舊水泥混凝土路面修復(fù)改造方案研究

1、重慶交通學(xué)院 碩士學(xué)位論文 舊水泥混凝土路面修復(fù)改造方案研究 姓名：郝秀民 申請學(xué)位級別：碩士 專業(yè)：建筑與土木工程 丨導(dǎo)教師：馮曉;章征春 20050326abstractcement concrete pavement is an important kind of high pavement types, which has many advantages such as high strength, durability, low maintenance cost，its mileage is over 17000 kin in china, the use of cement con

2、crete pavement produces great social and economic benefit. at present，maintenance of cement concrete pavement at a high ebb，there are many reasons. as soon as part damage starts， cement concrete pavement will lead to bad consequence if not being maintained in time. the point has been accepted by tec

3、hnician of highway lines. recently there is much research on maintenance technique of cement concrete pavement, there is short of complete system in maintenance of cement concrete pavement, including follow steps: investigation of cement concrete pavement, evaluation, laying out the plan.the paper i

4、ntroduces current situation of cement concrete pavement both at home and abroad，sums up current research achievements, puts forward the shortage and ascertains the contents and goal; it gives a basis for laying out restoring plan by analyzing mechanism of breakage; it states the methods and standard

5、s of evaluation, affords schemes according to evaluation results in order to lessen blindness; three maintenance types of cement concrete pavement; restoration, resurfacing, reconstruction. restoration is a method to deal with common distress such as cracks, seams, slab rapture; resurfacing is to ov

6、erlay bituminous pavement on used cement concrete pavement in order to improve the performance; reconstruction is a method to break used cement concrete pavement firstly and to overlay bituminous pavement again. it only affords departments of highway maintenance lessons hopefully, look forward to th

7、e future of it.key words: used cement concrete pavements maintenancepavement improvement明原創(chuàng)性本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研 究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果，對本文的研究做出重要貢獻的個人和集 體,均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名："奪日期：2005年3月 26 日第一章前言 5第一章前 言我國水泥混凝土路面始建于上世紀60年代中期，8

8、0年代以來，水泥混凝土路 面在全國迅猛發(fā)展?？偫锍逃?980年的1600km,飛速上升到1993年的28049kim 占高級路面總里程的60%,目前，每年在建規(guī)模超過1.5萬公里，預(yù)計到2005年 底，我國將擁有17萬多公里水泥混凝土路面。近年來，我國現(xiàn)有的水泥混凝土路 面有相當(dāng)一部分己接近或超過設(shè)計年限，有的雖未達到設(shè)計年限，由于改造建成 投入使用后交通量劇增，由于荷載的反復(fù)作用和自然因素的侵燭破壞，汽車軸載 日益重型化或設(shè)計、施工等方面的原因，出現(xiàn)路面損壞、使用品質(zhì)下降的情況。 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，道路交通量劇增，汽車的日益重型化，許多早期建設(shè)的水 泥混凝土路面產(chǎn)生了多種破損現(xiàn)象：結(jié)構(gòu)承載

9、能力不足、行車舒適性差、車速難 以提高。我國510年前建設(shè)的35萬公里水泥路面中的相當(dāng)部分，在特重交通 及超重軸載的毀壞性運營下，不堪重負，水泥混凝土路面出現(xiàn)了大面積病害，甚 至影響交通安全和交通運輸業(yè)的發(fā)展。由于水泥路面的鮮明特點如：施工方便、 維修周期長、強度高、耐久性好擴散荷載能力強穩(wěn)定性好的剛性路面結(jié)構(gòu)，因此 在公路和城市道路建設(shè)中大量釆用，因此水泥混凝土路面里程將進一步大大增加， 對水泥混凝土舊路面的修復(fù)與改造工作將越來越重。自高速公路建設(shè)中運用水泥 混凝土路面以來，舊水泥路面的維修工作就隨之產(chǎn)生，對于舊混凝土路面的維修 改造技術(shù)越來越受到重視，在國內(nèi)外也進行了很多相關(guān)研究0雖然水泥

10、混凝土路面具有剛度大、強度高、使用耐久和曰常養(yǎng)護工作量小的 優(yōu)點，然而，由于水泥混凝土的脆性和溫度敏感性，這種路面需設(shè)置各種接縫， 決定了水泥混凝土路面的行車舒適性比浙靑混凝土路面差，并且損壞后修復(fù)十分 困難等缺點。多年來的研究與實踐證明了一趨可用的修復(fù)與改造方法，但是各種 方法沒有形成一個完整舊水泥混凝土路面修復(fù)與改造技術(shù)體系，這對公路和城市 道路管理部門來說是一種缺憾，因而需要進行進一步的探討與研究。內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)對于水泥混凝土路面的病害與評價，在公路養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范（jtj 073-96) 和新的行業(yè)標準公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范中進行詳細的規(guī)定，它是 委托地方交通廳與專門的技術(shù)委

11、員會對全國各地混凝土路®的狀況進行調(diào)查研 究并經(jīng)過實踐確定的內(nèi)容和方法，很好地評價水泥混凝土路面現(xiàn)有使用質(zhì)量， 并且細化道路評分標準與等級為制定水泥混凝土路面的修復(fù)和改造提供了科學(xué) 的決策依據(jù)，避免舊混凝土路面維護的盲目性。七五期間，國家ncx025課題我國水泥混凝土路面發(fā)展對策及修筑技術(shù)研究第五分題舊水泥混凝土路面維修技術(shù)研究中，僅對維修材料進行了試驗 研究，目前尚未進入實用性階段，強度評定、脫空板處理、補強層設(shè)計與施工等 許多研究尚待深化。我國現(xiàn)行規(guī)范對舊水泥混凝土路面上加鋪水泥混凝土或鋼纖 混凝土的設(shè)計做出了規(guī)定，但對于國外已廣泛應(yīng)用的舊水泥混凝土板上加鋪浙青 類結(jié)構(gòu)層結(jié)構(gòu)方面

