水泥混凝土路面斷板產(chǎn)生的原因及防治措施

賈耀賢

摘要：隨著公路建設(shè)事業(yè)的逐步發(fā)展，近些年來，高等級公路修建里程越來越長，其中，水泥混凝土路面和瀝青路面成為主要結(jié)構(gòu)形式。但是，在施工過程中，混凝土斷板等技術(shù)問題時有發(fā)生。本文以高速公路的施工實(shí)踐和調(diào)查發(fā)現(xiàn)的情況分析闡述了水泥混凝土路面斷板的產(chǎn)生原因以及它的危害和防治處理措施。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土 路面 斷板 原因 預(yù)防 處治

0 引言

起初修建混凝土道路被認(rèn)為是解決大交通、重噸位的問題。但是由于在設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)、管理等方面存在各種原因，造成修建的混凝土道路沒有達(dá)到預(yù)期的效果，并且出現(xiàn)了一些道路病害，進(jìn)一步使得公路進(jìn)入了破損階段，縮短了道路的使用期限。

1 水泥混凝土斷板及危害

對于水泥混凝土路面，在施工養(yǎng)生期或者使用過程中，在沒有切縫的位置出現(xiàn)新的裂縫，進(jìn)而使得混凝土板塊出現(xiàn)斷裂，進(jìn)一步出現(xiàn)兩塊或更多數(shù)量的板塊，并且板塊不規(guī)則，這種現(xiàn)象被稱為水泥混凝土斷板。水泥混凝土路面的使用年限受到斷板的直接影響，對于水泥混凝土路面來說，斷板是主要病害之一，在施工過程中，需要采取各種措施避免斷板的出現(xiàn)。對于水泥混凝土路面來說，通常情況下，路面發(fā)生破壞是從裂縫開始的，在超載車輛的重復(fù)作用下，隨著服役時間的增加，破壞的路面會逐漸擴(kuò)大和發(fā)展，甚至破壞整個板體。

2 產(chǎn)生水泥混凝土路面斷板的原因

造成水泥混凝土路面產(chǎn)生斷板的原因多種多樣，歸納起來主要有：①板塊尺寸過大，導(dǎo)致溫度翹曲應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度引發(fā)橫向裂縫；②混凝土初期收縮受阻，導(dǎo)致拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，進(jìn)而造成橫向裂縫；③車輛荷載的重復(fù)作用，荷載應(yīng)力超過混凝土的疲勞強(qiáng)度，造成縱向或橫向裂縫；④地基的不均勻沉降，以及地基受侵蝕出現(xiàn)脫空板底，造成應(yīng)力增加引發(fā)縱向、橫向或角隅的斷裂。

2.1 路面的原材料不合格

2.1.1 水泥安全性差，強(qiáng)度不足。水泥的水化熱高、收縮大，易導(dǎo)致開裂?；炷恋某跗趶?qiáng)度受到水泥強(qiáng)度不足的影響，在一定程度上大大增加了開裂斷板的機(jī)率。

2.1.2 砂、碎石等集料的含泥量及有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)。在砂、碎石等集料中，因集料中的含泥量，以及有機(jī)質(zhì)含量超過規(guī)范要求，導(dǎo)致界面出現(xiàn)缺陷，產(chǎn)生開裂。水泥石與骨料之間粘結(jié)不良，是造成初期開裂的薄弱部位。

2.2 基層標(biāo)高不平整基層與混凝土界面的摩阻力，因基層不平整進(jìn)而大大增加，在路面比較薄弱的部位容易出現(xiàn)開裂；基層標(biāo)高失控導(dǎo)致路面厚度變得不一致，導(dǎo)致承受拉應(yīng)力過大進(jìn)而出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象；基層受到松散材料的影響，造成標(biāo)高失控或不平整時，基層由于吸收了上層混凝土拌和物的水分或砂漿中的水分，進(jìn)而造成下部的混凝土變得疏松，進(jìn)而降低了其強(qiáng)度。

2.3 混凝土配合比不當(dāng)

