论公路水泥混凝土路面水损害

李汇玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

论公路水泥混凝土路面水损害

李汇玖

(安徽省池州市公路局,安徽池州 247100)

水泥混凝土路面早期病害是水损害,其原因归结起来为上层(面层)漏水,基层不透水(存水),加上车辆荷载超载严重,粗、细集料质量较差,冻融循环,从而形成水损害。本文结合工程实践,探讨新建路面与旧水泥混凝土路面水损害的预防及防治技术,确保水泥混凝土路面的使用寿命。

水泥混凝土路面;水损害预防;处理措施

水泥混凝土路面具有强度高、经久耐用、施工容易、养护费用低等优点。它既可以用于高等级公路,也可用于低等级公路,而且在我省大规模进行的农村公路建设中也得到普遍应用。这主要因为我省水泥工业较为发达,水泥产量大,质量好;另一方面,水泥混凝土路面施工对机械设备的要求并不高,远比沥青混凝土路面摊铺设备要求低、造价较低,一般施工企业都能承担。然而,我省水泥混凝土路面使用状况,仍存在许多问题。如原有设计理论不完善、施工经验不足及养护不重视,使许多水泥混凝土路面出现了结构性的损坏,或表现为功能性的缺陷,出现了早期病害等问题,严重影响公路使用质量与寿命。

科学地进行水泥混凝土路面调查与分析,对旧水泥混凝土路面防治方案的制定与实施,具有重要意义。为获取较详细的分析资料,可对现有水泥混凝土路面设计、施工、养护及使用状况、路面结构、路面破损状况、排水状况、施工资料、养护资料及交通状况等几个方面进行全面的调查。通过对水泥混凝土路面损坏状况的调查分析发现,造成水泥混凝土路面早期病害的重要因素之一是水损害。本文重点分析新建公路与已有道路的水泥混凝土路面水侵害问题的工程应对措施。

1 水泥混凝土路面水损害预防

1.1 防水

地下水的危害影响己得到充分证明,一般公路设计者对拦截地下水给予了高度重视。然而,防止密封路表面的雨水和融雪渗入却很少注意。所以,常有大量水分进入路面结构。

(1)提高混凝土面板的抗渗性。混凝土的抗渗性主要与混凝土的密实度(孔隙率)及孔隙结构特征有关。提高混凝土抗渗性的措施:①采用减水剂降低水灰比,减少混凝土内部的毛细管通道;②掺入引气剂生成的微小气泡中断混凝土毛细管渗水通道;③防止由于离析泌水而在混凝土内形成空隙;④加强养护及防止出现施工缺陷等。

(2)设置路表排水设施。设置路表排水设施可将表面的大气降水迅速排泄出去,减少大气降水在路表面的停留时间,可使渗入路面的表面水降至最小程度。所以,在道路所有横断面上都设置横坡。除在超高曲线向内侧流动之外,通常双车道公路各车道向不同方向设横坡。为了易于驾驶,在有分隔带的每半边路幅单独设置坡度,通常是外侧边缘低于内侧边缘。

(3)在水文地质条件不良路段,为拦截地下水,滞水或泉水进入路面结构,或者排除因负温差作用而积聚在路基上层的自由水,可直接在路基顶面设置透水性排水垫层,并酌情配置纵向集水沟、排水管和出水管等。

(4)排水垫层选用开级配集料(砂或砂砾石),其级配应满足排水和反滤的要求:①排水垫层集料在通过率为15%时的粒径应不小于路基土在通过率为15%时粒径的5倍。②排水垫层集料在通过率为15%时的粒径应不大于路基土在通过率为85%时粒径的5倍。③排水垫层集料在通过率为50%时的粒径应不大于路基土在通过率为50%时粒径的25倍。④排水垫层集料的不均匀系数(通过率为60%粒径与通过率为10%粒径的比值)不大于20。

