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水泥混凝土路面断板原因分析及其预防措施
发布时间:2017-7-28 阅读:1994次   打印本页 || 关闭窗口

作为高级路面的水泥混凝土路面,以其稳定性好,抗滑性能好及养护费用低等优点越来越广泛被应用。根据已建成通车的高等级道路的使用情况,有相当部分已破坏,如开裂、断板、沉陷、错台等病害,给养护、修复带来极大的困难,尤其是断板病害已经成为公路工程的通病之一,通过对水泥混凝土路面断板的原因加以分析,积极采取措施加以防治。

1 路面断板的原因


1.1 早期开裂断板的原因

1.1.1 原材料不合格。

1)水泥的安定性差,强度不足。水泥中的游离氧化钙在凝结过程中水化很慢,水泥凝结硬化后还在继续起水化作用,当游离的氧化钙超过一定限量时,就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度,使开裂断板的机率大大增加。水泥的水化热高,收缩大也易导致开裂。

2)集料(砂、碎石等)含泥量及有机质含量超标。水泥混凝土中水泥石与骨料的界面粘结不良往往是产生初期开裂的薄弱部位。集料的含泥量和有机质超过规范要求,必然会造成界面缺陷,容易开裂。另外有资料表明,在同样的水灰比条件下,石灰石,石英岩等亲水性骨料与水泥石界面粘合力大,花岗岩等亲水性差的骨料则反之。

1.1.2 混凝土配合比不当。

1)单位水泥用量偏大。混凝土中引起收缩的主要水泥石部分,过多的水泥用量必然会导致较大的收缩。

2)水灰比偏大。水泥完全水化的最低水灰比约为0.26~0.29,施工中采用较高的水灰比为了满足和易性的需要以利于施工。但偏大的水灰比增大了水泥水化初期骨料表面的水膜厚度,影响了混凝土强度。

1.1.3 施工工艺不当。

1)搅拌不足或过分,振捣不密实,形成混凝土强度不足,或不均匀,易导致早期开裂或断板。振捣时间不易过长,否则会造成分层,粗骨料沉入底层,细骨料留在上层,强度不均匀,表面收缩裂缝增加。

2)养生不及时或养护不当。尤其是气温高,湿度小,风速大,就会使混凝土表面水分蒸发太快,从而形成干缩裂缝。

3)切缝不及时,由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足,造成混凝土内应力集中,在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

1.2 使用期开裂断板原因

1.2.1 设计不当。

1)路面厚度偏薄。如果设计时交通量不准,路基、基层、底基层的模量和材料参数选用不当等原因而使路面厚度偏薄,就会使路面寿命缩短,过早地出现开裂断板;

2)板块平面尺寸不当;

3)混凝土原材料配合比不当,混凝土产生碱—集料反应或抗冻融差等耐久性问题。

1.2.2 路基不均匀沉降。

路基不均匀沉降主要发生在:

1)填挖相交断面处,半填半挖结合处,新老路基交接处,土基密度不同部位;

2)软弱地基,湿陷性黄土以及采空区,陷穴等特殊路段;

3)压实度不足。压实不均匀路段,在路面长期使用过程中,由于水温条件的变化和行车荷载作用,路基产生不均匀沉降,致使沉降量不同的结合面产生错台,面板由于荷载作用导致断裂。

1.2.3 基层失稳。

1)基层施工质量不好,强度不均匀或较低,使用中基层松散或在渗水作用下,材料被吸往一边,面层脱空,当受到弯拉力大于混凝土板强度时,面板即发生断裂。

2)面层接缝填料失效,板的弯沉使空隙内的积水,侵蚀冲刷基层,并沿接缝缝隙喷出,即产生唧泥。如果唧泥现象不断产生,面板边缘部分将失去支承,在荷载下产生断裂。

2 水泥混凝土路面断板预防措施


2.1 早期开裂断板的预防

2.1.1 合格的原材料是保证混凝土质量的必要条件。

1)对于安全性差,游离氧化钙超标及强度不足的水泥禁止使用;不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用。尽量采用发热量少,收缩的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。

