水泥混凝土路面板破壞的原因及其防治

1、水泥混凝土路面板破壞的原因及其防治楊居榮文順保（南昌市公路管理局南昌 330077)摘要：通過對省內(nèi)320 、105 國道的水泥混凝土路面板的破壞調(diào)查，針對混凝土板破壞的不同類型及特點，從設(shè)計、施工分析和找出水泥混凝土面板的破損病因，并結(jié)合實際地提出預(yù)防和處理對策。關(guān)鍵詞： 道路工程；水泥混凝土路面；破壞原因；防治0前言我省地處南方，屬多雨潮濕地帶，隨著我國特別是我省水泥混凝土路面修筑里程的不斷增加，尤其是我省省會主要幾條出口路320、105 、316 國道基本都為 90 年代修建的水泥混凝土路面，養(yǎng)護和維修的任務(wù)也越來越重，由于國道交通量成倍增長，重車、超重車的超常行駛， 使路面出現(xiàn)大面積損

2、壞， 嚴(yán)重影響道路行使安全，其使用性能將迅速下降。近年來，針對 320、 105 國道水泥混凝土路面損壞進行全面系統(tǒng)調(diào)查分析， 找出混凝土板損壞原因和病因所在，從設(shè)計、施工分析和找出水泥混凝土面板的破壞病因， 針對性地提出了相應(yīng)的預(yù)防和處治方案。1 水泥混凝土路面板破壞及原因水泥混凝土路面板破壞的傳統(tǒng)成因：交通量明顯增大，重型交通車輛增多，超載現(xiàn)象極為嚴(yán)重；施工質(zhì)量存在一定的缺陷；路面因混凝土早期收縮及混凝土徐變產(chǎn)生的裂縫而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；唧泥現(xiàn)象產(chǎn)生后，使混凝土板脫空而導(dǎo)致破壞；超設(shè)計交通量，使混凝土板產(chǎn)生疲勞斷裂及各種因素導(dǎo)致的斷裂。1.1 板塊脫空、斷板及孔洞1.1.1 板塊脫空 一般情況

3、下， 經(jīng)車輛行駛水泥混凝土路面使用 3-4 年后， 由于各種原因， 會出現(xiàn)一批斷板，此時要對原有的混凝土路面及時地進行一次大修，將已經(jīng)產(chǎn)生的斷板立即更換，否則，大量的水分滲入到基層上， 再加上超載車輛或大型車輛的數(shù)量增多，將會造成斷板的速度成倍的增長。我省屬南方多雨地區(qū)、水從水泥混凝土路面接縫處和斷板處以及路肩等處滲入到基層頂面， 在車輛的動荷載作用下， 從板縫處唧出泥漿， 將早期強度不高的基層中的細(xì)料一同帶出， 周而復(fù)始， 形成板塊脫空，脫空后的板塊缺少必需的支撐和基層對面板的約束，受荷載的作用形成斷板， 斷板的出現(xiàn)又加速了路面滲收稿日期： 2005-03-31水，反復(fù)循環(huán)，使斷板數(shù)迅速增加

4、。1.1.2斷板早期斷板產(chǎn)生尚有其他的因素，如路基的不均勻沉降；施工停頓時間過長，產(chǎn)生冷縫但未按工作縫進行處理；切縫太遲，縫深不足，使面板在較薄處形成應(yīng)力集中，產(chǎn)生收縮斷裂。原因一是晝夜很大的溫差 , 造成板塊中間的應(yīng)力過大, 來不及釋放, 超過板自身的承受能力, 使板斷裂。二是板塊的基礎(chǔ)不均勻沉降，使板脫空，產(chǎn)生過大應(yīng)力而斷裂。1.1.3孔洞混凝土路面板表面呈現(xiàn)破損和孔洞, 磨耗層局部脫落等現(xiàn)象. 其原因是 :1 、施工質(zhì)量差，或混凝土料中夾帶朽木，紙張和泥塊等雜物；2、行駛在路面的特種車輛、 機械在路上行走時， 金屬硬輪等撞擊、摩擦路面而形成破損。1.2 接縫的破壞接縫是水泥混凝土板塊的薄

5、弱部位， 一旦填縫材料老化損壞， 冬季水泥混凝土板塊收縮， 填縫料與板塊之間被拉開形成空隙， 雨雪水滲入路基， 造成板塊唧泥。此外，堅硬的石子落入縫內(nèi)，夏天板塊受熱膨脹，石子易將板塊邊擠碎， 同時失去伸縮功能。 另外，由于施工中沒有嚴(yán)格按照施工圖和規(guī)范要求施工傳力桿， 部分傳力桿因為兩端被固定， 在溫度發(fā)生變化時，無法滿足脹縮的要求，接縫將被擠裂；由于地基的不均勻沉降、 板塊脫空等， 使相鄰板塊之間形成錯臺，當(dāng)車輛駛過時，接縫同樣也會遭遇到破壞。1.3 裂縫路面裂縫是水泥混凝土路面主要病害之一，混凝土板面的表面裂縫主要由混凝土混合料的早期過快失水干縮和碳化收縮引起的。水泥混凝土配合比設(shè)計的水泥