12、還沒有設(shè)計方法，許多工程實踐只是依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗。因 此，開展對舊水泥混凝土路面維修技術(shù)與筋青加鋪層設(shè)計及施工方法研究，具有 深刻的工程意義和廣闊的應(yīng)用前景。羅蓉等對再生水泥混凝土研究進行總結(jié)，她認為將舊水泥混凝土回收利周作 為再生集科，不僅節(jié)約資源，保護環(huán)境，而且還節(jié)省工程造價。將之用于路面基 層，從強度和耐久性等方面看是切實可行的，并且在回顧與總結(jié)了國內(nèi)外再生水 泥混凝土集科(rca=recyded concrete aggregate)的研究進展基礎(chǔ)上，歸納了當(dāng)前 rca的主要研究成果，并提出目前應(yīng)用與研究的幾點建議。劉勇及張端良等對舊水泥混凝土路面板灌架技術(shù)進行研究，其結(jié)合水泥混凝

13、土路面改造工程實例，從脫空板的確定、灌衆(zhòng)材料的配比與性能試驗、灌架工藝 與質(zhì)量控制及檢測方法等方面對水泥混凝土路面板底脫空的灌菜技術(shù)進行探索。李淑彥把土工布在舊水泥混凝土路面補強中的應(yīng)用進行了研究，從分析舊路 補強的原理及補強方法幵始，介紹了土工布應(yīng)用特性，認為使用專用土工布能有 效減緩浙青混凝上面層反射開裂。李華等探討了舊水泥混凝土路面評價指標，其結(jié)合長沙市芙蓉路拓改工程和 長永商速公路復(fù)合式路面工程，通過對其舊水泥混凝土路面的大規(guī)模調(diào)查，提出 了舊水泥混凝土路面的5項評價指標，即結(jié)構(gòu)承載能力、接縫傳荷能力(彎沉差)、 路面破損、抗滑能力和平整度。從使用性能和結(jié)構(gòu)性能兩方面對舊水泥混凝土路

14、面進行全面綜合的評價。劉朝陣、黃誼、李杰等各自結(jié)合工程實例，研究了在舊水泥混凝土路面上加 鋪浙青面層的設(shè)計與施工，簡要總結(jié)介紹舊水泥混凝土路面加鋪浙青面層在設(shè)計、 施工和管理，特別是設(shè)計應(yīng)注意的問題，同時根據(jù)項目的經(jīng)驗，提出在舊水泥混 凝土路面上加鋪浙青面層的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方法，旨在為同行提供參考張善等對舊水泥混凝土路面病害進行分析并研究了其維修對策。其認為舊水 泥較路面的修補對加鋪改造工程成敗至關(guān)重要，并結(jié)合舊水泥混凝土路面加鋪改 造的工程實踐，對舊水泥混凝土路面進行了詳細的調(diào)查，對板塊病害原因進行了 分析，提出了維修對策，取得了良好的效果。蔡喜綿對舊水泥混凝土路面進行浙青混凝土軍面考慮的因

15、素、國外軍面厚度 設(shè)計法以及反射裂縫的防治措施、國內(nèi)研究及應(yīng)用簡祝作了介紹。唐忠良等研究了路面反射裂縫的形成原因及防治技術(shù)，介紹了漆論長絲燒毛 土工布防治路面反射裂縫的作用機理及施工技術(shù)。主要論述了燒毛土工布防治路面反射裂縫的作用機理，浙青罩面層及對土工布的性能要求及相應(yīng)的施工技術(shù)。彎沉趨于均勻*可進一步防止面層出現(xiàn)反射裂縫，同時解決了舊混凝土廢棄物的堆放問題， 有利于環(huán)境保護。施瑞欣等通過impaoor 2000機破碎并擊實舊水泥混凝土路面的試驗，探討了 其破碎壓實的施工工藝和效果。結(jié)果表明：該法能有效打碎并夯實舊混凝土路面, 利用擊碎的舊混凝土碎料作底基層，1.2國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)國外

16、發(fā)達國家水泥混凝土路面修筑歷史較長，在歐美國家髙速公路網(wǎng)中，水 泥較面板總量占50%左右，但大多數(shù)水泥較路面達到了設(shè)計要求，特別是德國、 比利時等國家的水泥較路面表現(xiàn)出了非常卓越的長期使用性能，這與其路面修復(fù) 技術(shù)是分不幵的。早在六十年代他們便幵始對其維修技術(shù)進行研究。隨著交通量 的增長及交通組成的不斷變化，其路面結(jié)構(gòu)也不斷得到完蕃，對舊水泥混凝土路 面評價與結(jié)構(gòu)維修技術(shù)的研究持續(xù)至今。以美國為例，1985年，聯(lián)邦公路管理局 出版了路面修復(fù)手冊，1988年對此又進行了修訂。1995年在總結(jié)全美研究成 果及工程實踐的基礎(chǔ)上，又分別出版了 ac/pcc修復(fù)與評價指南。日、英、法等 國在不同時期也有

17、類似的研究報告。美國等發(fā)達國家一直對使用浙青加鋪層技術(shù)補強舊水泥混凝土路面情有獨 鐘，就是因為加鋪瀝青層具有提高路面結(jié)構(gòu)的承載能力和恢復(fù)舊混凝土路面表面 功能兩大作用。通過大量試驗路研究，各國分別提出了相應(yīng)的瀝靑加鋪層翠面設(shè) 計方法，比較有代表性的有ai、aashto、are、ta法等，使舊水泥混凝土路面 灑青加鋪層的設(shè)計方法不斷得到完善和發(fā)展。但國外的這些經(jīng)驗法與我國傳統(tǒng)的 理論法相差較大，不能照搬套用，只能在理論分析的基礎(chǔ)上參考借鑒。1.3研究現(xiàn)狀分析及存在問埋13,1水泥混凝土路面破損與其施工質(zhì)量有關(guān)近年來，我國一直處于高速公路快速發(fā)展時期，現(xiàn)在城市道路和農(nóng)村公路建 設(shè)又掀起熱潮，在公路

