高速公路水泥砼路面質(zhì)量、病害問(wèn)題探討

1、高速公路水泥砼路面質(zhì)量、病害問(wèn)題探討近年來(lái)，水泥混凝土路面在高速公路中的建設(shè)發(fā)展迅猛，但工程質(zhì)量不盡人意，并導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用大大增加，為了能更好地控制好水泥混凝土路面的質(zhì)量，下面就針對(duì)成渝高速公路上常見(jiàn)的水泥混凝土路面質(zhì)量問(wèn)題并結(jié)合自己在多年來(lái)的施工管理經(jīng)驗(yàn)作一廣泛的探討。成渝高速公路中的水泥混凝土路面出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的原因：除路基本身質(zhì)量欠缺而影響到路面質(zhì)量外，主要還有路面施工不規(guī)范及組成材料不合格的問(wèn)題所至。其質(zhì)量病害的主要問(wèn)題有：一、裂縫產(chǎn)生裂縫的原因很多，從時(shí)間上可分硬化前和硬化后兩個(gè)過(guò)程。(一)在硬化前，混凝土還處于塑性狀態(tài)，由于各種組成材料的密度不同而發(fā)生沉降，內(nèi)部自由水析出，引起沉降收縮

2、裂紋，這一般發(fā)生在抹面層的時(shí)候。但在干燥的基層上澆筑混凝土面層時(shí)，因水份很快被基層吸收，引起混凝土較大地收縮也會(huì)產(chǎn)生寬而深的裂縫。為防止沉降裂縫的發(fā)生，可采取以下防治措施：1、混凝土澆筑后，在尚未出現(xiàn)析水前，應(yīng)防止強(qiáng)風(fēng)吹拂和烈日曝曬。2、同時(shí)在澆筑后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面水份蒸發(fā)而干燥。3、在澆筑混凝土前，應(yīng)將路基基層澆濕。4、采用二次抹面，以減少表面收縮裂紋。5、避開(kāi)高溫氣候施工。在高溫天氣下，水泥水化作用加快，內(nèi)部水化熱不易及時(shí)散開(kāi)，從而產(chǎn)生溫度裂縫，同時(shí)因水份蒸發(fā)加快，使混凝土迅速干燥而收縮，易產(chǎn)生收縮裂縫。(二)硬化后，由于施工不當(dāng)或材料質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生裂縫1、干縮裂縫因水份蒸發(fā)，使

3、干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，使混凝土產(chǎn)生裂縫。它的特征是表面開(kāi)裂，走向縱橫交錯(cuò)，沒(méi)有一定的規(guī)律，形似龜紋，縫寬和長(zhǎng)度都很小，與發(fā)絲相似。引起干縮裂縫的因素主要有：(1)水泥中的硅酸二鈣可產(chǎn)生很多肢體，它在干濕作用下，體積變化很大。水泥中的鋁酸三鈣水化時(shí)需大量的水，養(yǎng)護(hù)過(guò)程中膨脹值大，干燥時(shí)收縮亦大。這兩種物質(zhì)含量大時(shí)干縮性亦大。(2)混凝土中的用水量對(duì)干縮值有很大的影響，當(dāng)用水量增加一定百分?jǐn)?shù)時(shí)，干縮值成倍增加。(3)骨料的大小和級(jí)配也對(duì)干縮值有密切關(guān)系。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。對(duì)使用偏細(xì)砂時(shí)，會(huì)使混凝土收縮值增大。含泥量大的情況與使用偏細(xì)砂相類(lèi)似。2、由