①單位水泥用量偏大：在拌合混凝土的過程中，對于混凝土來說，水泥石的作用就是引起混凝土的收縮。但是，在拌合時如果水泥的使用量比較大，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土的收縮也會較大。②水灰比偏大：水泥初期骨料表面的水膜厚度因水灰比偏大而增大，在一定程度上，影響混凝土的強(qiáng)度；骨料經(jīng)過日光爆曬后變得過干，進(jìn)而吸收拌和料中一定的水分，在一定程度上影響水灰比的準(zhǔn)確性和混凝土的強(qiáng)度；尤其是在施工過程中，沒有對集料的含水量進(jìn)行測定，進(jìn)而對用水量作出及時調(diào)整，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)確，配合比的準(zhǔn)確性和初期強(qiáng)度受到影響。

2.4 施工工藝不符合相應(yīng)的規(guī)范要求

拌和混凝土的過程中，因水泥或者集料的溫度偏高，混凝土的收縮因水泥的水化熱溫差而加大，進(jìn)一步造成開裂；攪拌不充分以及振搗不到位，造成早期開裂斷板；澆筑混凝土出現(xiàn)間斷，不及時切縫和養(yǎng)生、養(yǎng)護(hù)方法不科學(xué)、施工車輛在路面上過早通行、設(shè)置安裝傳力桿不當(dāng)?shù)榷加锌赡茉斐蓴喟濉?/p>

2.5 設(shè)計水泥混凝土路面不科學(xué)

路面厚度過小、構(gòu)成混凝土的原材料配合比不科學(xué)、板塊尺寸不當(dāng)?shù)榷既菀自斐蓴喟彘_裂。

2.6 車輛超重

在使用期，車輛超重是造成水泥混凝土路面開裂斷板的主要原因。

2.7 路基不均勻沉降造成斷板

在填挖相交斷面處、新老路基交接處、軟弱地基等位置的路基不均勻沉降進(jìn)而發(fā)生斷板。

另外，基層施工質(zhì)量比較劣，以及基層失穩(wěn)，混凝土強(qiáng)度不均勻，都容易造成凝土面板出現(xiàn)斷裂。面層因基層發(fā)生唧泥進(jìn)而出現(xiàn)斷裂；路面因路基及基層排水不暢進(jìn)而產(chǎn)生不規(guī)則斷裂，其中初期表現(xiàn)為微裂；隨著時間的延長，擴(kuò)展的縫會導(dǎo)致面板出現(xiàn)斷裂。

3 防治水泥混凝土路面斷（碎）板

3.1 設(shè)計混凝土配合化

①確保混凝土強(qiáng)度、工作性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵就是對設(shè)計混凝土的配比。由于抗彎拉強(qiáng)度不足導(dǎo)致水泥混凝土路面發(fā)生斷裂，水灰比、單位水泥用量、粗集料的粒徑和粒型、水泥品種、性能等因素是設(shè)計混凝土配合比時需要注意的內(nèi)容。另外，混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度也受到施工作業(yè)人員素質(zhì)和管理水平的影響。②選用強(qiáng)度高、干縮小、耐磨性強(qiáng)和抗凍性能好的水泥。③使用粒徑較小的粗集料。

