混凝土路面病害类型及产生原因分析

   介绍了水泥混凝土路面裂缝病害的类型,并分析了各种病害产生的原因;然后重点研究了水泥混凝土路面的裂缝的防治,从水泥混凝土路面原材料的选用、混凝土配合比设计、平整度指标控制、施工质量监控等技术和管理方面出了病害防治的具体措施。通过论文的研究工作,结果表明,通过合理的施工技术和先进的养护方法能够有效防止或减少水泥混凝土路面的病害。 
  关键词水泥混凝土路面; 裂缝; 原因; 防治; 养护 
  1.混凝土路面病害类型 
  水泥混凝土路面具有承载力大、稳定性好、使用寿命长和养护费用少等优点,但是混凝土路面裂缝是水泥混凝土路面长期存在的问题。水泥混凝土路面裂缝主表现为表层裂缝和贯通板厚裂缝(也称为贯穿裂缝),其产生的原因是不同的。 
  1.1 表层裂缝 
  (1)塑性收缩在水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析,实际是粗骨料从混合料中分出,集料颗粒下沉,水分向上迁移,从而形成表面泌水,使水泥混凝土路面表面含水量增加,毛细水面形成凹面,产生较大的表面张力,同时固体颗粒间产生毛细管张力,促使颗粒凝集,当混凝土表面尚未充分硬化,不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。影响混凝土塑性收缩开裂的内部原因是水灰比、细掺料、混凝土的温度、凝结时间等,外部因素是风速、环境温度、相对湿度等。 
  (2)温度引起裂缝裂缝产生的原因是因为混凝土所使用的原材料受到外界的影响而产生的。混凝土硬化期间水泥放出大量水化热,内部温度不断上升,内部温度升高产生膨胀,而外部则因热量散失而收缩,在混凝土表面引起拉应力,当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时,即会出现裂缝。 
  (3)干燥裂缝是在路面养护完毕,经过一段时间后在表面出现的裂缝;这种裂缝多沿一个方向分布,裂缝较细,长度一般在2~1Cm、缝宽.1mm、深1~2cm。这类主是施工养护不当引起早期开裂。混凝土结构的耐久性及强度也受到混凝土表面养护状况的影响。过早开放交通也会破坏混凝土的内部水化结构,影响强度增长,形成裂缝。 
  1.2贯穿裂缝 
  贯穿裂缝及断板主是在施工过程中产生。在混凝土早期裂缝中,可以说没有一种裂缝不与施工因素有关。施工裂缝主是指由施工因素产生的裂缝,其成因主有两方面 
  (1)振捣不够,拆模过早,因而引起混凝土表面和边部开裂。 
  (2)在不中断交通的情况下,分边施工,先期施工的混凝土板块通车后,影响新浇筑的板块,产生振动裂缝。对防止施工裂缝的产生,并非一个纯技术问题,在很大程度上是施工管理问题。只严格控制施工质量,正确执行施工技术操作规程,因施工因素产生的裂缝是可以防止和避免的。可分为横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、板角裂缝等,其明显特征是裂缝贯通混凝土板全厚。 
  2.混凝土路面裂缝产生的原因 
  2.1路面自身原因导致面板开裂 
  (1)原材料因素 
  保证混凝土原材料质量的前是施工中严格把材料关。一般地,工程中原材料会存在如下问题粗集料方面,级配不良好,含有过多的针片状颗粒,组成材料的级配不符合标准;细集料和粗集料中含泥量过高;水泥方面,体积安定差。在这种情况下混凝土路面面板的弯拉应力很难达到设计求,因此,混凝土路面面板会不规则地产生断裂,或在使用过程出现更多的病害。 
  (2)混凝土配合比因素 
  施工配合比与设计配合比的严格控制是混凝土路面质量的关键,其具体做法是经常检查骨料在施工中的级配和杂质,出现待用骨料级配与原试验级配不相符合时,将施工配合比必须进行及时调整。水灰比的控制也是混凝土路面质量的关键,水灰比过大,混合料偏稀,在凝固成型时,路面收缩率就大,从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝,水灰比过小,则混凝土拌合物的和易性就差,因此,在施工中严格把住混合料的配比关,特别是水灰比这一关。 
  (3)混凝土路面施工工艺因素 