4、于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫這主要是因晝夜溫差太大，而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，由于沒(méi)有設(shè)置伸縮縫和對(duì)混凝土面板進(jìn)行及時(shí)切割，而造成面板拉裂。因?yàn)榛炷敛牧蠈?duì)溫度的變比而引起的伸縮量約為每度001毫米，當(dāng)累計(jì)長(zhǎng)度內(nèi)溫度應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)生裂縫。一般在2040米范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置伸縮縫，以防斷裂。3、基層原因而產(chǎn)生的反射裂縫由于基層的裂縫沒(méi)有進(jìn)行及時(shí)處理，而反射到面層，使面層斷裂。目前，水泥混凝土路面基層采用的結(jié)構(gòu)形式以水泥碎(礫)石穩(wěn)定基層為主。因溫度應(yīng)力及其它因素的影響，基層澆筑好后，在一定范圍內(nèi)會(huì)自然斷裂，如在基層上人為地設(shè)置一些伸縮縫，為使上下縫對(duì)齊，會(huì)增加不少施工難度。在2003年8月重慶成渝高

5、速公路白市驛混凝土路面改建工程中（328km+000-329km+120右），混凝土水穩(wěn)基層設(shè)置了伸縮縫（一般100米內(nèi)不超過(guò)5條），以二層油毛氈來(lái)處理，油毛氈寬度為50厘米，從施工效果來(lái)看比土工布處理較為理想。4、由于材料不良引起的裂縫 (1)水泥安定性不良引起的裂縫水泥熟料如鍛燒不充分，會(huì)產(chǎn)生較多的游離氧化鈣，因它的水化過(guò)程很慢，導(dǎo)致水泥己凝結(jié)硬化后仍繼續(xù)水化而產(chǎn)生體積膨脹的體積變化不均勻現(xiàn)象，使路面出現(xiàn)龜裂、斷板等。還有氧化鎂及石膏的后果與氧化鈣類(lèi)似。為防止水泥安定性不良引起的裂縫，應(yīng)加強(qiáng)檢驗(yàn)，并選用低堿性水泥。 (2)因拌和物溫度過(guò)高，而出現(xiàn)“假凝”現(xiàn)象，并使混凝土板塊斷裂水泥拌合后不

6、久，便產(chǎn)生變硬，爾后又變軟，逐步正常硬化。這一過(guò)程中開(kāi)始出現(xiàn)的現(xiàn)象即為“假凝”。這是因?yàn)榘韬衔餃囟冗^(guò)高，使水泥顆粒表面形成一層薄的硬殼，使混凝土拌合物的和易性變差，且影響后期強(qiáng)度。另外，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，使體積膨脹，也易引起混凝土裂開(kāi)。因此，為防止混凝土發(fā)生假凝現(xiàn)象，要控制混凝土的拌合物溫度。(3)水及砂中有害雜質(zhì)對(duì)水泥混凝土有腐蝕作用有害雜質(zhì)與混凝土產(chǎn)生反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì)，使混凝土被腐蝕，強(qiáng)度降低，在車(chē)輛荷載的不斷作用下，遭到破壞。根據(jù)規(guī)定：對(duì)砂、石材料的試驗(yàn)檢測(cè)每料場(chǎng)要做一次，稻田水和水溝水一般情況下不能作拌合用水。(4)砂、石材料中的活性材料與水泥中堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破

7、壞集料中的活性二氧化硅與水泥中堿性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，并在集料表面生成一種堿硅酸凝膠體，這種凝膠體吸水后體積產(chǎn)生膨脹，使混凝土結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)較深的網(wǎng)裂，這就是“堿骨料”反應(yīng)。1、新出廠的水泥不能立即使用，因新出廠的水泥溫度較高，且游離氧化鈣等還沒(méi)有完全消解。2、采用低堿水泥和非活性集料。3、嚴(yán)格控制混凝土的振搗時(shí)間，既要振搗密實(shí)又要避免過(guò)振，過(guò)振導(dǎo)致離析，使表面砂漿過(guò)厚，易產(chǎn)生收縮裂縫。二、影響混凝土強(qiáng)度的一些原因1、選用材料不當(dāng)(1)骨料中針片狀石子含量過(guò)高針片狀石子在混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象，空隙率較大，受壓易折斷，從而影響混凝土強(qiáng)度。(2)選用較細(xì)的砂、且雜

