淺談水泥混凝土路面破壞的原因及其防治措施

1、淺談水泥混凝土路面破壞的原因及其防治措施    摘要:梅州地區(qū)的道路大多采用水泥混凝土路面，但由于各種原因，水泥混凝土路面破壞較多，筆者憑借多年的施工經(jīng)驗(yàn)，而且多方進(jìn)行水泥混凝土路面破損的調(diào)查，對(duì)破壞原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，提出了相應(yīng)的防治措施。對(duì)改善混凝土路面的使用性能、延長(zhǎng)路面使用壽命、提高投資效益等有重要意義。 關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面;破壞原因;防治措施 道路交通與人們的工作、學(xué)習(xí)、生活以及政治、經(jīng)濟(jì)、商業(yè)、文化等活動(dòng)息息相關(guān)。目前我們梅州地區(qū)的道路大多采用水泥混凝土路面，水泥混凝土路面板裂縫是一種極易發(fā)生的病害，它可以造成板塊斷裂，地表水下滲，使路面

2、基層承載力降低，進(jìn)而引起混凝土面板破壞，直接影響水泥混凝土路面的使用效果和使用壽命，增加行車的不安全因素。混凝土路面破碎后，修復(fù)工作不但難度大、養(yǎng)生期長(zhǎng)、影響交通，而且維修費(fèi)用高，還會(huì)因處理不當(dāng)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)性破壞。 一、造成水泥混凝土路面破壞的原因 (一)、路基方面的原因 1路基填筑使用了不適宜的材料 公路路基施工規(guī)范規(guī)定，在通常情況下，不能被壓實(shí)到規(guī)定的密實(shí)度和不能形成穩(wěn)定填方的材料不能用于路基填筑。如沼澤土，淤泥、含有樹根、雜草和易腐朽物質(zhì)等材料;液限指數(shù)大于50%，塑限指數(shù)大于26%的材料;有機(jī)質(zhì)含量大于3%的材料;壓實(shí)含水量和最佳含水量之差大于2%的材料等等。由于施工單位在路基填筑材料方

3、面控制不嚴(yán)，使用了不適宜材料從而造成路基下沉或塌方，以致影響路面直到水泥混凝土板破壞。 2.高填方路堤未分層填筑、壓實(shí)。 高填方路堤應(yīng)分層填筑、分層壓實(shí)。一般分層填筑松鋪厚度不應(yīng)超過30cm，且壓實(shí)度達(dá)到規(guī)范要求時(shí)才可進(jìn)行下一道工序的施工。在路基施工時(shí)，施工單位往往搶進(jìn)度，沒有控制好分層填筑的松鋪厚度，壓實(shí)度未達(dá)到規(guī)范要求就進(jìn)行下一道工序的施工，從而造成路基沉陷，最終造成水泥混凝土路面板的破壞。 3.軟基處理不當(dāng) 在軟土地段路基填筑前，應(yīng)該首先探明地基承載力，然后采取合理的軟基處理方案和施工工藝。軟基處理方案一般有回填土方、石方、土石混合料或砂礫，袋裝砂井，塑料排水板，土工布，土工格柵或以上方

4、案兩種的組合等，但是施工時(shí)，往往是由于采取的軟基處理方案或施工工藝不合理或施工時(shí)未認(rèn)真按要求處理或處理不完善等，給路基的穩(wěn)定性造成了隱患，從而成形路基沉陷或滑移等，最終影響水泥混凝土路面板。 (二)、水泥的影響 1水泥的質(zhì)量影響 水泥質(zhì)量的高低直接影響著混疑土的強(qiáng)度。一般來說，水泥的質(zhì)量低，水泥的早期強(qiáng)度就差，水泥混凝土的早期裂縫就容易產(chǎn)生。 2水泥批號(hào)的影響 使用不同批號(hào)生產(chǎn)的水泥，特別是不同標(biāo)號(hào)的水泥混用，必然導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度大幅度降低，在這種情況下，水泥混凝土路面產(chǎn)生裂縫的可能性相當(dāng)大。 3水泥的化學(xué)成分對(duì)混凝土質(zhì)量的影響 有的水泥硅酸二鈣和鋁酸三鈣含量過多，或含有較高的有害雜質(zhì)，會(huì)使水泥

