农村公路水泥混凝土路面病害产生原因及防治

马德兆

随着农村公路建设日益蓬勃发展,水泥混凝土路面在农村公路建设中得到了广泛的应用,“修好农村路,服务城镇化,让农民兄弟走上油路水泥路”是我们国家近年来提出的一项深入民心的号召,是我国农村公路的建设目标,为响应此号召,2003年以来,我省加大了农村公路建设投入,调动了广大农民自觉修路的积极性,大大加快了农村“村村通”工程的进程,但针对农村公路中水泥混凝土路面由于其具有养护管理难度大,设计粗糙和施工过程中人员专业素质低等方面特殊性,会造成完工后的路面出现各种各样问题,现结合我在工程实践中的一些体会,浅谈一下农村水泥混凝土路面存在的一些问题和防治措施。

1 存在问题的产生原因及防治措施

1.1 水泥混凝土路面断板的产生原因及防治措施

1.1.1 断板产生原因

1)原材料不合格。a.水泥的安定性差,强度不足。水泥中的游离氧化钙在凝结过程中水化很慢,水泥凝结硬化后还在继续水化作用,当游离的氧化钙超过一定限量时,就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降,水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度,使开裂断板几率大大增加。水泥的水化热高,收缩大也易导致开裂。b.集料(砂、碎石等)含泥量及有机质含量超标。2)混凝土配合比不当。a.单位水泥用量偏大,水灰比偏大。b.施工中各种原材料计量不准确,混凝土产生碱或抗冻融性差等耐久性问题。3)施工工艺不当。a.搅拌不足或过分,振捣不密实,形成混凝土强度不足或不均匀,易导致早期开裂或断板。b.养生不及时或养护不当。c.切缝不及时,切缝时或切缝深度不足,造成混凝土内应力集中,在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。4)混凝土的自身收缩(包括干收缩和温度收缩)及其与基层的强大摩阻力(包括静摩擦力和层间粘性剪应力)导致初期微裂的扩展和基层反射裂缝发展。5)路面是受到底部基层摩阻力约束的大平面薄壁结构,其各种应力和环境引发的翘曲应力带来的应变,受到基层摩阻力约束后,约束应变造成的拉应力经常超过混凝土的极限抗拉强度而导致断裂破坏。基层与面板之间嵌锁的越牢固,约束力越强,前期的断板就产生的越多。

1.1.2 防治措施

1)绝对保证原材料的合格。a.对于安全性差,游离氧化钙超标及强度不足的水泥禁止使用,尽量采用发热量小,收缩的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。b.严格控制集料中的含泥土(石粉)量,级配应符合配合比要求。2)严格控制混凝土配合比。a.按试验配合比准确配料,单位水泥用量要精确,控制适宜的用水量,保持水灰比的准确。b.使用具有自动计量装置的强制性设备,以保证混合料的配合比要求和良好的工作性。3)施工工艺的控制。a.混凝土的拌合时间要根据机械性能准确掌握,最长拌合时间不应超过最短拌合时间的3倍,振捣均匀密实,避免漏振或过振现象发生。b.加强混凝土面板的养生。采用覆盖养生,保证混凝土面板表面湿润。c.及时切缝,根据施工现场气温及水泥品种试验确定最早切缝时间,一般应采用多台切缝机同时作业,以保证切缝及时。切缝深度为混凝土板厚的1/4～1/3,不宜切缝太浅(＜1/4)或太深(＞1/3),剩余断面部分能吸收由于高温产生的内应力。4)认真控制混凝土拌合料的水灰比,集浆比和砂率。水泥浆在混凝土拌合物中除赶走集料间的空隙外,还包裹集料的表面以减少集料颗粒间的摩阻力,使混凝土拌合物具有一定的流动性。如果集浆比过小,则集料的含水量相对减少,就会出现流浆现象,使混凝土拌合物粘聚性和保水性变差,同时降低混凝土的强度和耐久性,砂率的变化可导致集料空隙率和总表面积有变化,影响混凝土的工作性,所以在施工中控制好混凝土的水灰比,集浆比和砂率就会提高混凝土拌合料的技术特性,从而降低混凝土板的断板率。5)重视基层的质量检验。水稳碎石基层应稳定、密实、平整光滑,为减小混凝土板与基层间的摩阻力,现场采取在基层表面适时洒布乳化沥青透层油的措施,以提供混凝土板温变化时的合理滑动减小温度应力,严格控制基层标高在设计要求内,避免由于混凝土板厚度不均匀产生的应力集中,导致在行车荷载作用下相对较薄部分产生断裂,在浇筑混凝土前,洒水湿润基层工作面,防止基层干燥吸湿而增强混凝土的塑性收缩。