8、質(zhì)含量過(guò)高根據(jù)規(guī)范規(guī)定：砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在2.5以上，含泥量不超過(guò)3%。(3)水泥隨意摻合使用因不同水泥中混合物質(zhì)量及摻量都不同，摻合后將使水泥性能發(fā)生變化，標(biāo)號(hào)降低，從而影響混凝土的強(qiáng)度。(4)粗骨料采用礫石礫石因表面光滑、無(wú)棱角，與水泥砂漿的粘結(jié)不夠好，使混凝土強(qiáng)度降低。應(yīng)采用機(jī)軋碎石作骨料。(5)砂、石材料內(nèi)含有雜質(zhì)根據(jù)規(guī)范規(guī)定：粗骨料含泥量不超過(guò)1，砂含泥量不超過(guò)3。砂、石材料內(nèi)雜質(zhì)的含量對(duì)路面塑性收縮開(kāi)裂和干縮變形影響很大。(6)對(duì)粗骨料最大粒徑控制不嚴(yán)根據(jù)規(guī)范規(guī)定：水泥混凝土路面最大集料粒徑為40毫米。但在施工中往往控制不嚴(yán)。從1998年第六期公路雜志上的一篇文章研究表明，大粒徑集料

9、的混凝土彎拉強(qiáng)度相對(duì)偏小。2、外加劑對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響在摻有早強(qiáng)劑或速凝劑的混凝土中，因水泥短期內(nèi)水化、硬化，使水泥顆粒表面生成一層硬亮，阻礙了水泥進(jìn)一步水化，導(dǎo)致后期強(qiáng)度偏低。3、配合比控制不嚴(yán)以及計(jì)量不準(zhǔn)確(1)水灰比的問(wèn)題混凝土中的拌合水分自由水和化合水兩部分?；纤淖饔檬鞘顾嗨夂退Ｓ嗟慕詾樽杂伤?，它是為了滿(mǎn)足操作的要求。自由水在混凝土硬化過(guò)程中逐漸蒸發(fā)，使混凝土內(nèi)部形成空隙。如水灰比偏大，使混凝土密實(shí)度降低，強(qiáng)度也就降低；但水灰比偏小時(shí)，因和易性差，影響施工操作，也難以振搗密實(shí)，使混凝土強(qiáng)度降低。因此要嚴(yán)格控制水灰比。(2)計(jì)量不準(zhǔn)確混凝土的配合比是根據(jù)混凝土強(qiáng)度、耐久性、

10、耐磨性、和易性來(lái)確定的。根據(jù)規(guī)定計(jì)量誤差：水泥1，粗骨料3，水1，外加劑2。同時(shí)計(jì)量不準(zhǔn)確也影響砂石材料的級(jí)配，沒(méi)有一個(gè)好的級(jí)配，混凝土的密實(shí)度就難以保證。新規(guī)范中作出了明確規(guī)定：水泥混凝土路面、大橋特大橋、隧道等有大體積混凝土施工的工程應(yīng)采用拌和站并必須配置一定數(shù)量的自動(dòng)計(jì)量設(shè)備，禁止用體積法計(jì)量。4、施工操作不規(guī)范(1)砂石材料含水率的測(cè)定砂石材料的含水量是隨氣候變化而變化的。施工中住往根據(jù)設(shè)計(jì)而不考慮這一因素，從而使水灰比失去控制。事實(shí)上，在施工現(xiàn)場(chǎng)要在每班開(kāi)工前及天氣變化時(shí)，對(duì)砂石材料進(jìn)行含水量的測(cè)定，及時(shí)對(duì)水灰比進(jìn)行調(diào)整。(2)標(biāo)高控制不嚴(yán)，使混凝土板塊厚薄不均，造成混凝土強(qiáng)度不勻，