18、建設(shè)中，水泥混凝土路面由于其優(yōu)點被大量釆用，我國的 水泥混凝土路面里程急劇增長。由于長期在公路建設(shè)中，對施工質(zhì)量的監(jiān)控存在 著薄弱環(huán)節(jié)，對相關(guān)的技術(shù)標準及要求沒有嚴格執(zhí)行，對水泥路面板塊具有極大的破壞性，所以很多水泥混凝土路面還沒有到設(shè)計年限 就已經(jīng)幵始大面積損壞，給公路運輸業(yè)帶來很大影響，例如行車安全性、舒適性、 經(jīng)濟性。同時也增加了養(yǎng)護維修費用。所以要從建設(shè)源頭上進行控制，確保建設(shè) 時能嚴格按照設(shè)計要求按施工技術(shù)規(guī)范要求操作，保證水泥混凝土路面的施工 質(zhì)量并對交通流和交通車輛進行有效管理延長水泥混凝土路面的使用壽命。第一章前言 7特別突出問題是，對目前水泥路面改善使用的各種方法的運用上，在

19、基本方 案的確定上，缺乏合理的選用和完善的設(shè)計方法。以致于造成方案不當(dāng)，達不到 修復(fù)的目標，因此必然造成資金和財力的浪費，并且?guī)聿涣嫉纳鐣绊憽?32水泥混凝土路面的修復(fù)應(yīng)以其評價結(jié)果為標準水泥混凝土路面進行修復(fù)改造應(yīng)首先對其路面現(xiàn)狀進行專業(yè)的評價，以確定 其現(xiàn)有使用質(zhì)量等級，然后根據(jù)規(guī)范來確定其目前狀況應(yīng)釆用小修保養(yǎng)、中修、 大修、改造中的哪一種養(yǎng)護對策，或者是進行對個別病害如板底脫空、唧泥、裂 縫進行維修處理，還是進行罩面或者加鋪筋青面層，以及選擇混凝土重鋪的措施。 目前多數(shù)研究只是針對單一的處理方法進行研究論述，和評價指標體系聯(lián)系不大。l3.3對水泥混凝土路面的修復(fù)方法沒有形成完善的體

20、系現(xiàn)在的研究多集中于具體實例，是在確定了修復(fù)方案的前提下對具體的方法 進行討論。因此缺乏一個完整的體系，即從水泥混凝土路面的評價開始，由評價 結(jié)果決定修復(fù)方法，以及評價方法之間的優(yōu)劣比較，最后詳縮規(guī)定具體的修復(fù)方 法-并對修復(fù)后的水泥混凝土路面使用一段時間后進行評估。1.4本文研究目的、內(nèi)容研究目的：本文在查閱、收集、整理國內(nèi)外舊水泥混凝土路面修復(fù)改造技術(shù) 研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，借鑒已有的研究成果和方法，分析說明水泥混凝土路面破壞 的形成機理，為釆取相應(yīng)的修復(fù)措施提供理論上可靠的依據(jù)，為后續(xù)施工工藝及 技術(shù)制定打下良好基礎(chǔ)；將水泥混凝土路面的評價方法及標準在舊水泥混凝土路 面修復(fù)中的重要意義提出來

21、，力求在選取修復(fù)措施時，保證措施得當(dāng)，既滿足要 求，又不標準過高，造成浪費；將舊水泥混凝土的修復(fù)方法分為修緒復(fù)原、加鋪 層和重建，為施工單位提供具體的施工技術(shù)及工藝流程。研究內(nèi)容：介紹國內(nèi)外目前在舊水泥混凝土修復(fù)方面研究內(nèi)容及成果，提出 自己認為存在的問題；討論舊水泥混凝土路面各種破損的機理，從理論上探討了 破壞原因；闡述水泥混凝土路面的評價方法和標準等級，確定如何根據(jù)評價結(jié)果 來選擇修復(fù)措施或養(yǎng)護對策；對舊水泥混凝土路面的三種修復(fù)方法即：修緒復(fù)原、 加鋪層和重建的施工設(shè)計、關(guān)鍵工序施工工藝流程進行詳細討論，旨在指導(dǎo)具體 的舊混凝土路面的修復(fù)改造工程。第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 9第

22、二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防2.1水泥混凝土路面病害成因探析混凝土路面由于施工、養(yǎng)護、行車及環(huán)境等因素影響，路面易出現(xiàn)斷裂、碎 裂、唧泥、錯臺、拱起、沉陷等損壞，其損壞很大程度上是由于水滲入路面基層， 強度降低，加上板下一旦有水滲入就很難排出，在重載車輛軸載的頻繁作用下， 易形成級配碎石層的再次壓縮，產(chǎn)生豎向位移，底基層壓縮變形發(fā)射到基層，使 得基層產(chǎn)生斷裂并隨之下沉，導(dǎo)致基層與面板之間形成間隙，從而使混凝土路面 喪失了部分支撐，產(chǎn)生斷板，板塊間的約束減弱，單板承受的荷力加大，填料縫 在較大的豎向位移反復(fù)作用下，逐漸與混凝土面板脫離，喪失封水性能形成雨水 下滲，滲入的地表水在車輛荷載作用

23、下產(chǎn)生較大的動水壓力，侵燭路面基層，使 得基層細粒料與水共同滲出，產(chǎn)生了唧泥和板角斷裂。同時，由于路面接縫處僅 有部分有傳荷能力，接縫的傳荷能力逐漸減弱，最終導(dǎo)致錯臺。而錯臺的發(fā)生又 加大了板塊的沖擊荷力，使級配碎石層產(chǎn)生了更大的壓縫變形，逐漸發(fā)展為板體 下沉、斷板，進而發(fā)展到破碎。為適應(yīng)社會對公路交通快速、安全、舒適、便捷的霈要，對路面損壞的概念 已從單純的結(jié)構(gòu)性破壞擴展到舒適性、安全性等功能性破壞。水泥混凝土道路面 板的破壞按此標準概括起來有如下幾種主要類型。（1)橫、斜向裂縫；（2)角隅 斷裂：（3)交叉網(wǎng)裂：（4)卿泥、冒水：（5)縱向裂縫：（6>錯臺：（7)沉陪；(8) 拱起、

