淺談水泥混凝土路面常見(jiàn)病害及成因

鄭欣鴿

摘要

隨著水泥混凝土路面修筑技術(shù)的日臻完善，水泥混凝土路面發(fā)展的速度較快，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上也將顯示出明顯的優(yōu)勢(shì)。然而由于水泥混凝土自身的低韌性，隨溫度、濕度變化的變形大，以及需設(shè)置接縫等缺點(diǎn)，不少路段出現(xiàn)斷裂、掉角、表面干裂等病害，隨著使用年限的延長(zhǎng)，病害逐年增多，為此，有必要針對(duì)水泥混凝土路面的常見(jiàn)病害進(jìn)行仔細(xì)分析，找出其產(chǎn)生的原因，并采取有效的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土 病害原因分析

1水泥混凝土路面常見(jiàn)病害及其原因

水泥混凝土路面常見(jiàn)的病害有兩類，一是水泥混凝土板損壞，二是接縫破損，下面就其產(chǎn)生的原因分別作出分析。

1.1 水泥混凝土板損壞的原因

水泥混凝土損壞可分為縱向裂縫、橫、斜向裂縫、沉降裂縫、干縮裂縫、溫度應(yīng)力裂縫、反射裂縫、材料不良裂縫、掉角，交叉裂縫破碎板、孔洞、磨耗層脫落。

1.1.1 裂縫

（1）縱向裂縫

縱向裂縫通常大多出現(xiàn)在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及軟土地基路段，主要是由于路基橫向不均沉降或板下的不均勻支撐造成的，由于路堤邊部土層的壓實(shí)度較中間部分差，一旦邊部土層變成潮濕，邊部土就產(chǎn)生固結(jié)變形，路堤形成橫向不均勻沉降，在行車(chē)荷載作用下，久而久之，路面就會(huì)出現(xiàn)縱向裂縫，半填半挖地段路基處理不好，這樣也會(huì)導(dǎo)致中路現(xiàn)出現(xiàn)縱向裂縫。

（2）橫斜向裂縫

路面橫、斜向裂縫通常發(fā)生在：①填挖相交斷面；②新老路基交接處；③土基密度不同部位；④橋涵通道等構(gòu)造物和路基連接處；⑤軟弱地基；⑥失陷性黃土等特殊路段。

其原因主要是：①土基強(qiáng)度不夠或不均勻；②混凝土澆注后縫切割較晚，因板底各斷面磨擦系數(shù)不等，很可能在沒(méi)割縫前出現(xiàn)混板收縮，拉應(yīng)力和溫度應(yīng)力集中，并超過(guò)當(dāng)時(shí)混凝土的抗拉應(yīng)力；③溫差大，春秋兩季施工的混凝土路面，白天與晚上的溫差較大，一般在7-8℃，最大可達(dá)12℃?；炷涟宓纳厦?，下面對(duì)外界溫度敏感程度相差也較大，一般在10℃左右，因溫度的影響產(chǎn)生較大的翹曲應(yīng)力；④現(xiàn)在所修的水泥混凝土路面，所用水泥全部采用建筑指標(biāo)，至今沒(méi)有有路用指標(biāo)水泥，只能采用外加劑進(jìn)行緩凝，其材料指標(biāo)不穩(wěn)定；⑤在人工施工過(guò)程中，插入振搗棒時(shí)應(yīng)是梅花形，如果在一個(gè)斷面插入過(guò)多，造成這一斷面漿體過(guò)多，骨料下沉集中的分層離析，至使下沉骨料集中，漿體含量少，收縮值小，上層漿體集中骨料少，收縮值大，這個(gè)斷面很容易出現(xiàn)斷裂；⑥真空吸水的搭接處，處理不合理，造成混凝土板含水量分布不均勻，中部已達(dá)到塑性強(qiáng)度，邊部仍呈彈軟狀態(tài)，這樣搭接處也容易出現(xiàn)斷裂；⑦養(yǎng)生不及時(shí)或因路面有縱坡出現(xiàn)養(yǎng)生空白段，至使強(qiáng)度降低，都可出現(xiàn)裂縫；⑧因施工時(shí)不斷交，半幅施工，混凝土澆注在塑性強(qiáng)度時(shí)，由于旁邊重型車(chē)輛的行駛，產(chǎn)生的振動(dòng)，混凝土板有可能出現(xiàn)裂縫；⑨施工時(shí)兩車(chē)料相接處振搗時(shí)沒(méi)有特別注意，振搗不密實(shí)，蜂窩較多，因而形成一個(gè)強(qiáng)度薄弱的橫斷面，也容易在斷面上出現(xiàn)裂縫；