  混凝土路面的施工工艺直接会影响混凝土路面的质量。首先,施工中的搅拌影响较大,搅拌时间不够,材料拌和不均匀,搅拌过多,就会出现泌浆;其次,振捣也有影响,漏振或过振情况都将导致混凝土整体强度不一致,工程中由于水泥混凝土振捣不均匀将造水泥混凝土路面质地不均匀,不连续。第三,浇筑的质量也会影响混凝土路面的质量, 施工中,始终保持施工作业的连续性,并合理设置施工缝和传力杆,保持传力杆与道路中心线及路面平行。出现传力杆安装偏斜时,应改变纵坡变化、平曲线及构造物结合部,以便有效降低引起的断板的几率。故施工过程中严格控制混凝土路面各工序的施工工序质量,尤其注意”振捣密实”。搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治,尽可能用水化热小、初凝慢的水泥,并适时掌握切缝时间,保证切缝的有效性。 
  (4)养护因素 
  水泥混凝土施工完成后的养护工作也会影响混凝土路面的质量,可能会导致混凝土路面产生裂缝。施工时的天气情况变化影响较大,如夏季气温高,风力大使水分损失较快,如果不能及时洒水、不均匀,造成混凝土强度降低,在未到切缝时间产生断板。在温差大的天气或大风天气施工时,为了确保昼夜温差不至太大,混凝土路面施工完成后,采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施。养护中,协调好交通开放的时间,加强养生与养护。 
  2.2路面基层方面的原因 
  (1)基层材料施工质量 
  在路面基层施工时,经常会出现基层材料拌和不均匀,从而引起路面基层的强度差异较大,由于路基强度差异的存在导致了路基的沉降不均匀,因此,会造成路面板开裂。道路基层的不平整必然引起水泥混凝土路面厚度不等,在路面面层薄弱的地方,荷载作用很容易引起路面混凝土面板开裂。 
  (2)路面结构不合理 
  公路建设施工中,早期的水泥混凝土道路大都采用水泥、石灰稳定土材料铺筑路基。利用这种材料作为水泥混凝土路面的基层是不适宜的,因为该种材料的水稳定性较差,被水浸泡后一旦有行车荷载的反复作用,很快就会形成唧泥,造成板底掏空,致使道板局部受力不均匀,引发路面破损。 
  养生条件差,早期通车,致使基层强度降低,基层产生裂缝。这种裂缝会反射到面层,基层具有调节路面板与土基之间的受力状态、缓和或降低水、湿度对土基的影响,良好的承载、扩载作用,高路面的整体结构强度,改善路面板的工作条件,同时改善施工条件,保证面层厚度均匀和保护碾压平整的土基或垫层,有利于高路面施工质量。因此路面基层的施工质量同样严格控制。 
  其它情况如路基及基层排水不良,长期受水浸泡,引起路基及基层失稳或强度不足,使路面产生不规则断裂;车辆增长速度过快,超载和超限车增多使混凝土路面在使用期内超过规范求,从而导致断板。这就需设计部门在设计时充分考虑各方面不利因素对使用期道路的影响,建设部门加大资金投入,高道路等级,各职能部门加大公路运营综合治理力度。 
  2.3道路排水系统方面的原因 
  对水泥混凝土道路来说,首先考虑的问题是对水的防治。如果排水系统存在缺陷,使本应及时排走的水大量滞留在路上无法外排.势必造成路面积水下渗至路基,导致路基强度的局部软弱.从而出现大面积的严重病害。 
  水泥混凝土路面裂缝产生的原因是比较复杂的,它和设计、施工及原材料的质量均有密切关系,但通过一些措施,可以最大限度地减少裂缝的产生,延长道路的使用寿命、改良路况,道路也会在设计寿命期间安全使用。 
  参考文献 
  1 郑玉民、关庆昌、旦小伦.水泥混凝土路面特点分析和施工工艺概述J 
  2 张敬波、刘延群、祝国林.水泥混凝土路面裂缝产生的原因及防治J .黑龙江交通科技.
  3 边玉成.水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施J 
  4 邓学均、黄晓明.路面设计原理与计算,21 
  5 中华人民共和国国家标准.水泥混凝土路面施工及验收规范.GBJ97-98 
  6 翟站立.路基路面施工及养护技术.北京人民交通出版社 
  7 傅智、金志强.水泥混凝土路面施工及养护技术.北京人民交通出版社,23