24、脹起；（9)脹逢、假縫、接縫沖擊振動；（10>骨料外露。其中（1)項-(6) 項損壞屑于結(jié)構(gòu)性破壞：（7)項-(10)項為功能性破壞：除（8項-(10)項外， 其余各項均與支承條件相關(guān)。2. 2接縫處破壞病害分類接縫處是混凝土板體的應(yīng)力分布比較集中的地方，是最容易引起破壞的部位。 初期的病害主要是集中在接縫處的破壞，接縫處的破壞可分為：錯臺、拱起、板塊 活動和哪泥、填縫材料的破壞等。 2.2.1錯臺錯臺現(xiàn)象常常與唧泥現(xiàn)象、填縫料喪失、路基的不均勻變形等密切相關(guān)。一 方面,填縫料的喪失，會造成路面水的滲入，在車輛荷載的作用下，產(chǎn)生卿泥， 隨著卿泥的連續(xù)不斷發(fā)生，路基游離土被不斷帶走，路基表

25、面標高不斷降低，產(chǎn) 生錯臺-另一方面，路基若處理不好，如壓實程度不一致，則會隨著通車時間的 增長，不均勻沉降和變形也會增加，也可產(chǎn)生錯臺。此外，以下原因也可造成錯 臺：下部嵌縫板與上部縫隙未能對齊，或脹縫兩側(cè)混凝土壁面不垂直，使縫旁兩 板在伸脹擠壓過程中，會上、下錯開而形成錯臺。地面水通過接縫滲入基礎(chǔ)使其軟化，或者接縫傳荷能力不足，或傳力效果降 低時，都會導(dǎo)致錯臺。當(dāng)交通量或基礎(chǔ)承載力在橫向各幅板上分布不均勾，各幅板沉降不一致時， 縱縫也會產(chǎn)生錯臺。錯臺的特點是橫向接縫兩側(cè)路面板出現(xiàn)了豎向相對位移all,錯臺根據(jù)形成臺 階的髙度又可分為幾種情況：輕度錯臺一接(裂)縫兩邊路面形成的臺階髙度小于1

26、0mm; 中度錯臺一接(裂)縫兩邊路面形成的臺階高度小于10-15mm; 嚴重錯臺一接(裂)縫兩邊路面形成的臺階高度大于15nmu 2丄2擠碎和拱起在橫向接縫、特別是脹縫兩側(cè)數(shù)十厘米范圍內(nèi)，由于脹縫內(nèi)的滑動傳力桿位 置不正確、滑動端的滑動功能失效、施工時胺縫內(nèi)部有混凝土搭連、使用期間脹 縫內(nèi)落入堅硬雜屑等原因，阻礙了板的伸長，使混凝土在膨脹時受到較高的擠壓 應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土的抗剪強度時，板即發(fā)生剪切擠碎?；炷涟逶谑軣崤蛎浂茏鏁r，某一接縫兩側(cè)的板突然向上拱起。這是由于 混凝土板收縮時縫隙張開，填縫料失效，堅硬碎屬等不可壓縮材料塞滿縫隙，在 板在膨脹時產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，從而出現(xiàn)縱向壓曲

27、失穩(wěn)。 2.23脫空、板塊活動和卿泥唧泥是在車輛荷載作用下，扳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;脫空是面板與 基層之間存在一定的f，隙，脫空往往伴隨哪泥的發(fā)生和發(fā)展而出現(xiàn)，水泥混凝土 路面卿泥損壞嚴重，i至影響到正常交通運輸?shù)倪\營，造成較大的經(jīng)濟損失和社 會影響。2.23.1哦泥產(chǎn)生的原因水泥混凝土路面卿泥是在車輛荷載作用下，面扳接縫、裂縫和板邊下部產(chǎn)生 的水和細粒土混合物的強制性位移造成的。它的產(chǎn)生原因是水泥面板直接鋪筑在 細粒高縮性土和易沖刷的基層上產(chǎn)生的，卿泥往往是錯臺、斷板、接縫附近斷板 等病害的誘因。j路面卿泥的產(chǎn)生

28、，一般需具備以下條件：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：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衆(zhòng)；i頻繁的重載車輛軸載的作用水泥混凝土路面板產(chǎn)生泵吸作用將泥架噴出、i吸入。2.23.2水泥混凝土路面卿泥損壞機理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。水泥混凝土 路的接縫有以下五種：圖1-5。圖1縱向縮縫設(shè)置示意圖以上所必須設(shè)置的接縫(縮縫、脹縫、施工縫)，加上施工期或使用期所產(chǎn)生的 各種裂縫，毫無疑問成為路面最薄弱、最易損壞的部位。盡管這些部位均經(jīng)填縫 料處理，但目前

29、的填縫料使用期都較短，23年后都不同程度地出現(xiàn)滲水現(xiàn)象， 雨水通過接縫、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，泥水在負壓作用下被吸入板底，如此反復(fù)，板底逐 漸脫空，改變了混凝土面板原有的支承條件，造成受力狀態(tài)的改變，從而產(chǎn)生錯 臺、脫空、板體下沉、嚴重時斷板，進而發(fā)展到破碎。2縱向施工縫設(shè)置示意圖圖3 般公路橫向縮縫構(gòu)造 -i jjh 料=shsmm圖4特重交通公路橫向縮縫構(gòu)造 3 5橫向脹縫或脹縫處施工縫構(gòu)造2.2.4填縫料的失效、損壞使用一段時間后常常會出現(xiàn)填縫料剝落、擠出、

30、老化碎裂現(xiàn)象。填縫料的失 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， 進而導(dǎo)致其它病害。2, 3接縫處破壞病害的預(yù)防如上所述，唧泥現(xiàn)象往往是錯臺、脫空、斷板的誘因，危害是巨大的，應(yīng)在 設(shè)計和施工中盡量采取措施來避免和減少。筆者認為可從以下幾個方面釆取措施： 23.1選擇適宜的基層材料，提高基礎(chǔ)的抗沖刷能力水泥混凝土路面板體下存在松散細粒土是卿泥產(chǎn)生的內(nèi)因之一，選擇適宜的 基層材料是杜絕卿泥現(xiàn)象之根本。高等級公路一般釆用強度較高和抗沖刷的無機 結(jié)合料或是游青穩(wěn)定粒料作基層，杜絕細粒土在基層上的應(yīng)用

