水泥混凝土路面病害與防治措施
2015-04-29
路面直接承受交通荷載的作用，受氣候、水、溫度等因素的直接影響，因而在使用過程中是最容易受到破壞的結(jié)構(gòu)層。對(duì)于高等級(jí)水泥混凝土路面板，根據(jù)我國(guó)已建成通車的高等級(jí)公路使用情況看，有相當(dāng)部分破壞，如開裂、斷板、沉陷、錯(cuò)臺(tái)等病害。本文將就水泥混凝土路面的病害及其成因進(jìn)行分析，并提出預(yù)防和治理的個(gè)人見解，共同仁探討。
一、病害的類型
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1．橫向裂縫。橫向裂縫是指垂直于路線方向的有規(guī)則的裂縫，其產(chǎn)生的原因主要有水泥混凝土失水干縮、冷縮、切縫不及時(shí)等。失水干縮橫向裂縫是混凝土表層水分散失或體積收縮受到約束所產(chǎn)生的裂縫，一般發(fā)生在水泥混凝土水化、硬化的早期；冷縮裂縫是指由于水泥混凝土冷縮產(chǎn)生拉應(yīng)力而引起的路面板開裂。
2．縱向裂縫。縱向裂縫是指跟路線走向平行或基本平行的裂縫。產(chǎn)生原因主要是路基體填料土質(zhì)不均勻、含水量不均勻、施工方法不當(dāng)?shù)?，?dǎo)致路基不均勻沉降，從而使路面板在自重和行車壓力作用下產(chǎn)生縱向裂縫。
3．交叉裂縫。兩條或兩條以上相互交叉的裂縫稱為交叉裂縫。產(chǎn)生交又裂縫的主要原因有：（1）水泥混凝土路面自身強(qiáng)度不足；（2）路基和路面基層的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性差；（3）使用了性能不穩(wěn)定的水泥，澆筑的水泥混凝土路面板就會(huì)產(chǎn)生大面積的龜裂。
4．板角斷裂。板角斷裂是指與板角兩邊接縫相等的貫穿水泥混凝土路面板全厚度的裂縫，從板角到裂縫兩端點(diǎn)的距離分別小于或等于端點(diǎn)所在路面板邊長(zhǎng)的一半。板角裂縫通常是由于板角處受連續(xù)荷載作用、基礎(chǔ)支撐強(qiáng)度不足及翹曲應(yīng)力等因素綜合作用而產(chǎn)生。
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1．紋裂、網(wǎng)裂、板面起皮和剝落。紋裂和網(wǎng)裂是指路面板表層出現(xiàn)的淺而細(xì)或發(fā)絲狀的表面裂紋和網(wǎng)狀裂紋。產(chǎn)生的原因主要是水泥混凝土水灰比過大，施工時(shí)過度抹面、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，在水泥混凝土拌和過程中用了含鹽量偏高的水和質(zhì)量低劣的集料?；蛩嘀械膲A與集料中的特定礦物質(zhì)發(fā)生堿硅反應(yīng)等。故在施工過程中，對(duì)集料的質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)，嚴(yán)控用水量，必要時(shí)，還應(yīng)對(duì)水的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。
2．麻面、露骨。麻面是指水泥混凝土路面板表面結(jié)合料磨失，成片或成段路面板呈現(xiàn)過度的粗糙表面的現(xiàn)象。麻面一般是由于水泥混凝土路面施工時(shí)，在混凝土初凝前遇雨所致。
路面混凝土保護(hù)層脫落導(dǎo)致骨料裸露的現(xiàn)象稱為露骨。其產(chǎn)生的原因主要是混凝土表面灰漿不足，泌水提漿，從而造成混凝土路面表層強(qiáng)度不足。
3．磨光。磨光是指水泥混凝土路面板在車輪荷載作用的重復(fù)輾磨后，表面磨擦系數(shù)下降到極限值以下，從而嚴(yán)重影響行車安全。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂漿層強(qiáng)度低，水泥及集料等原材料耐磨性差，或路面使用時(shí)間較長(zhǎng)等。