5、穩(wěn)定性降低，產(chǎn)生過大的收縮，從而導(dǎo)致水泥混凝土路面裂縫的產(chǎn)生。 4水灰比的影響 水泥混凝土是一個(gè)密實(shí)體。通過對(duì)水泥混凝土破裂斷面的分析，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分破壞界面是從碎石表面剝開，原因是水泥石的干縮會(huì)在集料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，并且一般隨著集料粒徑的增大而增大，如果它們超過水泥石和集料的粘結(jié)強(qiáng)度則會(huì)產(chǎn)生細(xì)小裂縫。因此，如果水灰比控制不好，用水量過大，水泥漿過多，混凝土強(qiáng)度必然下降，如果早期再養(yǎng)護(hù)不好，就容易產(chǎn)生干縮裂縫。 (三)、骨料質(zhì)量的影響 骨料是水泥混凝土的主要組成部分，起骨架作用，所以骨料質(zhì)量的好壞將影響水泥混凝土的性能。骨料級(jí)配良好時(shí)，空隙率小，砂漿含量減少，收縮值相對(duì)減少。使用偏

6、細(xì)砂時(shí)，會(huì)使水泥混凝土收縮值增大，容易產(chǎn)生裂縫；骨料中針片狀石子含量過高，針片狀石子在水泥混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象，空隙率較大，受壓易折斷，從而影響水泥混凝土強(qiáng)度易產(chǎn)生裂縫。對(duì)于骨料質(zhì)量最值得注意的是骨料中含有的活性材料二氧化硅與水泥中堿性氧化物發(fā)生反應(yīng)，生成堿一硅酸凝膠，這種凝膠體吸水后產(chǎn)生膨脹，導(dǎo)致水泥混凝土的開裂和破壞，這種現(xiàn)象稱為堿一集料反應(yīng)。因此選擇骨料時(shí)應(yīng)選用連續(xù)級(jí)配、干凈、含活性氧化硅少的材料。 (四)、施工影響 1切縫的影響 一般收縮裂縫發(fā)生在水泥混凝土內(nèi)最薄弱處，當(dāng)前施工中一般采取單幅整體長(zhǎng)線作業(yè)，經(jīng)過一定時(shí)間后再切縫，如果切縫不及時(shí)，水泥混凝土收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于水泥混凝土的

7、容許值，水泥混凝土板就會(huì)在薄弱處開裂。 2水泥混凝土基層的影響 梅州盛產(chǎn)水泥，近年來梅州地區(qū)的公路大多采用水泥穩(wěn)定碎石基層。水泥穩(wěn)定碎石做基層時(shí)，單個(gè)顆粒的最大粒徑不應(yīng)超過37.5mm，且顆粒級(jí)配應(yīng)在規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。如果單個(gè)顆粒偏大、顆粒級(jí)配不良都會(huì)影響基層的平整度和壓實(shí)度,從而影響路面的厚度和強(qiáng)度，最終造成水泥混凝土板薄的部分容易斷裂破壞。 (五)、外部環(huán)境的影響 1溫度的影響 水泥混凝土因溫度升降而產(chǎn)生的變形稱為溫度變形，它對(duì)大體積和大面積水泥混凝土極為不利。在水泥混凝土硬化初期，水泥水化放出較多的水化熱，而水泥混凝土是熱的不良導(dǎo)體，散熱較慢，于是內(nèi)部溫度升高，產(chǎn)生膨脹，而外部則因熱量散

8、失而收縮，內(nèi)脹外縮的結(jié)果必將產(chǎn)生溫度應(yīng)力，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使水泥混凝土出現(xiàn)裂縫。可見溫度的影響是至關(guān)重要的，溫差應(yīng)力是不可避免的，因此對(duì)大體積水泥混凝土工程施工中應(yīng)控制水泥混凝土的溫度。 2養(yǎng)護(hù)條件的影響 水泥混凝土路面澆筑初期，一般要在表面灑水覆蓋，目的是防止表面裂縫。但試驗(yàn)結(jié)果表明，延長(zhǎng)初期潮濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間僅能推遲干縮的開始，不能減少短期的干縮。但當(dāng)水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度大于干縮的應(yīng)力時(shí)，就可以停止潮濕養(yǎng)護(hù)了，水泥混凝土也就不會(huì)開裂。因此水泥混凝土路面的早期養(yǎng)護(hù)很重要。 3開放交通早的影響 如果水泥混凝土的強(qiáng)度尚低，不足以承受效能荷載時(shí)即開放通車，在車輛荷載作用下，水泥混凝土路面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。因此水泥混