1.2 排除积水

在水泥混凝土路面使用过程中,由于各种原因,路面不可避免要产生一些裂缝,地表水将沿裂缝或接缝渗入水泥混凝土路面结构内,而且水量相当大,在混凝土路面结构内设置内部排水系统,可以及时排出渗入水,减少渗入水对基层的冲刷作用,从而降低唧泥、错台和板底脱空等病害出现的可能性和程度。为此,必须加强路面结构研究:①加强对PCC+AC面层的研究;②加强对RCCP+AC及RCCP+半刚性面层的研究;③加强土工合成材料在PCC+AC及RCCP+AC或RCCP+半刚性面层材料的研究及结构层问粘结性,抗剪性能力的研究;④加强对沥青滑动封闭层技术的应用研究;⑤加强水泥混凝土增塑性研究。

2 旧混凝土路面水损害防治措施

在进行水泥混凝土路面水损害处治之前,进行旧路损坏状况的调查和评定,有利于正确分析旧混凝土路面损坏原因,以及正确估计其结构状况和承载能力,以便有针对性地提出有效的处理措施。

2.1 旧混凝土路面评定指标及评定标准

由于水泥混凝土路面发生水损害的具体表现形式为卿泥、错台和板底脱空,以及由此而引起的面板断裂,而且断板率和平均错台量是决策加铺层结构形式及厚度设计主要因素。接缝传荷系数反映接缝边缘处相邻板传荷能力,是选择加铺层形式和采取反射裂缝防治措施的重要参考依据。因此,我国《公路水泥混凝土路面设计规范》(J TG D40-2002)选用了与改建对策密切相关的断板率、平均错台量、接缝传荷能力等针对性强的指标,分为优良、中、次、差4级,如表1、表2所示。

表1 路面损坏状况分级标准

表2 接缝传荷能力分级标准

2.2 评定方法

(1)断板率的调查和计算:按《公路水泥混凝土养护技术规范》(J TJ073.1)的规定进行。

(2)错台调查,可采用错台仪或其它方法量测接缝两侧板边的高程差,测点的位置在错台严重车道右侧边缘内300mm处,调查路段内各条接缝高程差的平均值表示该路段的平均错台量。

(3)接缝传荷能力的调查:采用落锤式弯沉仪,也可采用梁式弯沉仪,其支点不得落在弯沉盆内,试验荷载应接近标准轴载的一侧轮载(50 kN)。将荷载施加在邻近接缝的路表面,实测接缝两侧边缘弯沉值。按式(1)计算接缝的传荷系数

式中:Kj为接缝传荷系数;Wu为未受荷板接缝边缘处的弯沉值;W1为受荷板接缝边缘处的弯沉值。

(4)板底脱空调查。根据面层板角隅处的多级荷载弯沉测试结果,并综合考虑卿泥和错台发展程度对接缝传荷能力进行判别。

2.3 水损害处治

沿接缝、裂缝渗入路面结构内的自由水是造成混凝土路面水损害的主要原因,因此,对于旧路面结构内部排水不良路段,增设边缘纵向排水系统,将旧混凝土面层一基层路肩界面处积滞的自由水排离路面结构,并修复原有路基路面排水设施,可以有效消除混凝土路面水损害,并保证加铺层使用寿命。

3 结束语

新建路面与旧水泥混凝土路面的水损害问题是影响路面使用寿命的重要因素,为提高路面使用期限,降低公路建设成本,应及时调查评价水泥混凝土路面的状况,并实施必要的维护和防治。为防止新建水泥混凝土路面发生水损害,应从路基路面防水、隔水、排除积水等方面积极采取应对措施,防患于未然。对于原有水泥混凝土路面应进行路面现状评价,根据评价指标体系对路面的损坏程度进行分级,因地制宜地进行水损害的工程处治。

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[4] 高速公路丛书编委会.高速公路路面设计与施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

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责任编辑:文 月

U416.216

A

1671-8275(2010)03-0020-02

2009-07-28

李汇玖(1951-),男,安徽贵池人,池州市公路局工程师。研究方向:路桥施工与管理。