（3）沉降裂縫

在硬化前，混凝土還處于塑性狀態(tài)，由于組成材料的密度不同而發(fā)生沉降，內(nèi)部自由水析出，引起沉降收縮裂紋，這一般發(fā)生在抹面層。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時(shí)，因水份很快被基層吸收，會(huì)引起大的收縮而產(chǎn)生寬而深的裂縫。

（4）干縮裂縫

水泥中的硅酸二鈣可產(chǎn)生很多肢體，它在干濕作用下，體積變化很大。水泥中的硅酸三鈣水化時(shí)需大量的水，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中膨脹值大，干燥時(shí)收縮亦大，這樣就導(dǎo)致因水份蒸發(fā)，使干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，使混凝土產(chǎn)生裂縫。它的特征是表面開(kāi)裂，走向縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有一定的規(guī)律，形似龜紋，縫寬和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似。

（5）溫度應(yīng)力裂縫

這主要是因晝夜溫差太大，而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，由于沒(méi)有設(shè)置伸縮縫和對(duì)混凝土面板進(jìn)行及時(shí)切割，而造成面板拉裂。因?yàn)榛炷敛牧蠈?duì)溫度的變比而引起的伸縮量約為每度0.01mm，當(dāng)累計(jì)長(zhǎng)度內(nèi)溫度應(yīng)為超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生裂縫。

（6）反射裂縫

由于基層的裂縫沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)處理，而反射到面層，使面層斷裂。

（7）材料不良裂縫

① 水泥安定性不良引起的裂縫

② 因拌和物溫度過(guò)高，而出現(xiàn)“假凝”現(xiàn)象，并使混凝土板塊斷裂

③ 水及砂中有害雜質(zhì)對(duì)水泥混凝土有腐蝕作用

1.1.2 掉角

通常由于脹、縮縫或施工縫填料選擇不當(dāng)，或者填縫料失效，造成路表水沿縫隙不滲，尤其是當(dāng)板下基層排水不暢，或基層材料細(xì)料過(guò)多，基層材料耐沖刷性較差時(shí)，在車(chē)輛荷載反復(fù)作用下，真空吸力就會(huì)使扳角處產(chǎn)生唧泥，板下被沖刷掏空，造成板角應(yīng)力集中，從而導(dǎo)致路面板出現(xiàn)掉角。

1.1.3 交叉裂縫和破碎板

交叉裂縫和破碎板是水泥混凝土路面的一種嚴(yán)重破壞形式，對(duì)行車(chē)的安全和舒適性產(chǎn)生較大的影響，公路運(yùn)輸超載嚴(yán)重，路面板厚度不足或強(qiáng)度偏低，板底脫空基層松散或強(qiáng)度不夠，土基的不均勻沉降地下水位過(guò)高路基液化等都可能會(huì)導(dǎo)致路面板出現(xiàn)交叉裂縫或破碎板。

1.1.4 孔洞

混凝土路面表面呈現(xiàn)破損和孔洞，主要原因是施工質(zhì)量差，或混凝土材料中夾帶朽木紙張和泥塊樹(shù)葉等雜物，還有春季施工，水中夾帶冰塊造成的。