6、用量、水灰比等不合理，水泥的品質(zhì)不穩(wěn)定，早期養(yǎng)護不及時；施工中存在操作不規(guī)范的行為，撒干水泥粉、灑水等以及盡早抹平、收光，在振搗過程中有過振現(xiàn)象，造成混凝土表面砂漿過多，這些都是造成裂紋（包括龜裂）的主要原因?；炷涟鍓K裂縫有表面裂縫和貫穿裂縫。裂縫有橫向裂縫、 縱向裂縫、交叉裂縫， 歸納其原因有幾方面：混凝土硬化過程出計方面要充分考慮排水順暢，在路肩設(shè)計時，應(yīng)采用現(xiàn)的干縮裂縫；由熱脹冷縮引起的冷縮裂縫；施工切透水性好的材料填筑，在路緣石下間隔一定的距離設(shè)縫不及時出現(xiàn)裂縫等等。置泄水孔， 以利于地表水和滲入基層頂?shù)乃芗皶r排1.3.1龜裂混凝土路面龜裂也稱塑性收縮裂縫, 是出。沒有自由水的存在

7、，水泥混凝土板塊的唧泥現(xiàn)象混凝土澆筑后尚處于塑性狀態(tài)時, 由于表面水分蒸發(fā)過快而產(chǎn)生的裂縫, 這類裂縫的縫隙多在表面出現(xiàn),形狀不規(guī)則長短寬窄不一, 呈龜裂狀 , 肉眼可見 , 深度一般不超過 5mm。這類裂縫對結(jié)構(gòu)性能影響不大，但外觀難看。 產(chǎn)生的原因主要是混凝土澆筑后，表面沒有及時覆蓋， 特別是在炎熱或大風(fēng)天氣，混凝土表面水分蒸發(fā)過快， 或者是基礎(chǔ)吸水過快，造成混凝土急迅收縮， 這時混凝土尚沒有強度，不能抵抗收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，從而導(dǎo)致龜裂。施工季節(jié)也會造成混凝土澆筑完后而出現(xiàn)裂紋，如初冬季節(jié)施工混凝土路面，白天和夜晚溫差較大時，白天施工完后，晚上突然降溫，當(dāng)保養(yǎng)不及時，會出龜裂現(xiàn)象。1.3.2

8、 開裂 開裂是混凝土板呈縱向或斜向斷開的裂縫。這類裂縫短則幾十cm, 長則十幾 m。這類裂縫的修補和處理比較困難，一般以預(yù)防為主。 原因有如下幾方面：一是施工上的原因，如基層沒處理好，出現(xiàn)不均勻沉降，接茬不良，混凝土攤鋪厚度不均勻，振搗不密實，切縫深度不足，脹縫沒有設(shè)置好。二是使用上的原因，混凝土齡期沒有到，過早開放交通。1.4 其它常見的病害水泥路面由于在設(shè)計施工過程中，所用的材料，施工工藝，基層強度的影響，以及施工季節(jié)的影響，其破壞的形成多種多樣，除上述幾種病害外，還有其變形類如混凝土板的錯臺、沉陷、拱起，板角斷裂等等。其表面損壞有：起皮剝落，麻面露骨松散等等。其原因絕大多數(shù)是由于施工引起

9、的也有路基或基層強度不足， 施工引起的主要是振倒不實，強度相對較??；施工中水灰比過大；縫內(nèi)進入雜物；混凝土表面灰漿不足， 灑水造成路面強度不足，水泥質(zhì)量較差或用量較少時都會引起上述病害產(chǎn)生。2 預(yù)防對策會明顯減少。 一般道路可以采用貧混凝土基層防止沖刷，高等級道路基層采用二灰碎石或水泥穩(wěn)定碎石時，可在基層頂面設(shè)置一層瀝青下封層作為密封層。2.1.1路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化鑒于我國水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)已達到國際先進水平, 可以實現(xiàn)在公路路面的任何部位實施高速、可靠的機械化施工。因此，應(yīng)該考慮采用復(fù)合路面結(jié)構(gòu)，由碾壓式水穩(wěn)基層吸收、排走滲透水， 而不致于造成水份往更深層次滲入形成如前所述的路面斷裂破壞