31、，給混凝土面板提 供均勻支撐，防止_泥。 23j.加強防排水措施路面水通過接（裂）縫或板邊縫隙進入基層又無法自行排出是產(chǎn)生唧泥的重 要原因，采用適當(dāng)?shù)穆访娣琅潘胧┛纱蟠鬁p小唧泥現(xiàn)象產(chǎn)生的概率。這可以從 以下四個方面進行：釆用路面排水措施加強路面排水，釆取的措施應(yīng)保證表面水的排泄暢通， 縮短雨水在路面的滯留時間，減少接（裂）縫和板邊縫隙滲水，可通過設(shè)置盡可 能大的路面橫坡(1-1.5%)、設(shè)置路肩表面排水系統(tǒng)（如設(shè)置路肩排水帶、排水槽等） 來實現(xiàn)。加強接縫處理選擇優(yōu)良的接縫板和填縫料，盡可能地防止雨水進入路面結(jié)構(gòu)中，應(yīng)加強灌 縫工作，由于大多數(shù)公路的灌縫工作做得不夠，行車數(shù)月即滲漏嚴重，是水泥

32、混 凝土路面的通病。對混凝土板產(chǎn)生的裂縫，也應(yīng)即時采取措施及時進行填縫處理， 防止雨水下滲。、采用合適的路面結(jié)構(gòu)，增強排水能力改善路面結(jié)構(gòu)形式，使得盡快將進入路面結(jié)'構(gòu)中的雨水排出，也可以通過設(shè) 置路肩排水系統(tǒng)、具有排水功能的基層、塾層等設(shè)施，進行路面內(nèi)部排水，排出 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部分游積的層間水。圖6、圖7給出了一種帶排水系統(tǒng)的新型重交通水 泥混凝土路面結(jié)構(gòu)體系此系統(tǒng)包括排水基層或塾層、路肩下部的排水管道、有 路拱的路面雙向排水、單向坡的路面單側(cè)排水。加強中央分隔帶排水設(shè)施建設(shè)，如設(shè)置進水口、排水溝、集水井、排水管 等，對進入分隔帶的雨水，若有排水設(shè)施，可通過地下排水設(shè)施如盲溝、排水管、

33、 橫向排水管等來解決，若無分隔帶排水設(shè)施，則應(yīng)對分隔帶底部進行隔水處理，第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 13確保分隔帶雨水不進入路基, 費賫»廂i，隱 vt：二二二土 反誠權(quán)榆j *水譬_r * 6混凝土路面、擁青路肩路面內(nèi)部排水結(jié)構(gòu)示意圖水死面 m(反|載»>排水替 圖7混凝土路面、混凝土路肩內(nèi)部排水結(jié)構(gòu)示意233減小荷載應(yīng)力以防止卿泥發(fā)展卿泥的發(fā)展與荷載應(yīng)力的大小有關(guān)，要想方設(shè)法減小混凝土板接縫、裂縫及 板邊底部荷載應(yīng)力，有利于減少卿泥的發(fā)生。加強接縫的傳荷能力，將板上所承 受的荷載有效地傳遞給相鄰板，降低板底應(yīng)力?？蓪M向接縫(縮縫、脹縫、施工 縫)設(shè)置傳

34、力桿，縱向接縫(施工縫、縮縫)設(shè)置拉筋。 23a增大面板分塊尺寸增大水泥混凝土道面板尺寸，即延長水泥混凝土道面板接縫間距0 2丄5鋪設(shè)塑料薄膜部分基層頂面（接縫處鋪設(shè)塑料薄膜，防止雨水滲入基層。第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 132.4路面板內(nèi)損壞混凝土路面裂縫可分為表面裂縫、貫穿裂縫。而裂縫發(fā)生的時期又可分為初 期(或早期)裂縫和使用期裂縫。早期裂縫是指水泥混凝土路面板済筑完成后還未開 放交通前出現(xiàn)的裂縫，早期裂縫主要是表面裂縫，使用期裂縫后期裂縫實際是在 行使車輛荷載的作用下，加劇應(yīng)力集中而引起原有早期裂縫擴展或產(chǎn)生新的裂縫。 2a1表面裂縫及機理分析表面裂縫的產(chǎn)生主要是由于混凝土的

35、收縮引起的裂縫，路面混凝土收縮主要 有如下幾種：塑性收縮在水泥混凝土路面施工中發(fā)生的顆粒不均勻分層離析，實際是粗骨料從混合 料中分出，集料顆粒下沉，水分向上遷移，從而形成表面泌水，表面泌水的結(jié)果， 使水泥混凝土路面表面含水量增加，當(dāng)混合料表面水的蒸發(fā)速度比泌水速度快時， 水的蒸發(fā)面就會深入到混合料表面內(nèi)，毛細水面形成四面，產(chǎn)生較大的表面張力， 同時固體顆粒間產(chǎn)生毛細管張力，促使顆粒凝集，當(dāng)混凝土表面尚未充分硬化， 不能抵抗這一張力時混凝土表面則出現(xiàn)裂縫。裂縫的發(fā)生時間大致與泌水時間相 對應(yīng)，在混凝土繞筑后數(shù)小時混凝土表面將普遍岀現(xiàn)細徹的、各方向均存在的裂 縫亦即龜裂。自收縮水泥的水化反應(yīng)是質(zhì)子

36、體積縮小的反應(yīng)，普通水海中由于有較高的c3s和 ca,水化時體積變小，水化反應(yīng)是吸收大量的水分，使水泥內(nèi)部的水分含量降低 產(chǎn)生收縮：水泥的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，水化初期#放大*熱能，溫度上升快。 在水泥混凝土板中部,在水泥終凝后12h的水化溫度可達到8090度(混凝土溫度 線膨脹系數(shù)為1x (即溫度升高1度每米膨脹aolmm),使扳內(nèi)部混凝土產(chǎn) 生顯著的體積膨脹，而扳面外部溫度和氣溫相近，這祥扳內(nèi)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力 場。當(dāng)混凝土所產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強度時(恰巧的是浪凝土的抗 拉強度極低)，混凝土板就會產(chǎn)生裂縫6千燥收縮在混凝土潘筑的初期水分失去后，毛細水的張力加大，如果養(yǎng)生條件不好