11、在混凝土板塊厚薄不均界面，在外力作用下及收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，易產(chǎn)生裂縫，影響混凝土的使用質(zhì)量。(3)振搗不密實(shí)從現(xiàn)場(chǎng)取芯的芯樣上，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)芯樣氣孔較多。這是混凝土振搗不密實(shí)的表現(xiàn)，混凝土有足夠的彎拉強(qiáng)度，來(lái)自于它的密實(shí)度。(4)隨意向混凝土中加水這種行為與水灰比過(guò)大的情況類(lèi)似。隨意加水會(huì)使混凝土中自由水份增加，隨著水份蒸發(fā)，使混凝土內(nèi)空隙增大。(5)養(yǎng)護(hù)不及時(shí)混凝土的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的形成及增長(zhǎng)有一個(gè)過(guò)程，并需要有一定的溫度和濕度條件。如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，會(huì)影響混凝土水化作用的正常進(jìn)行和水化物的生成，從而影響混凝土的強(qiáng)度。(6)一盤(pán)中多余的混凝土在澆筑間歇攤在基層上面對(duì)于在工作間歇遇到一盤(pán)多余的混凝土攤鋪

12、在基層上的做法，這是不允許的。但在工作中確實(shí)也碰到過(guò)，特別是在低等級(jí)公路的混凝土澆筑中較為多。很顯然，加了這一薄層使面層厚度減少，且薄層未經(jīng)振搗結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，由于這一薄層的存在勢(shì)必影響面層的強(qiáng)度。三、從外觀看混凝土存在的一些質(zhì)量問(wèn)題1、路面外觀顏色差異根據(jù)公路雜志1998年第六期中文章介紹：當(dāng)用肉眼能看出混凝土路面存在顏色差異時(shí)，配料中誤差水泥7、用水量10、集料10，由于計(jì)量不準(zhǔn)造成色澤差異，且對(duì)混凝土強(qiáng)度有嚴(yán)重影響。2、路面起砂磨損和露骨(1)路面磨損甚至露骨除了與砂石材料中的含泥量及砂偏細(xì)等有關(guān)外，還與水泥有關(guān)。在成渝高速公路白市驛混凝土改造過(guò)程中，1#隧道與2#隧道之間的水泥混凝土澆筑，

13、由于水泥稠度指標(biāo)達(dá)不到，保水性較差，泌水較為嚴(yán)重，最后路面起砂磨損現(xiàn)象很?chē)?yán)重。在1#隧道內(nèi)的混凝土采用不同的水泥澆筑，且通車(chē)時(shí)間更早卻沒(méi)有起砂磨損現(xiàn)象。(2)在舊路改造時(shí)，由于路面接坡沒(méi)有處理好造成磨損露骨因接坡沒(méi)有處理好，在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，將舊路上的泥土、砂、石子等帶到澆筑好的路面上，在車(chē)輪的不斷作用下，便路面造成磨損最后露骨。一般規(guī)定：混凝土路面澆筑單向長(zhǎng)度不得小于1公里。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：接坡用混凝土進(jìn)行處理(長(zhǎng)度約15米)，可減緩上面這種情況的產(chǎn)生。(3)路面澆筑中，提漿機(jī)如使用過(guò)多，由于提漿機(jī)振動(dòng)頻率大，使面層砂漿過(guò)厚，也易造成起砂和露骨。3、面層出現(xiàn)小坑洞這是因?yàn)樯笆牧现谢爝M(jìn)小泥塊或雜質(zhì)

