在春季和炎热夏季，接缝处板块出现突发性的向上隆起。板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，坚硬的碎屑落入缝内，致使板在受热膨胀时产生较大热压应力，板发生纵向失稳而出现拱起。拱起使路面平整度变差，而严重拱起会导致前后板块断裂。1.9隆起由于路基土冻胀或膨胀土膨胀而使板块抬起，严重时会导致板块断裂。 2.水泥混凝土路面常见病害的成因水泥混凝土路面破损的原因，主要是由于混凝土板、基层、路基的缺陷引起的。这些缺陷除了设计因素及施工质量的原因之外，一般是在行车和各种自然因素作用下形成的。2.1地表水是形成病害的主要原因前几年水泥路面的横缝均是采用沥青灌缝，纵缝为施工缝不灌缝，路肩盲沟排水的设施基本没有设置。特别是“先行工程”建设期间对水泥路面性能认识不足，相当一部分排水设施配套不到位。如果养护不及时，经过多年的行车作用，一种是路面板块间相互挤压，原路面横缝接缝的填缝料老化剥落破损。路面的雨水通过裂缝接缝渗入基层，造成基层软化。另一种是低洼地水排不掉，两侧就会产生积水，积水向路基渗透，通过毛细作用逐渐向上，使路基上部土层变湿。在车辆荷载的重复作用下，出现基层承载力不足，地基不均匀下沉。产生唧泥将基层细料冲走导致板端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆，最后出现断板破碎。2.2车辆超载也是造成水泥路面断板、碎板的主要原因由于经济的发展，车流量不断增加，特别是市场竞争急烈，运输户只雇经营利益，绝大部分的货车进行改装，加高车厢，加厚大梁等等，严重超载，据路政部门检测统计双轴车辆总重量均在2324t、三轴车辆总重均在3545t，荷载大大超过路面设计荷载，造成混凝土板块疲劳，形成水泥板断裂、破碎，大大缩短正常使用年限。2.3施工控制质量不严，造成水泥路面破损路基密实度不足造成不均匀沉降，病害大部分布在路基填挖交界，高填方路段和路面与桥涵等构造物交接处，因为路基不均匀下沉造成路面的沉降，在行车的冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致水泥路面破损。路面材料质量控制不佳，配合比达不到要求，拌和不均匀，压实或振岛不实等施工原因，从而降低混凝土路面的强度，在荷载的作用下，混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力从而导致路面破损。2.4设计方面缺陷造成水泥路面病害的产生设计时对交通量预测计算不够准确，基层、面层设计厚度偏薄，设计时当量轴载由于按标准车型额定载重进行换算，而近几年来交通量迅速增长，超载超限车辆不断增多，这种设计轴载与实际不符，这样会大大影响水泥路面的寿命。2.5养护不到位，加剧路面病害的发展养护灌缝不及时，水泥路面缩缝、胀缝、施工缝，施工时基本上是用沥青灌缝，使用一般23年的材料自身老化松脱，如果不及时填缝料更新，雨水渗入，破坏基层和垫层，造成板接缝处的变形和破损。原“先行工程”建设资金投入不够余留排水设施不完整，导致边沟排水不畅积水，由于养护资金不足没能及时进行完善排水系统，也会导致路面提前损坏。混凝土板早期一些病害处理方法不当不及时，如混凝土板断裂、板角断裂、错台等病害处理不及时，只重视处理严重病害而忽视对板裂缝封水处理，使路面水渗入，加剧其他病害的产生。3.水泥路面病害的预防措施3.1设计方面我国设计的水泥混凝土路面的板厚较薄，难以承受巨大的冲击破坏动能。在实际应用中，重视应力计算，而对水泥混凝土路面的典型结构的研究和实际观测的较少。因此在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适当提高技术标准和设计厚度，以适应我国公路不断增长的交通量的需要；在软基路段，桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算；其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配；在对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式；待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板；在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。同时，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，根据当地自然条件胀缝尽量做长，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料。3.2施工方面合理地选择原材料，严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提，科学，准确地进行混凝土配合比设计，生产稳定、均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键；推广使用机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板质量的有利措施，传力杆、拉杆的规格、位置、间距必须符合设计要求，与接缝侧壁垂直，与路面板和路面中心线平行。嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型，不易振捣密实，致使接缝处的混凝土强度偏低，为此应加强接缝和板角处的振捣；板块成型后，根据当地气温条件及时切割和严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造成强度不足；应尽量断交施工，如有困难非断交施工，现场便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂；当路线纵坡超2%时应及时调整摊铺，一定要顺着上坡方向进行摊铺。以免因塌落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂，拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝；为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀；也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头或其他构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至超载预压加快地基沉降，在可能的条件下，采用透水性砂砾填筑台背后的路堤，减少开放交通后的填土沉降。3.3养护管理方面水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护，对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石及其他硬物，免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生，为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致路面的破坏，对路面裂缝及早期病害，应及时进行修复处理，防止形成进一步的破坏，还必须重视路面排水系统的养护，加大资金投入配套完善修建边沟等排水系统，经常疏通路面排水设施，防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。4.水泥路面病害的处治方法4.1沥青类材料维修在养护中，对于轻微裂缝、板角断裂、轻微沉陷、错台、孔洞及接缝损坏等病害，数量不大时一般采用沥青类型材料进行处理。4.1.1填缝灌缝。灌缝材料采用专用填缝料，清缝、灌缝宜使用专用机具。自制填缝料配合比:（60号沥青96%+重柴油4%）60%65%、石棉屑5%10%、石粉10%15%、橡胶粉15%20%，效果良好。4.2.2过度性处理采用沥青混凝土罩面的办法。采用沥青混凝土主要优点是维修方便、快捷，影响交通小，施工成型后立即可通车，造价省。4.2整块混凝土板翻修适用于严重破板、沉陷、板角断裂等。施工要求及操作方法:凿除破碎板块并清理干净，检查基层是否具有足够的强度和稳定性，如果出现基层软弹、松散、不板结现象，则要求全部挖除直至稳定层，然后采用C15贫混凝土补强调平，其他施工工序按水泥路面施工规范要求进行铺筑。施工方法与普通混凝土相同，外加剂用JK-24早强剂24h内用薄膜或土工布养生，一般36h即开放通车；外掺剂用YF-3增强剂的混凝土，在土工布或薄膜养生45天后开放交通，两种外加剂实践效果良好。5、结语防止水泥混凝土路面开裂、断板等病害，搞好混凝土路面的质量，除了要求路基稳定、基层坚固外，采用先进的机械化施工工艺、良好的施工组织、合理的施工工班是十分必要的。同时还应当在指导思想上克服小生产的分散施工模式，以专业化大生产及流水作业的方法来安排施工，才能收到良好的效果。另外，水泥混凝土路面养护工作必须贯彻“预防为主、防治结合”的方针。因为水泥混凝土路面一次性投资大，出现病害不好修复，所以要根据路面实际情况和具体条件，以及水文、地质、气候、交通和公路等级等情况，采取预防性、经常性的保养和相应修补，对于较大范围路面修理，应安排大、中修或专项工程，使路面处于良好的技术状况。.