37、 的，會有干燥收縮裂紋產(chǎn)生。碳化收縮混凝土的碳化收縮也可引發(fā)龜裂，當(dāng)混凝土的水泥用置較小、而水灰比較大 時空氣中的c02極易滲入到混凝土內(nèi)部，與其中的械性物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，生成 碳酸鹽和水，即ca(0h)2+c02=cac03十h2o碳化是一種同相體積明顯降低的反應(yīng)促成了混凝土的收縮裂縫，碳化引起第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防n的收縮僅周限在水泥混凝土路面表層一定深度(數(shù)厘米)，故只產(chǎn)生混凝土的表面裂 縫a2_4.2貫穿裂縫及斷板的產(chǎn)生原因水泥混凝土路面貫穿裂縫是指貫穿板全厚的裂縫，可分為橫向裂縫、縱向裂 縫、斜向裂縫、交叉裂縫、板角裂縫等，其明顯特征是裂縫貫通混凝土板全厚。 這些縱向、橫

38、向及斜向裂縫的發(fā)展會使水泥混凝土路面扳完全折斷成兩塊或兩塊 以上形成斷板。根據(jù)裂縫及斷板發(fā)生的時間，可分為開放交通之前的斷板(早期斷 板)和使用期斷板(后期斷板)。一般早期斷板不多見?；炷谅访鏀喟甯鶕?jù)其損壞 程度可分為三類：輕微斷裂一裂縫無剝落或輕微剝落，未封縫的裂縫寬度為3nim 已封縫的裂縫寬度不限，但封縫良好；中等斷裂一裂縫處有中等剝落，未封縫的裂 縫寬度為325mm,己封縫的裂縫無剝落或剝落輕微但填縫料明顯損壞;嚴重斷 裂_裂縫處有嚴重剝落；未封縫的裂縫寬度大于25nun。有的斷板是在施工期間由于混凝土的初期收縮受到阻礙而產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過 混凝土的抗拉強度而造成;有的是因為扳塊尺寸過

39、大所產(chǎn)生的溫度翅曲應(yīng)力超過混 凝土抗彎拉強度而引起的也有因為車載過大、應(yīng)力集中等造成的斷板也有的 是路基不均勻沉降或基層不合格引起的。2_ 5混凝土路面裂繼的預(yù)防由于混凝土路面裂縫的產(chǎn)生同時受到多種因素的影響其質(zhì)置的控制也應(yīng)根 據(jù)氣候、施工條件、水和基層狀況等實行綜合控制。一般應(yīng)作好： 2.5.1認真選擇混凝土原材料水泥對于特重型交通可釆用早凝混凝土桂酸鹽水泥、普通混凝土桂酸鹽水泥和 道路混凝土硅脧鹽水泥但其標號必須在42_5級以上；對于中等和輕型交通，也。 可釆用礦漁混凝土桂酸鹽水泥，其標號不得低于325級。水泥中csa含量大，引起混凝土的收縮大脆性大耐久性差;水泥中石奇含量不足，也使混凝土

40、具有較大收縮性；當(dāng)mgo含量不大時也有減少混凝土收縮的作用;提高活性礦物qs含量可保證水泥強度和射磨性能，提高qaf則有良好的動力學(xué)性能從而提高抗沖擊能力。因此提高qaf和c3s含量降低c3a含量， 將有助于改善路面混凝土質(zhì)量。骨料釆用質(zhì)地堅硬、潔凈的河砂或海砂細度模數(shù)宜在2.5以上級配應(yīng)符合規(guī)范 要求，砂的含泥量應(yīng)控制在3%以內(nèi)，其它指標符合要求。粗骨料可為碎石或爍石，應(yīng)質(zhì)地堅硬、耐久、結(jié)晶，符合規(guī)定級配最大粒 徑不超過40min，含泥量不超過1.09&,硫化物及硫酸鹽含量不超過i.o%,針狀、片狀顆粒不超過15%。2.s.2處理好混凝土施工質(zhì)量控制良好的混凝土質(zhì)量是路面質(zhì)量的保證，

41、混凝土在制備和施工中需處理好以下 幾個環(huán)節(jié)：混凝土生產(chǎn)控制施工中應(yīng)嚴格控制配比:控制好砂率、水泥用量和水灰比；混凝土的撥拌要充 分振揭要密實，出料要均勻輪運輸距離要短，同時考慮運輸設(shè)備的配制，減 少離析都有利于減少路面病害的發(fā)生。釆用混凝土真空吸水技術(shù)混凝土振揭完畢，用真空吸水技術(shù)可將混凝土表面及內(nèi)部的游離水和空氣排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密實度和強度，提髙水泥與骨料的界面結(jié)合力，可防止混凝土泌水過多而產(chǎn)生的收縮裂縫，減少混凝土缺陷。適時收光抹面在混凝土初凝前進行第一次抹面，在終凝前板面無泌水時實施第 二次抹面收光。選擇適宜的切縫時間施工階段溫度應(yīng)力大于混凝土的抗拉強度時

42、，會發(fā)生施工斷扳，形成溫度收 縮裂縫。為了防止施工中的溫度收縮裂縫，準確掌握切縫時間很重要，一般以混 凝土抗壓強度達到5 lompa為適宜的切縫時間。切縫時間還與水泥的品種、氣 候溫度、濕度有關(guān)施工人員可憑現(xiàn)場施工經(jīng)驗用指甲在混凝土表面刻劃，若出 現(xiàn)灰白色，指甲有磨損感便可進行切縫，切縫時間可參考表1選取。表1 切縫時間參考值晝夜平均溫度(c)真空脫水混凝土切縫時間(h)一般施工混凝土切縫時間(h>540-5045-501025-3030-351518-2222-262012-15 、18-21258-1115-1830以上5-713-15一t - i- r vr-w， 廠 ipif生施

43、工斷板。分析水泥混凝土凝固過程中的抗拉強度，與溫度應(yīng)力對比判斷發(fā) 生斷板的條件，最后根據(jù)溫度確定最佳銀縫時機。從水泥混凝土板凝固階段的溫度特性來說在水化熱、氣溫和日光轄射的作 用下板溫隨著繞筑時間不同在不同時刻出現(xiàn)峰值和谷值。以水泥混凝土繞筑時 為0計對于42_5號水泥來說 0-6h為升溫過程，6-12h為降溫過程。這是一個有 規(guī)律性的現(xiàn)象如果暫不考慮翅曲應(yīng)力和脹縮應(yīng)力 6-12h階段水泥混凝土面板處第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 19于降溫收縮狀態(tài)，容易發(fā)生裂縫。而從水泥混凝土面板凝固階段的強度特性來說, 水泥混凝土早期強度以10-12h時段增長最為緩慢，抗裂能力的增長也最慢，由早 齡

