水泥混凝土路面病害原因分析及防治措施

孙铁枫,曲 华

(1.黑龙江省哈同公路公司;2.黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司)

1 病害类型及产生原因分析

1.1 表面裂缝

(1)水泥的品质及用量。水泥的安定性不良,用量过大,板块容易产生龟裂和收缩裂缝。(2)板块的切缝时间和切缝深度。板块切缝过早会出现啃边,切缝过迟则产生收缩裂缝,切缝过浅,会在其他部位出现断板。(3)混凝土的碳化收缩也会引起混凝土表面龟裂。当混凝土的水泥用量较低、水灰比较大时,空气中的 CO2易渗透到混凝土内,与其中的碱性物质发生化学反应后生成碳酸盐和水,混凝土的碳化反应在空气相对湿度为 30%～50%的情况下最激烈。碳化引起的收缩仅限于混凝土路面的表层,只产生混凝土的表面裂缝。

1.2 贯通裂缝

(1)横向和斜向裂缝。

①水泥混凝土的粗骨料品质不良、水灰比不当或配合比不合理,使路面在使用初期产生干缩裂缝,引起横向或斜向开裂。②接缝施工不良如天气突变引起施工缝制作不当,缩缝切割不及时或切割深度不足,传力杆或拉力杆施工不良等因素。③横向接缝距离太大或横向错开及相邻板横向裂缝延长和荷载的重复作用。

(2)纵向裂缝。

①基础的原因。基础不均匀支承或支承力不足及路基冻胀沉陷,在荷载的重复作用及超载与偏载作用下,使混凝土板产生纵向开裂。②旧路改建拓宽路基时,由于路基处理不当,压实度不够,造成新老路基的密实度不同,从而新路基出现沉降,混凝土板下沿纵向出现脱空。在车轮荷载作用下,使混凝土板发生纵向断裂。

(3)交叉裂缝和破碎板(网裂)。

①水泥混凝土强度不足,在轮载和温度作用下会出现交叉裂缝。②路基和基层的强度与水稳性差,施工时接缝灌缝不能满足要求,一旦受到水的浸入,将会发生不均匀沉陷,在车轮荷载作用下,混凝土板块出现交叉裂缝。③水泥的水化反应和碱骨料反应。④路基或基层的冻胀与翻浆,引起基础不均匀支承,使路面板开裂,发展成为破碎板。

1.3 断碎类

(1)断板。其产生原因可归结为切缝不及时及切缝间距过大,在高温条件下施工的混凝土板的收缩和翘曲应力大于板块某局部的初期极限抗拉强度时产生裂缝而断板;施工中基层的平整度、高程控制不严、立模板时破坏了基层等,造成板的厚度不等,强度不均,在薄弱断面产生断板;开放交通过早,使板块产生早期裂缝,留下后期断板引患;施工中浇水养生跟不上,造成收缩裂缝,严重时发生断板;气候影响。

(2)碎裂(结构性破坏)。其产生原因同前述破碎板(网裂)。

1.4 变形类

(1)唧泥、脱空、错台。错台一般伴随着唧泥和脱空发生。唧泥、脱空、错台的产生原因可归结为接缝填缝料失败;基层材料水稳性不良,不耐冲刺;接缝传荷能力差,如传力杆失效、基础不均匀支承和重复荷载作用、超载、偏载。

(2)拱起(结构性破坏)。拱起是季节性冻土地区混凝土路面典型破坏之一。产生原因可归结为膨胀缝间距过长以及横向接缝或裂缝处,板块的温度膨胀受阻。

(3)凸型竖曲线的影响。凸型竖曲线两边的混凝土板可当作具有传递荷载能力的刚体,在温度作用下板块产生胀缩现象,同时产生胀缩应力。在垂直方向上由于温度的影响不能保持平衡,反而有一垂直向上的合力,这个合力是造成水泥混凝土路面在凸型竖曲线峰顶向上拱起的原因。

(4)沉陷。其产生原因可归结为路基土的固结沉降;路基及基层的压实不够;路基土融沉。例如在桥涵构造物附近或路基加宽部分,由于路基土的工后固结沉降及压实不够,使路面发生沉陷。

1.5 接缝损坏类

(1)接缝破裂。其产生原因是接缝施工不当;拉杆或传动杆设置不当;缝隙内进入不可压缩材料或者缩缝施工不当,重载的反复作用。

(2)填缝料损坏。其主要原因是填缝料的质量差;缝料施工、养护的措施不当;由于填料脆裂、老化、挤出与板块脱离造成,质量较差的填缝骨料,短时间内就会发生损坏现象。

(3)接缝张开。其主要原因是杆设置不当或没有设置;板块在纵、横坡度上,在荷载作用下,当板块与基层之间摩阻力小于板块的下滑力时,接缝张开。

2 水泥混凝土路面防治措施

2.1 加强经常性养护工作

(1)保持路面清洁是平时养护的一项重要任务。它不仅保证了路况的美观,而且也是保证路况完好、行车安全的一件大事,必须认真对待,做到“勤巡视、勤打扫”。

(2)保持路面、路基的排水通畅。加强路面排水系统的养护,保持排水系统功能也是平时养护的一件大事,做好了就能保证路表水迅速排离路面。为防止路肩积水,对高于路肩设计标高的土壤或路肩上的杂草应经常铲除。同时,为迅速将水排离道路,应加强路基急流槽,路侧纵横向排水沟的疏通养护,重视这些平时养护工作,就能保持路面路基的排水通畅。

2.2 做好及时维修养护是对路基、路面的正常护理

(1)板面起皮、剥落、麻面、露骨、坑槽、孔洞等表面损坏病害,严重影响行车安全,削弱路面板截面,在汽车荷载反复作用下,容易引起严重的断裂或断板;若没有处理,会迅速扩大病害范围,必须及时进行路面的表面维修及填补维修。

(2)接缝是路面使用质量的薄弱环节。接缝中的填缝料应根据季节进行整修。在冬季要及时填缝,填缝前要清除已老化的填缝料和缝内杂物,通常使用聚氯乙烯胶泥或沥青橡胶填缝,填缝要饱满;在夏季要及时铲除被挤出的多余填缝料。维修中要求填缝料与路面齐平,表面平顺,行车舒适。对接缝破裂情况,应及时清除破碎部分,进行维修。

(3)对唧泥、脱空等病害,应使用细颗粒砂浆封底,以防止基层表面的冲刷及混凝土板的破碎。经验表明,砂浆应灌满所有空隙,否则,混凝土板只放置在支承层的几个点上时,灌浆后不久,将会产生裂缝。

(4)对于贯通裂缝、断板、碎裂、拱起、沉陷等结构性破坏,应及时清除破碎部分,进行维修。

[1] 崔克文.水泥混凝土路面破损修复试验研究[J].山西建筑, 2005,31(1):147-148.

[2] 张新平.水泥混凝土路面破坏原因及防治措施[J].山西建筑,2005,31(1):132-133.