1.2 水泥混凝土路面表面破损产生原因及防治措施

1.2.1 表面破损产生原因

水泥混凝土路面表面破损包括:表面蜂窝,麻面,松散脱皮,坑洞等。1)表面蜂窝,麻面产生原因:表面蜂窝,主要是因为施工人员在施工中责任心不强,振捣不到位所致。表面麻面主要原因是水泥混凝土表面出现缓凝现象,可能是由于使用了不合格的脱模剂或脱模剂使用不当造成的。当脱模剂用量过大时,既浪费又会引起混凝土表面缓解还会污染已经浇筑好的路面。2)表面松散脱皮,坑洞产生原因:松散脱皮主要是由于施工时水泥混凝土强度不够所引起的,坑洞现象主要是由于施工时骨料里含有泥土块或树根等杂物渗杂在混凝土里面,振捣后附着在混凝土表面,通车后这些杂物脱掉,形成小坑槽,水分渗入坑槽并经过反复冻胀逐渐扩大而成。其次混凝土振捣不密有孔隙,杂物和水分进入孔洞,冻胀后松散并随时间发展也易形成坑洞。

1.2.2 防治措施

1)表面蜂窝,麻面防治措施。加强施工管理,施工时,振捣密实,使用适宜、适量的脱模剂就可以避免。修复这些缺陷时,为了获得可以接受的混凝土表面颜色,可通过试验,把水泥与灰色普通水泥按一定比例混在一起使用,砂子应选用筛除了粗颗粒的细砂,砂浆中要掺用聚合物(环氧树脂)用光滑的铁抹抹面,以获得光滑表面。2)表面松散脱皮,坑洞的防治措施。a.松散脱皮的防治,施工时严格按照配合比施工,以保证混凝土强度,处理这些缺陷按以下两种情况分别处理:连续路段长几十米或百米以上者,基层强度很好,采用复合路面,用沥青混凝土做封层;不连续或十几米以内的路段,把原板凿去一半左右新浇混凝土,并同时加入适量的减水剂和膨胀剂,减少新混凝土收缩,使其更好的与旧混凝土结合。b.坑洞的防治。施工时严格控制骨料有机质含量达标,剔除泥块,树根等杂物,振捣到位。处理坑洞时,把坑洞凿成深度不小于6 cm,回壁垂直的方形或长方形,四边与路中心线平等垂直,埋入间距2 cm梅花形的膨胀螺丝。四壁及底面清洗干净后,浇入掺减水剂和膨胀剂的混凝土,捣实抹面,成型后,四壁灌入防水剂即可。

1.2.3 公路管理养护不到位

1)开放交通过早,混凝土强度还没有达到设计强度,不足以承受行车荷载,路面很容易产生裂缝。所以要求在路面建成后加强管理,一定在混凝土强度达到设计强度后方可开放通车。2)农村因为是经济欠发达地区,养护资金匮乏,专业人员不足,养护机制短期内难以落实。另一方面,一些公路建成后交通量陡增,也会造成路面的早期破坏。这就要求建设者能预见到以上不利因素,加强养护管理。并在设计和施工中采取相应措施,以延长路面的维护养护周期,从而延长路面的使用寿命。

2 结语

农村水泥混凝土路面病害的成因,不仅与设计施工等路面形成前的环节有关,而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此要消灭这些通病,延长水泥混凝土路面的使用周期,提高投资效益,需要设计、施工、养护管理等各部门各负其责,分头把关,按照行业规范标准,结合工程实际,严格履行各自职能,就一定能建成一条条高质量的农村公路,方便人民群众的生产和生活。

[1] 鲁晋华.预防水泥混凝土路面断板的措施[J].山西建筑,2008,34(1):300-301.