4．坑槽、孔洞。由于水泥混凝土混合料是種多相不均勻材料，囚此在水泥混凝上路面板強(qiáng)度較低處易出現(xiàn)局部破損，并形成有一定深度的洞穴，即孔洞。面層骨料局部脫落而產(chǎn)生的長(zhǎng)槽稱為坑槽?？锥?、坑槽產(chǎn)生的原因主要是由于集料含泥量過大，混凝土內(nèi)有泥土或其他雜物。
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接縫包括橫縫(脹縫、縮縫)、縱縫和施工縫。設(shè)置目的是減少或避免由于水泥混凝土熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)路面板的破壞作用。但是接縫設(shè)置不當(dāng)或接縫損壞也會(huì)降低路面的整體使用性能，甚至使路面板更快地遭到破壞。水泥混凝土接縫損壞主要有以下幾種形式。
1．填縫料損壞。填縫料損壞是指接縫內(nèi)無填料，填料破損及接縫內(nèi)混雜砂石等不正常現(xiàn)象。填縫料損壞的主要原因有：填縫料本身質(zhì)量不合格，填縫料在長(zhǎng)期外界環(huán)境作用下老化，脆裂，或由于混凝土路面板受熱膨脹，擠壓脹縫，致使填縫料被擠出，不能正常復(fù)原等。
2．接縫碎裂。接縫碎裂是指水泥混凝土路面板接縫兩側(cè)各60cm左右寬度內(nèi)傾斜的剪切擠碎現(xiàn)象。接縫碎裂主要是指由于填縫料損壞，泥、砂等雜物侵入脹縫，導(dǎo)致路面板再次膨脹時(shí)受阻，或雨水滲入基層和墊層，使基層強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致路面接縫處的變形和破損。
3．唧泥。唧泥是指車輛通過時(shí)，基層細(xì)料和水一起從接縫處擠出的現(xiàn)象。唧泥產(chǎn)生的原因是填縫料破壞，雨水下滲等。
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由于水泥混凝上硬化后是非塑性的，因此水泥混凝土路面板的變形破壞是指水泥混凝土路面板接縫處產(chǎn)生的錯(cuò)臺(tái)、拱起和沉陷等現(xiàn)象。
1．錯(cuò)臺(tái)。錯(cuò)臺(tái)是指相鄰水泥混凝土路面板在接縫處產(chǎn)生的垂直高差。錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生的原因是橫縫處未設(shè)置傳力桿，由于基層或路基體壓實(shí)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。
2．拱起和沉陷。拱起是指橫縫兩側(cè)的混凝土路面板板體發(fā)生明顯抬高的現(xiàn)象，相反，沉陷則是指橫縫兩側(cè)的混凝土路面板板體發(fā)生明顯下沉的現(xiàn)象。
拱起產(chǎn)生原因主要是脹縫被硬物阻塞，或脹縫設(shè)置過少，使路面板受熱時(shí)不能自由伸張。沉陷產(chǎn)生的原因主要是填縫料損壞導(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。
拱起和沉陷都將對(duì)車輛行駛的舒適性和安全性造成很大的影響。施工時(shí)合理設(shè)置脹縫，運(yùn)營(yíng)中有效維護(hù)好接縫，可以有效避免此類損壞的發(fā)生。
二、防治措施
（一）對(duì)于建設(shè)中的道路，科學(xué)的管理、高質(zhì)量的施工是保證路面質(zhì)量的根本
1．嚴(yán)把材料關(guān)。公路路基施工規(guī)范規(guī)定，在通常情況下，不能被壓實(shí)到規(guī)定的密實(shí)度和不能形成穩(wěn)定填方的材料不能用于路基填筑。路面板施工嚴(yán)格按規(guī)范要求選材，控制水泥、骨料、砂的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，混合料運(yùn)至工地后要符合工作要求；臺(tái)背回填要求選用透水性好、有良好配的材料。