1.1.5 磨耗層局部脫落

磨耗層局部脫落，出現(xiàn)露骨麻面現(xiàn)象，其原因：①行駛在路面上的某種車(chē)輛機(jī)械的金屬硬輪、硬石子等撞擊，摩擦路面而形成破損；②施工中，因緩凝劑級(jí)配不合理或指標(biāo)不穩(wěn)定，造成成型時(shí)間超過(guò)了初凝時(shí)間，造成面層強(qiáng)度損失；③在施工中，振搗過(guò)后混凝土板厚不夠，為了省事，只拌砂漿找平，或用推搟的方法找平，從而形成一層砂漿層。這樣不僅造成表面水灰比不均勻，出現(xiàn)網(wǎng)裂，在車(chē)輪反復(fù)作用下，甚至出現(xiàn)脫皮，露骨，如果水泥穩(wěn)定性能差一些，就很容易出現(xiàn)麻面現(xiàn)象。

1.1.6 表面壓紋不均勻

由于路面施工平整度及壓紋時(shí)間掌握不好等原因，導(dǎo)致壓紋深度不均勻。

1.2 接縫破損原因

接縫是水泥混凝土路面的薄弱環(huán)節(jié)，接縫病害，損壞的形態(tài)和影響范圍主要包括：接縫擠碎，拱起，唧泥和板底脫空，錯(cuò)臺(tái)、填縫料喪失和脫落等幾種病害。

（1）接縫擠碎

接縫擠碎是指鄰近接縫或裂縫約50cm寬度范圍內(nèi)，出現(xiàn)未擴(kuò)展整個(gè)板厚的裂縫或者混凝土分裂碎塊。接縫擠碎主要是由于接縫施工不當(dāng)（包括縫板不垂直上寬下窄，傳力桿，拉桿設(shè)置不當(dāng)?shù)龋?，或者因填縫料剝落，擠出，老化，接縫被硬石子阻塞，接縫處兩端混凝土強(qiáng)度不一致，由于傳力桿的作用，同樣會(huì)造成混凝土板破碎現(xiàn)象.

（2）拱起

混凝土板脹縫間距較長(zhǎng)，頭一至二年混凝土板在伸脹時(shí)還不明顯。收縮時(shí)，因接縫填縫料失效，板縫就會(huì)掉進(jìn)土或石子，加上養(yǎng)護(hù)不及時(shí)清掃。個(gè)別脹縫拱起，落下后因板折斷，重疊后有17cm之多。大部分混凝土路面的拱起病害，都在使用六年以后。

（3）唧泥和板底脫空

唧泥和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。接縫填縫料失效，基層材料不耐沖刷，接縫傳荷能力差和重載反復(fù)作用是引起唧泥的主要原因。

（4）錯(cuò)臺(tái)

錯(cuò)臺(tái)產(chǎn)生的原因較多，主要是：①當(dāng)脹縫下部接縫板與上部縫隙未能對(duì)齊，或賬縫不垂直，則縫旁兩板在伸脹擠壓過(guò)程中會(huì)上下錯(cuò)動(dòng)而形成錯(cuò)臺(tái)；②由于水的滲入使基層軟化；③傳力桿放置不合理，使傳力效果降低，都會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)的產(chǎn)生；④當(dāng)交通量或基層承載力在橫向各幅上分布不均勻，各幅的沉降不一致，或路基填料土質(zhì)不均勻，地下水位高，碾壓不密實(shí)，這三種情況結(jié)合在一起，冬季產(chǎn)生不均勻凍脹，縱縫也產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

（5）填逢料喪失和脫落

在板縫填縫料失效和車(chē)輪行走振動(dòng)的作用下，填縫會(huì)被擠出而被車(chē)輪帶走。

2結(jié)論

水泥混凝土路面的病害，形成的原因很多，但主要是路基、基層強(qiáng)度不均勻，接縫料失效，不按規(guī)范施工，養(yǎng)護(hù)管理不善造成的。因?yàn)樗嗷炷谅访嬉淮涡酝顿Y大，出現(xiàn)病害不好修復(fù)，所以從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理，一定要對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)認(rèn)真負(fù)責(zé)，不然都有可能給混凝土路面造成不良后果。

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