10、鏈。此外采用改性瀝青改善路面的使用性能。2.1.2 加強路面排水設(shè)計我省屬平原地帶， 由于南方多雨、潮濕，且地勢低洼，設(shè)計時尤其要注重地下水和路基高度的問題，同時，更需注重路面排水設(shè)施的設(shè)計。2.1.3重視水泥混凝土路面損壞修補技術(shù)研究材料的研制開發(fā)： 主要有裂縫修補材料， 接縫修補材料的板塊修補材料，罩面材料；成熟材料的應(yīng)用；修補方法；修補工藝。根據(jù)“防重于治”的原則，盡早針對板塊、沉陷、脫空、開裂、斷板采取有效的維修措施，充實、加固板底，加強基礎(chǔ)整體強度。水泥混凝土板下灌漿技術(shù)是一種通過在板塊鉆孔、板下灌注水泥漿液、 水泥粉煤灰漿液、 水泥砂漿，充實板底脫空空隙，恢復(fù)密貼均勻支撐、加固基層

11、、墊層，達到穩(wěn)定水泥板塊， 改善路面通車狀況的方法。針對 320 、 105 國道路面損壞較嚴(yán)重的情況，通過對其損壞板的灌漿實踐，從養(yǎng)護的角度，參照公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范有關(guān)條款，取得了明顯的效果。2.1.4運用鋼纖維混凝土技術(shù)這了克服水泥混凝土抗折強度低, 抗裂性差 , 脆性大的缺點, 在混凝土中摻入一定數(shù)量的纖維, 通過纖維增加, 提高混凝土的抗拉、抗剪、抗沖擊強度，降低脆性。纖維增強水泥混凝土是水泥地路面板修補使用的材料之一。常用的混凝土板面的破壞， 形式多種多樣。 引起的原因增強纖維有石棉、玻璃、纖維、鋼纖維以及其它化學(xué)纖維。目前采用最多的是鋼纖維。既有設(shè)計方面，也有施工及使用過程中；因此，

12、預(yù)防2.2 施工過程中的質(zhì)量控制混凝土板的病害既要考慮設(shè)計方面，又要考慮地理環(huán)2.2.1 加強原材料的質(zhì)量控制境，季節(jié)氣候，更要從施工方面諸多因素綜合預(yù)防。原材料是工程質(zhì)量的根本，要加強對水泥、碎石、砂、水外摻劑等質(zhì)量2.1 優(yōu)化設(shè)計的控制， 特別是水泥的品質(zhì)，將直接影響混凝土的裂為了更好的解決水泥混凝土板塊脫空、斷板、 裂縫與否，砂、碎石的含泥量等將影響混凝土的強度?？p等問題， 在基層頂面的橫坡設(shè)計以及道路的排水設(shè)只有合格的原材料，才能保證生產(chǎn)出合格的混凝土。此外混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)2.2.2 控制施工質(zhì)量路基和基層施工時應(yīng)嚴(yán)格控節(jié)，也是施工人員容易忽視的一個方面。如果養(yǎng)生過

13、制施工質(zhì)量。如填挖交界、零填和挖方段，路基施工早，混凝土表面的砂漿容易起皮、脫落，平整度也很處理不好， 強度不均勻， 這此部位的路面板裂縫較多；差；如果養(yǎng)生不及時，混凝土表面失水過快，造成干個別混凝土面層芯樣抗壓強度較低，沒有達到設(shè)計要縮裂縫； 如果養(yǎng)生不夠， 混凝土沒有足夠的水分進行求；澆筑混凝土?xí)r振搗不密實。水化反應(yīng)，水化熱較高，造成混凝土被“燒灼”。施工時首先要求基層的強度、壓實度符合設(shè)計和2.2.5 鋼纖維混凝土的修補或加鋪層鋼纖維混凝規(guī)范的要求， 嚴(yán)格控制混合料中的細(xì)料用量；其次要土是一種纖維型與顆粒型相混合而成的復(fù)合材料，通認(rèn)真檢查基層的橫坡度，保證滲入基層的水順暢排過其兩者之間的

14、界面作用成為一體，在受力過程中兩出；最后要測量基層的高程，前提是寧低勿高，使混材料各施所長，顯著地提高了混凝土各項性能指示，凝土板塊的厚度得以保證，特別是行車道外側(cè)的混凝纖維混凝土的抗拉強度、抗彎強度與抗剪強度高；在土板厚，并且要清除基層頂?shù)谋淤N補和松散的基層動力荷載下， 抗沖擊性能好， 抗彎、抗沖擊韌性優(yōu)異，混合料。如設(shè)置下封層，要檢查下封層的完整性，被耐疲勞壽命長， 并具有良好的阻止和抑制因溫度應(yīng)力破壞的地方待補好后方可施工混凝土面板。另外， 還引起裂縫產(chǎn)生與擴展的能力。此外，纖維混凝土的抗要在澆路基的不均勻沉降，要采取如增加土工織物或凍性與耐磨性能良好，因而可減小路面厚度和延長路其他有