2)集料的含泥量及有机质含量不得超标,级配应符合配合比要求。

2.1.2 严格控制混凝土配合比。

1)按试验混凝土配合比准确配料,单位水泥用量要精确,误差值控制在1%以内;

2)集料的含水量要及时试验取量,控制适宜的用水量,保持水灰比的准确,为减少用水量,改善和易性可使用合适的外掺剂,用水量误差不超过1%,外加剂控制在2%以内。

2.1.3 施工工艺的控制。

1)混凝土的拌合时间要根据机械性能准确掌握,最长拌合时间不应超过最短拌合时间的3倍,振捣均匀密实,避免漏振或过振现象发生;

2)加强混凝土面板的养生。采用覆盖养生,保证混凝土面板表面湿润;

3)及时切缝。根据施工现场气温及水泥品种试验确定最早切缝时间,一般应采用多台切缝机同时作业,以保证切缝及时。切缝深度为混凝土板厚的1/3~1/4,不宜切缝太浅(少于1/4)或太深(多于1/3),剩余断面部分能吸收由于高温产生的内应力。

2.1.4 边界影响的控制。

1)要及时将后浇筑的面板切缝;

2)有中央分隔带,路缘石等结构物施工时,应在与混凝土面板接触处涂刷沥青,使双方自由伸缩;

3)基层养生结束后,及时浇筑水泥混凝土路面,以防止基层因暴露时间长而产生干缩裂缝。若基层出现裂缝,应采取封闭裂缝处理,预防因基层裂缝反射到面板上来。

2.2 使用期开裂断板的预防

2.2.1 设计上的考虑:

1)由于运输业的迅速发展,一些大型运输车辆的出现,这就要求设计要充分考虑混凝土路面的厚度,平面尺寸及砼标号。应保证在设计使用年限内的正常使用。

2)选用适合当地环境条件的原材料,重视冻融性和耐久性。

2.2.2 路基质量控制。

1)路基压实质量要求达到规定的压实值和弯沉值,特别是桥涵等构造物的台背必须保证压实度,保证路基有足够的均匀的强度;

2)对于路基不稳定特殊软弱土基,湿陷性黄土,采空区,陷穴,滑坡等路段,应避免采用水泥混凝土路面,其它特殊路基应经过特殊处理后方可进行水泥混凝土路面施工。

2.2.3 路面基层质量控制。

基层应该有很大的稳定性和均匀性:

1)基层应尽可能采用水泥稳定基层,严格控制细料,以增加基层的水稳性,防止唧泥;

2)严格控制基层的厚度,保证强度的均匀;

3)采用厂拌法拌基层料,确保拌和均匀和配料准确;

4)按照设计要求,保证基层的密实度。

混凝土路面断板的原因如上所述,施工生产中只有逐一落实控制,才能有效地预防断板的出现。同时,还要及时采取措施,封填微裂缝,如灌注环氧树脂,并加强养护工作,对排水系统中发现的问题及时处理,避免造成较大的病害。桥涵施工过程中,应结合桥面铺装,认真处理好路桥结合部位,防止不均匀沉降。此外,还应做到依法治路,严格控制超载、超重、超限车辆通行。

参考文献:
[1]李坚铭.我国南方二级公路水泥混凝土路面断板原因分析及其预防措施[J].低碳世界,2016(28):221-222.
[2]赵成见.农村公路水泥混凝土路面面层裂缝断板主要原因及预防措施[J].四川水泥,2016(1):12.
[3]王凡超.浅谈水泥混凝土路面断板的成因及预防措施[J].山东工业技术,2015(6):136.
[4]马学敏,戚玥.公路水泥砼路面断板原因分析及其处理方法[J].内蒙古科技与经济,2015(7):101.

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