9、凝土路面不能過早開放通車。 二、水泥混凝土路面板破壞的防治措施 (一)、加強(qiáng)路基的質(zhì)量 路基的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，由于路面板遭到破壞后，要對(duì)路基有質(zhì)量問題的地段進(jìn)行返工非常困難，且水泥混凝土路面板難修補(bǔ)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，影響交通，故在路基施工時(shí)應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)。 1軟基處理要慎重。采用合理的施工方案和施工工藝。路基填筑過程中，要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好填料，控制松鋪厚度和粒徑，控制壓實(shí)含水量與最佳含水量之差在規(guī)定的范圍內(nèi)，每層填筑要用平地機(jī)等機(jī)械整平后壓實(shí)，形成橫向路拱，做好臨時(shí)排水使路基干燥等。 2路面基層施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好合格材料，保證路面基層設(shè)計(jì)厚度及頂面標(biāo)高，保證壓實(shí)度，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。

10、水泥混凝土路面板施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好材料及材料的級(jí)配，保證水泥混凝土質(zhì)量并做好施工縫、縮縫、脹縫的處治，防止路表水滲入路基。 3要根據(jù)地基特點(diǎn)選擇一個(gè)合理的碾壓方式進(jìn)行壓實(shí)。 (二)、水泥防治措施 1應(yīng)嚴(yán)格選用水泥，在條件許可時(shí)，盡量使用較高標(biāo)號(hào)的水泥。應(yīng)采用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。水泥標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于42.5號(hào)，每批次水泥應(yīng)及時(shí)做試驗(yàn)，以保證使用合格的水泥。 2.嚴(yán)格控制好水灰比，適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù) (三)、路面板方面 1增加混凝土路面板的厚度。水泥混凝土板是水泥混凝土路面最重要的結(jié)構(gòu)層，它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度、彈性模量，具有較大的承載能力和擴(kuò)散荷載的能力。由于水泥混凝土的抗彎

11、拉強(qiáng)度比其抗壓強(qiáng)度小得多，在車輪荷載的反復(fù)作用下水泥混凝土路面板受彎拉部分最易產(chǎn)生斷裂而破壞。因此彎拉應(yīng)力是面板的主要設(shè)計(jì)依據(jù)。為了能使水泥混凝土路面板承受荷載的反復(fù)作用，必須具有足夠的抗彎拉強(qiáng)度和厚度。 2水泥混凝土板出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)、沉陷時(shí)由于修補(bǔ)困難，以往人們總是用瀝青混凝土進(jìn)行填補(bǔ)壓實(shí)，實(shí)際上這種修補(bǔ)方案是不可取的。因?yàn)樗嗷炷谅访媾c瀝青混凝土路面顏色不一致，這樣的局部修補(bǔ)，會(huì)給汽車駕駛員造成錯(cuò)覺，且在高速行駛的公路上可能發(fā)生交通事故。所以對(duì)于錯(cuò)臺(tái)、沉陷的水泥混凝土板最好是鏟除，用同標(biāo)號(hào)的新水泥混凝土進(jìn)行修補(bǔ)，并加入JK系列混凝土快速修補(bǔ)劑，這樣4小時(shí)后便能開放交通。對(duì)于水泥混凝土板裂縫，可采用HZ/HD補(bǔ)裂縫材料進(jìn)行灌漿處理，4小時(shí)后能開放交通。對(duì)于水泥混凝土龜裂、網(wǎng)裂及脹縫、施工縫、縮縫處的局部破壞現(xiàn)象，可采用局部換板進(jìn)行修補(bǔ)，并加入JK系列混凝土快速修補(bǔ)劑。 (四)、施工外部條件的選擇 1避免在高溫和大風(fēng)天氣下施工。在高溫和大風(fēng)天氣下施工，水泥混凝土表面迅速失水引起水泥混凝土表面干縮，產(chǎn)生表面裂紋。 2降低水泥用量，減少溫度收縮。使用低熱水泥及減少水泥用量也可以降低水泥混凝土升溫。水泥水化熱對(duì)混凝土的升溫影響很大，水泥品種不同，水化熱相差很大，所以要使用低熱水泥或中熱水泥。 3做好路面設(shè)計(jì)。包括路面結(jié)構(gòu)層組合具