3.2 施工方面

①對集料的含泥量進(jìn)行嚴(yán)格控制?；炷量箯澙瓘?qiáng)度受到集料中的土、泥含量的影響比較大，并且，在一定程度上增大了路面塑性收縮開裂的幾率和干縮變形量。按照現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)：砂的泥土含量不大于3%，粗集料泥土含量不大于1%，但是，在實(shí)際的施工過程中集料的含泥量都超過相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)?？刂萍系暮嗤亮浚篴確保砂石料的質(zhì)量，不合格材料不能進(jìn)入現(xiàn)場；b全部過篩（8mm）使用，按照要求徹底篩除砂中的土、石塊，確保工程用砂的質(zhì)量。②混凝土拌合料的水灰比、集漿比和砂率要嚴(yán)格控制。混凝土拌合物的水灰比如果波動性比較大，在攤鋪過程中，沒有進(jìn)行均勻處理，造成板塊之間的水灰比存在差異。由于凝固收縮率和受熱膨脹率不同導(dǎo)致交叉結(jié)合部出現(xiàn)裂縫和斷板。在混凝土拌合物中，通過水泥漿填充集料間的空隙，對集料進(jìn)行包裹，降低集料間的摩阻力，確保拌合物的流動性。③檢驗基層的質(zhì)量。在施工過程中，確保基層穩(wěn)定、密實(shí)、平整、光滑，在設(shè)計要求內(nèi)嚴(yán)格控制基層標(biāo)高。④在澆筑混凝土的過程中，通過采用高頻振搗棒進(jìn)行振搗。同時，降低溫差效應(yīng)，避開高溫時段。澆筑完畢后采取遮陽、灑水、薄膜養(yǎng)護(hù)等措施。⑤為了避免混凝土路面板因溫度變化造成的收縮和膨脹，當(dāng)混凝土板凝結(jié)硬化后及時進(jìn)行切縫處理，縮縫間距控制在4m-6m。⑥控制路面平整度。控制路面平整度時，需要注意：a根據(jù)設(shè)計標(biāo)高兩頭拉線控制立模，且支護(hù)牢固，將相鄰模板的高差控制在1cm。b通過采用三軸整平機(jī)對平板式振搗器振搗完成的路面進(jìn)行整平處理，并且對缺料的位置進(jìn)行補(bǔ)料，通過三軸整平機(jī)經(jīng)過4-6遍反復(fù)整平，面板的平整度基本滿足要求。c通過采用鋁合金長直尺進(jìn)行人工精平處理，在兩側(cè)由工人將尺靠牢模板頂面進(jìn)行對拉，并沿模板緩慢前行，經(jīng)過精平處理，面板平整度控制在2mm以內(nèi)。

4 維護(hù)和養(yǎng)護(hù)混凝土路面板

4.1 維護(hù)混凝土路面接縫料脫落

由于交通量大，且使用年限較長，板與板間的接縫料脫落嚴(yán)重，進(jìn)行日常維護(hù)?？s縫間的填料和其他雜物首先用細(xì)鋼釬或小扁鏟清除，對縫壁用鋼絲刷進(jìn)行清理，通過吹風(fēng)器吹干凈縫內(nèi)的灰土，對縫壁用稀釋瀝青進(jìn)行涂刷，對填縫用培植好的接縫料進(jìn)行處理。用于填縫的材料，大多使用聚氨酯或瀝青膠泥。

4.2 非擴(kuò)散裂縫斷板的修補(bǔ)方法

對于裂縫寬度小于3mm的非擴(kuò)散裂縫的斷板進(jìn)行修補(bǔ)，易采用直接灌入粘合劑的方式進(jìn)行處理，處理方式與接縫料脫落的處理方式相同。

4.3 修補(bǔ)中等斷裂的斷板

先用切割機(jī)對裂縫較寬的路面進(jìn)行切割處理，并且在裂縫兩側(cè)至少20cm的寬度進(jìn)行放樣，全部切除縫邊緣有損壞的混凝土，縫邊切除后保持整齊、規(guī)范，根據(jù)劃線的范圍開挖板厚2/3的凹槽，確保槽與路中線彼此垂直，并進(jìn)（上接第120頁）行刷洗，重新澆筑混凝土，保證混凝土的強(qiáng)度與原路面相同強(qiáng)度等級相同。

4.4 路面嚴(yán)重破碎的修補(bǔ)方法

嚴(yán)重破碎的維修，當(dāng)路面破碎比較嚴(yán)重時，需要鑿除整塊板，基層治好后，對混凝土板塊進(jìn)行重新澆筑。

4.5 板角斷裂的修補(bǔ)

可采用中等斷板的修補(bǔ)方法。面積小，修補(bǔ)效果不理想等容易造成板角斷裂，通過擴(kuò)大修補(bǔ)面積，將其切成長方形或方形進(jìn)行處理。

4.6 維修脫空

通過向板下空隙注漿的辦法恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)的支撐，對結(jié)構(gòu)的整體性進(jìn)行恢復(fù)，在一定程度上減少板角彎現(xiàn)，預(yù)防未來發(fā)生唧泥及錯臺和板斷裂的可能。

5 結(jié)束語

綜上所述，前期進(jìn)行合理設(shè)計，中期使用先進(jìn)工藝和設(shè)備，并進(jìn)行嚴(yán)格管理、精心施工，后期嚴(yán)格控制超重車輛的行駛，及時養(yǎng)護(hù)出現(xiàn)病害的部位，混凝土路面的斷板病害是完全可以減少和避免的。

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