路面常見病害單丕良分享課件

1、1路面常見病害 土木14-1 單丕良2（一）水泥混凝土路面常見病害之貫穿裂縫貫穿裂縫溫縮裂縫 溫度梯度是水泥混凝土路面板產(chǎn)生非荷載裂縫的主要原因之一?；炷涟逶跁円箿夭钪芷谛宰兓?，路面板混凝土隨溫度變化而出現(xiàn)體積變化，路面板熱脹冷縮，同時，因板頂面與底面之間的溫度梯度作用而出現(xiàn)翹曲變形，且受面板與基層之間的摩阻作用限制，板內(nèi)會產(chǎn)生彎拉應(yīng)力，當應(yīng)力超過混凝土的極限彎拉強度后，路面板會被拉裂。對于路面板混凝土強度尚未完全形成的初期，溫度驟變更容易引起這種裂縫3水泥混凝土路面常見病害之貫穿裂縫 干縮裂縫 水泥混凝土具有濕脹干縮的變形特性。混凝土在水中硬化時，將會產(chǎn)生微量的體積膨脹，而在空氣中硬化時

2、，由于混凝土中水分的蒸發(fā)，其凝膠體發(fā)生收縮，這就是干縮。當自由干收縮受到限制時，路面板內(nèi)部就會產(chǎn)生收縮裂縫，從而引起干縮裂縫的產(chǎn)生。 空氣相對濕度是影響干縮裂縫的重要原因。混凝土收縮隨空氣相對濕度的增加而減小，直至相對濕度為100%時表現(xiàn)為濕脹?？諝庀鄬穸仍降?，對混凝土收縮的影響越大。水泥混凝土路面初期收縮裂縫中，濕度變化引起的干縮裂縫占有一定比例 基層狀況的影響 水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)基層采用的主要類型為水泥碎（砂）石穩(wěn)定基層，在溫度應(yīng)力以及其他因素的影響下，澆筑后的路面基層在一定范圍內(nèi)可能產(chǎn)生裂縫，若不及時進行處理，將會反射到面層，使面板產(chǎn)生斷裂或裂縫等病害。4水泥混凝土路面常見病害之貫穿裂

3、縫 材料品質(zhì)的影響 水泥安定性不良將使路面板產(chǎn)生裂縫；水及砂石中有害雜質(zhì)含量高，則對混凝土的腐蝕性較大，路面板產(chǎn)生破壞；此外，砂石中的活性材料能夠與水泥中的堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而破壞混凝土結(jié)構(gòu) 施工質(zhì)量的影響 路基路面的施工工藝及質(zhì)量控制是影響路面使用性能的非常重要原因，也是不可避免的一個原因。路基壓實度及密實度控制，路面結(jié)構(gòu)澆筑工藝及時間控制，都會影響路面病害的產(chǎn)生。 為了防止和減小路面板內(nèi)的溫縮和干縮裂縫，需要對路面板進行切縫分塊，一般施工中切縫時間難以控制。理論來說，切縫的最佳時間是水泥水化的初始階段，但由于此時混凝土抗壓強度過低，切縫無法進行，隨著水化過程的前進，混凝土抗壓強度增大，而同

4、時溫度的降低也降引起板內(nèi)溫度應(yīng)力增大，就可能導(dǎo)致板塊的橫向斷裂。5水泥混凝土路面常見病害之斷板和破碎板 縱、橫、斜等各種裂縫的發(fā)展，會造成一個整的路面板塊破裂為兩塊或兩塊以上，即為斷板，斷板發(fā)展嚴重時，將形成路面板的破碎。故而引起路面板貫穿裂縫的各種單一因素或綜合因素，都可能是造成路面板塊斷裂和破碎的原因。 此外，我國大部分公路都出現(xiàn)了比較嚴重的車輛超載現(xiàn)象，所以路面斷板的另外一個不可忽略的原因是車輛嚴重超載而造成的板內(nèi)應(yīng)力突然集中。6水泥混凝土路面接縫類破損 接縫處是混凝土板塊中應(yīng)力分布最集中的地方，故而也是最容易引起破壞的部位。接縫處破壞主要包括：錯臺、唧泥、脫空、拱起、接縫剝落及接縫材料

5、損壞等。7接縫類破損之（唧泥和脫空） （1）唧泥和脫空 唧泥指路面板在行車荷載作用下，板下基層的細粒材料從接縫或裂縫處與水一同噴出，致使板體與基礎(chǔ)逐步脫空，并在接縫或裂縫附近常有污跡存在；脫空是指面板與基層之間存在的一定間隙，脫空往往伴隨唧泥的發(fā)生和發(fā)展而出現(xiàn)。 唧泥產(chǎn)生的原因 水泥混凝土路面在凝結(jié)硬化過程中具有較大的干縮變形和溫縮變形，從而要求混凝土路面設(shè)置間距很密的脹縫、縮縫及符合施工要求的施工縫。這些必須設(shè)置的接縫必然成為路面最薄弱的最易損壞的部位。雖然接縫部位均經(jīng)填縫料處理，但一般的填縫料在使用23 年后都會有不同程度的滲水現(xiàn)象出現(xiàn)，從而為雨水進入路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部提供了條件。雨水通過接縫、