44、期水泥混凝土抗拉彈性模量的增長規(guī)律并對比上下午饒筑的水泥混凝土抗拉彈 性模量，下午繞筑的水泥混凝土處于降溫斯間，模量值比上午低，在第loh低2 倍以上時對降低水泥混凝土的溫度應(yīng)力有利。這就解釋了施工時普遍出現(xiàn)的上午 繞筑的水泥混凝土路面板容易出現(xiàn)施工斷板的問題，因而一般水泥混凝土路面板 銀縫時間以水泥混凝土饒筑后loh為宜。加強混凝土的養(yǎng)護加強混凝土路面的養(yǎng)護，可即時粗止混凝土表層水分蒸發(fā)，從而有效防止混 凝土路面因高溫、干燥產(chǎn)生的初期裂縫。 2s3防止路基的不均勾沉降對不良土質(zhì)的路基，應(yīng)做特殊處理方可使用。在宜黃高速公路江宜段88.5km 路段內(nèi)，其中膨脹土路段達48km，設(shè)計單位所釆用的改

45、良和防護方法有兩種- 改良土質(zhì)將膨脹土分為強、中等、弱膨脹土三種類型，強膨脹土不能作為路基材料， 予以置換；對中等及弱膨脹土需加以改良9改良方法通常是根據(jù)膨脹大小加入6 8%石灰。分層碾壓，每層壓實厚度18mm。該方法使用后效果較好，據(jù)調(diào)查和 現(xiàn)場了解，改良后的膨脹土路段和其他非膨脹土路段在病害發(fā)生率方面基本相同。 2.53.2路基土坡的加固處理應(yīng)從以下三方面作好路面土坡的處理：土工隔柵加固邊坡土工隔柵是一種采用高、中、低密度聚乙稀、聚丙煉等多種樹脂為主要原料 并連續(xù)擠出成型的高強度塑料網(wǎng)，分層埋在土中，具有抗老化之優(yōu)點，其主要機 理是網(wǎng)格與土體的摩擦力限制了土體的側(cè)向位移，因而提高了土體的整

46、體性，同 時土體抗拉強度得到改善，增加了土體的變形模量。選擇合適的坡比也是維護路基很重要的方面，對膨胺土，褲比釆用1:1則穩(wěn) 定性極差，理論分析(極限平衡法)和現(xiàn)場試驗均說明這一點；坡比1:2則即使對基坡 不做處理其穩(wěn)定性仍然很好，而坡比在1: 1一 1:2之間時，可采取適當(dāng)?shù)募庸?處理即可保證基坡的穩(wěn)定性，從而保證路面不出現(xiàn)由此而引起的病害。選擇適宜的基坡加固方法可以釆用拱形骨架與種植草坪結(jié)合的方案，骨架可釆用衆(zhòng)砲石，也可采用低 標號混凝土或條石。類似的加固方法還有格式護坡、矮擋土堵等方案。 2.533搞好基底處理路基是一線形工程布置，它所跨越的區(qū)域較大，遇到的基礎(chǔ)地質(zhì)條件不同。 不同的地質(zhì)

47、條件，特別是不良地質(zhì)條件(如軟基)基床對路基質(zhì)量是一個較危險的第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 h影響因素，如處理不恰當(dāng)，或處理不徹底，在其上填筑路提或鋪設(shè)底基層，均會 造成意料之外的或過大的沉降。 2.5丄4搞好填切交界處的處理填切交界處是路基沉降的易發(fā)區(qū)，當(dāng)路堤在斜坡上或填切交界處，或原有路 提上或路堤處在垂直路中線測得的坡度大于1: 5時，應(yīng)把原地面挖成臺階，臺階 寬度不應(yīng)小于im ,用小型機具進行夯實。并向內(nèi)側(cè)傾斜2%。在鋪筑水泥混凝土 路面時，在該處宜設(shè)置伸縮縫。 摘好臺背填筑目前，從建成通車的公路來看，構(gòu)造物臺背跳車是通病，然而最明顯的是臺 背沉陷或錯臺，主要原因是臺背回填質(zhì)量

48、差。為此，在施工中應(yīng)做到：臺背填筑 要求每層松鋪厚度不得大于20cin,壓實度不得小于95%,回填材料最大粒徑不大 于15cm，且應(yīng)有良好的級配和透水性。 2.5.4針對施工時水泥混凝土收縮引起的開裂 2.s.4.1降低水泥混凝土收縮量降低水泥混凝土收縮量，主要是采用膨脹技術(shù)，該技術(shù)在施工工程項目中被 釆用。主要用于水泥混凝土的防裂、消減應(yīng)力、防水、防滲等基本原理就是用 膨脹來補償或抵消水泥混凝土的收縮，以降低水泥混凝土的收縮拉應(yīng)力，防止路 面開裂。在水泥混凝土的配制過程中，可釆用膨脹水泥或在水泥中摻入膨胺劑來 實現(xiàn)這個目標。 2.sa.2減輕層間限制減輕層間限制，就是拓展水泥混凝土扳的伸縮自

49、由度，減小水泥混凝土面層 間的伸縮自由度，減小水泥混凝土路面各層間的粘接力。消除層間辯接剪應(yīng)力的方法很多，如:涂油、鋪油鏈、確?；鶎悠秸鹊?。 通過試驗對比：確保基層¥整度釆用塑料薄旗輛離的方法施工簡便，既起到 隔離作用，又不影響層間傳力效果，價格也便宜。通過幾個工程實踐應(yīng)用，效果路面坑槽與麻面水泥混凝土路面脫皮破壞是指在車輛荷載的作用下，路表面混凝土硬化水泥菜體逐漸剝落露出粗骨料形成很粗鏈的毛面或高低不平的陷坑，直徑約2cnk5cm 的小坑，此種破壞產(chǎn)生的原因主要是由于水泥混凝土路面施工質(zhì)量控制不好、水灰比 過大等原因造成的。混凝土在饒筑振揭過程中，新鮮混凝土砂菜中的水會從底部 向