14、而引起的。為了避免以上這種情況的產(chǎn)生，具體操作時(shí)因注意：(1)對(duì)加工好的碎石進(jìn)行過(guò)篩，防石粉結(jié)塊及增加含泥量。(2)對(duì)堆料場(chǎng)進(jìn)行硬化處理，防止直接堆在耕地上，以免裝料時(shí)底層泥土混入。 4、斷邊、缺角現(xiàn)象混凝土路面板角、板邊部分應(yīng)力易于集中，因振搗不良等原因，容易發(fā)生裂縫：在外力作用下也易發(fā)生斷邊、缺角現(xiàn)象；如接坡太低，在車(chē)輪作用下，易使混凝土板角斷裂或使板邊啃掉。5、表面壓紋不均勻由于路面施工平整度差、壓紋時(shí)間掌握不好等原因，導(dǎo)致壓紋深度不均勻。目前，采用先拉毛后割縫的施工工藝，對(duì)行車(chē)安全較好。6、側(cè)面蜂窩、麻面振搗不實(shí)、振搗不夠使混凝土內(nèi)氣泡未能上浮而粘著模板，或模板上粘著水泥砂漿末刷洗干凈

15、使板面粗糙，在漏振及漏漿的情況下出現(xiàn)蜂窩和麻面。7、脫皮在施工中，因混凝土面板受雨水侵襲導(dǎo)致水泥漿流失，然后采用水泥漿粉刷補(bǔ)救，或是混凝土坍落度大及水泥保水性差使面板泌水嚴(yán)重，或用干水泥補(bǔ)撒吸水等都會(huì)產(chǎn)生脫皮。8、灌縫問(wèn)題(1)灌縫材料質(zhì)量欠佳及漏灌灌縫材料質(zhì)量欠佳造成溫度高時(shí)被車(chē)輪撕裂，溫度低時(shí)自行脆裂；漏灌及灌縫不良會(huì)造成雨水下滲，影響路面的使用質(zhì)量。(2)灌縫不及時(shí)、切縫深度不足及灌縫時(shí)縫內(nèi)濕度太大灌縫不及時(shí)會(huì)使泥砂等雜質(zhì)進(jìn)入縫內(nèi)，切縫深度不足及灌縫時(shí)縫內(nèi)濕度太大，都會(huì)影響灌縫質(zhì)量，灌縫必須在縫槽干燥的狀態(tài)下進(jìn)行。目前，灌縫料質(zhì)量較好的有改性瀝青、聚氨脂等9、車(chē)輪、腳印及刮刀印痕這些人為

16、因素造成混凝土外觀出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，只有通過(guò)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，才能使其得到有效控制。10、縱縫拉開(kāi)縱縫拉開(kāi)的原因主要是中央拉桿沒(méi)有按規(guī)范設(shè)置，這在低等級(jí)公路建設(shè)中容易出現(xiàn)；在高等級(jí)公路建設(shè)中，雙車(chē)道混凝土一次性澆筑的路面中縫拉桿設(shè)置較易疏忽，操作人員比較隨意，既不拉線，也不對(duì)布設(shè)距離進(jìn)行丈量，這都會(huì)給以后路面的使用質(zhì)量留下隱患。11、拼板時(shí)混凝土跑到鄰板上拼板時(shí)，由于操作不當(dāng)，會(huì)使混凝土跑到鄰板上，影響中縫的美觀，并使面板平整度受到影響，實(shí)際施工中，可用寬約5厘米、長(zhǎng)35米的鋼板條靠在板邊，以防砂漿跑到澆好的面板上。12、線型不順立模不到位、放樣不準(zhǔn)確或者模板變型造成中縫、邊線不順。13、喞泥、錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象喞泥現(xiàn)象的產(chǎn)生是基層中有可懸浮的細(xì)粒松散土，在路面上雨水滲入及車(chē)輛荷載的重復(fù)作用下，使基層破壞甚至脫空，使面板出現(xiàn)喞泥、錯(cuò)臺(tái)甚至斷裂。對(duì)基層的施工及適用范圍，已在公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTJ033-95交通版）中作了明確規(guī)定。14、平整度欠佳平整度不佳的主要原因是抹面操作人員掌握不好形成的，另外平板振搗梁