6、裂縫及板邊縫隙滲入板底，在車輛動荷載的反復(fù)作用下，形成高壓水流，在板底接縫、裂縫及板邊高速流動，對基層頂面進行沖刷，細顆粒從接縫、裂縫和板邊被帶到路面，即產(chǎn)生唧泥現(xiàn)象。 路面唧泥的產(chǎn)生，一般需具備以下條件： a、路基或基層的土壤處于松散狀態(tài)，亦即存在松散之細粒土； b、 在面板與基層及路面之間有自由水存在，并與松散細粒土混合形成泥漿； c、頻繁的重載車輛軸載的作用，水泥混凝土路面板產(chǎn)生泵吸作用將泥漿噴出、吸入。 板底脫空 從板邊接縫或裂縫噴出到路面上的泥水，在在負壓作用下也會被吸入板底，如此反復(fù)的將泥水帶出和吸入，混凝土板底就會逐漸脫空8接縫類破損之（錯臺） 錯臺現(xiàn)象通常與唧泥現(xiàn)象、填縫料破損

7、、基層開裂及路基的不均勻變形有關(guān)。錯臺現(xiàn)象一般被認為是填縫料丟失、水分侵入、基層斷裂、行車荷載、溫度應(yīng)力等共同作用的產(chǎn)生結(jié)果。9接縫類破損之（拱起） 拱起指縱向相鄰兩塊面板或多塊面板相對其臨近面板的平面向上的凸起。主要指橫縫處出現(xiàn)的拱起。 混凝土板拱起產(chǎn)生的原因主要是由于大氣溫度或者板塊內(nèi)部濕度的變化，即這些變化引起的板塊膨脹與收縮的反復(fù)作用而形成的。當混凝土板塊收縮時，填縫料失效，隨填縫料損失，碎屑雜質(zhì)材料進入接縫處，使得板在膨脹的時候產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，從而出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。10接縫類破損之（填縫材料剝落、破損） 路面在使用一段時間后，必然會出現(xiàn)填縫料的剝落、擠出、老化和碎裂現(xiàn)象。填縫料的失

8、效、損壞，接縫內(nèi)逐漸被砂、石、土等填塞，阻礙了板的膨脹，從而引起板的壓曲、破碎和接縫剝落等損壞。路面表面水流入基礎(chǔ)，導(dǎo)致基礎(chǔ)軟化唧泥或凍脹，進而誘發(fā)其它病害。11變形類破壞 變形類破壞主要指路面的沉陷。路面沉陷多與路基的不均勻變形有關(guān)，如路基填筑材料性能較差，或施工過程中壓實度不足，在外部環(huán)境作用下，路基將產(chǎn)生局部或者整體沉陷，從而導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)的整體沉陷，沉陷往往伴隨產(chǎn)生路面板的錯臺現(xiàn)象。12混凝土之表面破損 露骨、坑洞及表面剝落 水泥路面表面的露骨、坑洞及表面剝落多與雨水對路表面材料的沖刷及行車荷載的綜合作用有關(guān)。 路面在外界自然環(huán)境與荷載的作用下，隨時有可能產(chǎn)生各種類型的病害。在路面產(chǎn)生輕

9、微病害的初始階段，若不及時進行養(yǎng)護修補，則會發(fā)生局部路面材料的松散，網(wǎng)裂，在車輛荷載和雨水沖刷的長期作用下就會剝落形成坑槽，坑槽再進一步磨損就會形成路面骨料裸露的現(xiàn)象，即露骨 表面裂縫 表面裂縫主要出現(xiàn)在混凝土板澆筑完成后還未開放交通前，其產(chǎn)生主要是由于混凝土混合料的早期過快失水干縮和碳化收縮引起的。造成混凝土表面收縮的原因有以下幾種： A塑性收縮 b自收縮 c干燥收縮 d碳化收縮13瀝青路面常見病害14縱向裂縫 縱向裂縫形成的主要原因有以下三個方面 (1)地基原因。有些路段處于丘陵低洼、河谷處,地基土天然含水量較高,在設(shè)計及施工時未做處理,在高填土后,由于地基承載能力的差別出現(xiàn)不均勻沉降,造

10、成路面縱向開裂。 (2)路基施工原因。如果土基施工時天氣干燥,局部路堤填料土塊粉碎不足,路基壓實不均勻,暗埋式構(gòu)造處因構(gòu)造物長度限制,路基邊緣不能超寬碾壓,致使路基邊緣壓實度不夠，或者混合料攤鋪時縱向施工搭接質(zhì)量不好,都會造成縱向裂縫。 (3)水的滲透破壞。中央分隔帶、路表、邊坡等滲水,使局部路基受水浸泡后承載力值降低,在動靜荷載的作用下,路基滑動產(chǎn)生裂縫，另外填料若為弱膨脹土,如施工中未做處理,滲水后含水量變化,也會導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。15橫向裂縫 1)材料收縮引起橫向裂縫。一方面在基層成型過程中,因基層材料失水收縮而形成規(guī)則的橫向裂縫，另一方面基層材料因溫度驟降而發(fā)生低溫收縮開裂。這兩種收縮變形