15、效的辦法進行補強。面的使用年限。2.2.3 嚴(yán)格控制混凝土的施工配合比水泥混凝土2.3 混凝土路面使用期病害的預(yù)防施工配合比的準(zhǔn)確與否是水泥混凝土的抗壓強度、抗2.3.1 保證路面排水系統(tǒng)的通暢水沖刷是混凝土彎拉強度達到設(shè)計要求的最根本的前提，所以， 在施路面損害的主要病害，保證路面排水系統(tǒng)的通暢。瀝工過程中， 要根據(jù)砂、 碎石的實際含水量及混凝土的青混凝土硬路肩的修補要嚴(yán)格控制高度，不能高出水室內(nèi)配合比適時調(diào)整每天生產(chǎn)的實際用水量和其他泥混凝土的最低點（設(shè)超高段除外），保證路面橫坡材料的用量， 特別不能通過增加水泥用量來求得合適的自然排水功能；及時清理堵塞邊坡泄水孔的雜物；的塌落度而忽視水灰

16、比這個重要的指標(biāo)，過多的水泥多雨地區(qū)可以適當(dāng)降低路緣石高度加速排水。用量將造成混凝土表面的干縮裂縫。2.3.2 防止新建水泥混凝土路面斷裂由上述對混2.2.4 嚴(yán)格控制施工工藝控制施工工藝是減少混凝凝土板的破壞機制分析可知：板體內(nèi)部存在某些缺陷土板破壞的關(guān)健， 首先是考慮設(shè)置傳力桿的問題。傳是內(nèi)因，重復(fù)性超載、超限大交通流量是外因，地表力桿喪失傳荷能力，面板周邊產(chǎn)生過大的荷載應(yīng)力、水及地下水滲入板體基礎(chǔ)造成水、溫穩(wěn)定性失效， 改翹曲應(yīng)力，致使面板產(chǎn)生裂縫；當(dāng)板角承受較大的應(yīng)變板底基礎(chǔ)受力條件是加速板體局部斷裂，致使路面力作用，容易造成板角斷裂； 接縫處傳力較弱或破壞，失去正常使用功能的催化劑。

17、因此，應(yīng)重視傳統(tǒng)路面板下面存在空隙、軟弱的墊層，加上荷載的作用，使結(jié)構(gòu)的改善。板產(chǎn)生振動并在接縫處出現(xiàn)唧泥，最終導(dǎo)致錯臺。2.3.3 早期脹縫的破壞及板塊的裂縫及時處理脹其次混凝土的拌和要有足夠的時間，拌出的混凝縫破壞主要是指接縫的地方因溫度等影響因素而產(chǎn)土較均勻； 混凝土的振搗要按規(guī)范要求振搗密實并不生的擠碎、 錯臺等， 或者因為脹縫所用的填充材料因過振， 過振將造成混凝土表面的砂漿過多，致使混凝氣候等因素影響產(chǎn)生老化、脆裂； 對已被破壞的脹縫土表面塑性變形增大，產(chǎn)生裂縫；在收光、抹面時禁中的填縫料進行清理換填，管養(yǎng)人員要特別注重。填止采用撒干水泥、 灑水、加鋪水泥漿等不規(guī)范的方法。縫料有它

18、的使用期限， 如：瀝青及塑料膠泥類填縫料使再次切縫時間要適時，不宜太遲。目前，混凝土用 1 年-2 年后，聚胺脂和橡膠類填縫料使用2 年-3年施工一般采用振動梁或攤鋪機長線作業(yè)，每天施工的后均應(yīng)補灌或重灌。段落較長， 一定時間后混凝土的內(nèi)部應(yīng)力較大，如果混凝土板塊的裂縫應(yīng)盡早灌縫密封，若不能及時不及時切縫，將會在薄弱處產(chǎn)生裂縫；在某些季節(jié)，密封， 路面表面的水分極易通過板縫滲入基層上，形晝夜溫差較大， 也容易產(chǎn)生收縮裂縫。切縫要有足夠成板塊脫空、斷板破壞。的深度， 切縫不能太淺， 否則在薄弱處仍會出現(xiàn)應(yīng)力2.3.4 加強對超載車輛的管制軸荷載隨著超限的集中，產(chǎn)生裂縫。增大而增大。車輛在路面上的超載和超限行駛，