2．保證施工質(zhì)量，包括地基處理、基層施工、面層施工。保證各個(gè)施工階段的質(zhì)量。保證切縫的溫度和時(shí)間，養(yǎng)生、切縫要及時(shí)；振搗完全充分密實(shí)；搞好施工縫、縮縫、脹縫的處理；構(gòu)建科學(xué)的排水設(shè)施，防止路表水滲入；保證每層的厚度及壓實(shí)度合格等。
3．健全科學(xué)的管理制度，嚴(yán)格監(jiān)理制度，對(duì)試驗(yàn)段工程的施工，從方案的審批，準(zhǔn)備工作的審查到施工全過程，都必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，堅(jiān)持全過程旁站，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，及時(shí)總結(jié)施工工藝、施工組織等經(jīng)驗(yàn)。通過試驗(yàn)段施工來核準(zhǔn)所用材料配比、拌和方式、機(jī)械實(shí)效、松鋪系數(shù)、允許延遲時(shí)間、每個(gè)作業(yè)段適宜長(zhǎng)度等問題。
?。ǘ?duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的損害，應(yīng)針對(duì)具體類型進(jìn)行不同工程處理方法
1．對(duì)于水泥混凝土板裂縫的現(xiàn)象，可采用 HZ/HD補(bǔ)裂縫材料進(jìn)行灌漿處理，4h后開放交通。對(duì)裂縫的徹底處理，可在裂縫兩邊各30～40cm范圍內(nèi)將混凝土板鑿除，放置鋼筋網(wǎng)再澆筑與原來面板標(biāo)號(hào)相同的混凝上，夯搗密實(shí)后，磨光拉紋，兩側(cè)應(yīng)設(shè)置縮縫，縫內(nèi)填充瀝青材料防止雨水滲入；對(duì)于基層已遭破壞的裂縫，或發(fā)生斷板爛板及脹縫破壞的路面，需將混凝土板大面積鑿除，結(jié)合實(shí)際對(duì)基層進(jìn)行處理后，再沿用以上辦法處理。
2．對(duì)于水泥混凝土板錯(cuò)臺(tái)、沉陷的現(xiàn)象最好鏟除，用同標(biāo)號(hào)的新混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，并加入JK系列混凝土快速修補(bǔ)劑，一般4h后便能開放交通。
3．對(duì)于水泥混凝土龜裂、網(wǎng)裂及脹縫、施工縫、縮縫處的局部破壞現(xiàn)象，可采用局部換板進(jìn)行修補(bǔ)并加入JK系列混凝土快速修補(bǔ)劑。對(duì)于已產(chǎn)生龜背狀裂紋的混凝土路面，需將板塊全部鑿除重做。
4．產(chǎn)生路面板塊嚴(yán)重?cái)嗔讯嗍怯捎诨鶎訌?qiáng)度不足或滲軟化、路基不均勻沉降等情況導(dǎo)致，處理方法一般采用將整塊板鑿除在處理好基層以及路基后，重新澆筑新的凝混凝土板。
5．對(duì)于水泥混凝土路面大部分出現(xiàn)開裂、斷板、沉陷、錯(cuò)臺(tái)等病害時(shí)，除采用上訴方法修補(bǔ)外，對(duì)一些主要道路同時(shí)采用在舊水泥混凝土路面上罩改性瀝青混凝土面層處理方法。
三、結(jié)語(yǔ)
道路任何病害的產(chǎn)生都直接或間接反映了工程的施工質(zhì)量。最佳的防治時(shí)機(jī)在建設(shè)階段，最好的治理方法就是防范于未然。在建設(shè)工程中科學(xué)管理，質(zhì)量層層把關(guān)，能最大限度地減小路面病害的發(fā)生率。對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)和形成的病害，應(yīng)查明原因，對(duì)癥下藥。同時(shí)還應(yīng)從道路養(yǎng)護(hù)、制止超載等人的因素進(jìn)行管理，綜合治理，保障道路的正常運(yùn)營(yíng)。