11、使面層底面承受拉力,當拉力超過瀝青面層的抗拉強度時就使瀝青面層底部拉裂,并隨著溫濕的循環(huán)變化及行車荷載的反復(fù)作用而導(dǎo)致瀝青面層低面裂縫。 (2)瀝青及混凝土的溫縮引起的裂縫。因瀝青是一種對溫度變化比較敏感的粘彈性材料,溫度下降時,瀝青混合料逐漸變硬變脆,并發(fā)生收縮變形.當收縮拉應(yīng)力超過瀝青混凝土的抗拉強度時,瀝青路面表面就會被拉裂,并逐步向下發(fā)展,形成上寬下窄的橫向裂縫，這種溫縮裂縫在北方溫差較大地區(qū)初冬一般寬度為35mm,到嚴冬可加寬到10mm,最寬達到20mm,而到春季則又縮回。 (3)差異沉降引起的橫向裂縫。在軟土地基與非軟土地基交界處、軟土地基處理方法變化處或構(gòu)造物臺背與路段交接處,因

12、地基或路基與構(gòu)造物差異沉降導(dǎo)致基層開裂,并反射到瀝青面層,形成橫向裂縫。 因為溫度變化引起的瀝青面層本身收縮是造成橫向裂縫的重要原因，所以自由瀝青含量越多裂縫越多，選用符合重交通道路石油瀝青技術(shù)要求的瀝青,控制瀝青用量,精選礦料,準確組成級配,或使用纖維等添加劑,均可有效減少裂縫。另外還應(yīng)設(shè)計合理的路面結(jié)構(gòu)并且精心施工。16網(wǎng)裂 網(wǎng)裂是相互交錯的疲勞裂縫,形成一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)狀開裂,它的初始形態(tài)是沿輪跡帶出現(xiàn)單條或多條平行的縱縫,而后,在縱縫間出現(xiàn)橫向和斜向連接縫,形成縫網(wǎng)。 網(wǎng)裂主要是由于路面的整體強度不足而引起的。一個原因可能是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,路基路面壓實度不足,路面材料配合不

13、當或未拌和均勻等使瀝青與石料粘結(jié)性差；另一個原因可能是由于路面出現(xiàn)橫向或縱向裂縫后未及時封填,致使水分滲入下層,使基層表面被泡軟，在汽車荷載反復(fù)作用下，粉漿通過面層裂縫及空隙被壓到表面產(chǎn)生唧漿,基層表面被逐步淘空,產(chǎn)生網(wǎng)裂。另外，瀝青老化和汽車嚴重超載，使基層產(chǎn)生疲勞破壞也是導(dǎo)致瀝青面層形成網(wǎng)裂的重要原因。17坑槽 (一)坑槽的形成可歸結(jié)為水損害和油損害兩個主要方面 1.水損害形成坑槽是瀝青路面早期破壞的最常見的現(xiàn)象之一。在開始階段,雨水由瀝青路面大空隙或破損處滲入,停留在基層表面上,在行車荷載反復(fù)作用下動水沖刷半剛性基層的細料并逐漸形成灰漿,使瀝青面層與基層脫開,灰漿被行車荷載擠壓,通過面層

14、裂縫或面層混合料中的空隙唧到表面。在產(chǎn)生唧漿的位置,瀝青面層產(chǎn)生網(wǎng)裂,接著一些碎裂的小塊面層或基層材料被車輪帶走,而逐步形成坑洞,并不斷的擴大，最后形成坑槽。 2.車輛修理或機動車用油滲入路面,污染使瀝青混合料松散,經(jīng)行車碾壓逐步形成坑槽。預(yù)防坑槽損害，首先要選用粘附性和抗老化性強的瀝青,恰當采用集料,合理設(shè)計混合料級配； 其次要嚴格控制混合料的出廠、攤鋪、碾壓及終了溫度，確保壓實度達到規(guī)范要求，確保瀝青面層的厚度和平整度；再次要確保路表排水暢通,以預(yù)防為主,對裂縫、小面積松散、沉陷等作用及時科學(xué)的維修,避免其迅速發(fā)展為坑槽18車轍和推移 （一）車轍和推移形成的主要原因如下 1.行車荷載的影響。車輛按規(guī)定正常在行車道行駛,使得高速公路的交通渠化現(xiàn)象非常突出,隨著車輛荷載作用次數(shù)增加,行車道車輛輪跡處進一步壓實并逐漸形成不同程度的車槽。 2.基層施工質(zhì)量差。因基層的厚度不足或因基層材料、施工、養(yǎng)生不當導(dǎo)致基層整體強度不足,由于荷載作用超過路面各層的強度，使得路表變形過大而形成轍槽和推移。 3.瀝青面層高溫穩(wěn)定性差。由于瀝青混合料是一種彈塑性材料,如瀝青、礦料的選材不當或混合料組成不當會導(dǎo)致瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性差、抗塑性變形能力低,在高溫條件下,車輪碾壓反復(fù)作用,荷載應(yīng)力超過瀝青混合料的穩(wěn)定極限,使流動變形不斷