50、上滲出。出現(xiàn)兩種現(xiàn)象，其一是向上滲出的水聚集在粗骨料顆粒的底面在水 泥菜和骨料之間形成間隙或孔隙；其二是在靠近混凝土塊體頂面區(qū)域有較高的水灰 匕，使該區(qū)域的混凝土強度降低形成“薄弱帶”，“薄弱帶”的厚度隨著混凝土第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 21第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 16水灰比的增大而增大，而該部位的強度卻隨著水灰比的增大而減小。路面形成達 不到設(shè)計強度的“薄弱帶”，在車輛荷載的反復(fù)作用下，該“薄弱帶”很快剝落脫 皮，從而使混凝土路面出現(xiàn)脫皮陷坑。在宜黃公路及黃黃公路通車一年后均可以 發(fā)現(xiàn)此種破壞。這種破壞的解決方法有，選用有礦物摻和料的混凝土和加入減水 劑的混凝土，使

51、用纖維混凝土也可以大幅度改善這種情況?？赏ㄟ^加強混凝土的 施工管理，減少泌水，加強振搗和養(yǎng)護來解決，表面采用耐磨的活性集料將有利 于減少麻面露骨。2. 6舊水泥混凝土面坂破壞階段及其破壞機理分析2.6.1初始裂隙階段(1) 扳體徼裂隙的產(chǎn)生是板你微觀結(jié)構(gòu)本身及損傷斷裂破壞的具體表現(xiàn)。 根據(jù)brace (1964年)對巖體損傷力學(xué)的研究結(jié)果：加大而增加，當(dāng)應(yīng)力達到0.85 oc時，微裂隙大量增加：當(dāng)應(yīng)力超過0.850 c以 后（oc為板體斷裂時需要的應(yīng)力）內(nèi)部的微裂隙數(shù)量猛增，其中長裂隙比短裂隙 數(shù)目增加的更快，微裂隙連續(xù)擴展并向軸向應(yīng)力方向靠近而逐漸形成裂隙集中帶， 板體的最終宏觀斷裂正是這些

52、近于平行軸向應(yīng)力方向的大量微裂隙的產(chǎn)生、擴展、 密集、集中，并沿相對較弱的方向相互貫通，彫成一定的斷裂破壞帶的結(jié)果。(2) 混凝土板體易于受拉應(yīng)力產(chǎn)生脆性斷裂 板體由于其受力特點和溫差影響，相對的板底拉應(yīng)力大于扳頂之拉應(yīng)力，特別是當(dāng)基面層接觸條件不完全吻合winkler地基條件時板體會產(chǎn)生更大的彎曲 受拉。斷裂源就產(chǎn)生在張應(yīng)力區(qū)的表面，即板底，由此點開始自板底向板頂內(nèi)部 產(chǎn)生與張應(yīng)力垂直的拉伸斷裂面，當(dāng)斷裂通過中性面后，斷裂發(fā)生彎曲，有時發(fā) 生分叉從而形成一個具有幾何對稱狀的斷裂，上部裂縫比底板裂縫更寬，通過 試驗室試驗及現(xiàn)場破壞斷面的觀測證明：張性斷裂往往表現(xiàn)為一條。而壓應(yīng)力區(qū) 斷裂表現(xiàn)為多

53、條，甚至不斷分叉（龜裂厲此種類型。(3) 板體剪性斷裂由于路面板中材料不均勻、施工中各種因素造成混凝土強度低下的局部區(qū)域 與周圍板體具有不同彈性性質(zhì)它們都可以集中遠場張應(yīng)力而導(dǎo)致裂隙處的局部 張應(yīng)力超過板體的抗拉強度而成剪性斷裂。按交通分級計箅分析時所用的參數(shù)和指標以及交通分級計算結(jié)果匯總，當(dāng)荷 載疲勞應(yīng)力、溫度疲勞應(yīng)力共同作用s加時其遠場彎拉應(yīng)力可達到乂0m pa ,則孔洞或裂隙邊界切向應(yīng)力a 0=3 0 ,3 =3x5.fel5.0 mpa。這樣的切向應(yīng)力必導(dǎo)致 致混凝土板幵裂。 2.6.2裂縫擴展階段對于有些不規(guī)則的裂隙可簡化為橢圓狀（kranz,1983，若棉圓的長短軸比a/b非常大，

54、也即很扁，則局部應(yīng)力會遠遠超過遠場應(yīng)力anglis，1913) 僅考慮溫度疲勞應(yīng)力0 r3=0.99mpa,當(dāng)存在一長軸a為5mm，最 孔洞（r=lmm)時，其局部應(yīng)力為；oel+2a/b)=0.99 1+(10/1) =10.89mpa> oo =5.0mpa 這充分表明局部最大張應(yīng)力是出現(xiàn)在橢圓形洞穴直徑最小的部位，這種極髙 的局部張應(yīng)力就成為裂縫擴展的主要原因。隨著斷裂尖端附近應(yīng)力的再度集中，裂縫長度會不斷擴展，直至在混凝土內(nèi) 在品質(zhì)較好（失去應(yīng)力高度集中的前提）的地方終止；否則，會形成貫通式裂縫。 而裂縫長度的發(fā)展過程用斷裂張幵位移cod基本原理描述是最為適當(dāng)?shù)模寒?dāng)遠場拉應(yīng)力oy

55、小于作用在（c-a)區(qū)域內(nèi)的拉伸應(yīng)力t (溫度下降產(chǎn)生板體 收縮應(yīng)力時即 oy=op=l,48mpa<t=o=:l88mpa)，則：cod=d=p' 0 /,a/e.f 式中混凝土彈模e=3 x104 mpa;材料的單軸屈服強度f=2.0mpaa 為真實裂紋長度；c 一為斷裂縫半長。其裂縫長度及寬度的發(fā)展關(guān)系見表2。表2路面板裂縫長度及寬度的發(fā)展關(guān)系表fi (mm) a (mm)理論斷裂擴展結(jié)晃預(yù)測1-0 8 724可將整塊扳縱、橫向拉斷0,5 4 362不能貫通整個板長oa 872小范圍幵裂破壞 。0.01 87.2幾乎不會造成裂隙的擴展注：= o/，a/e f=3a4x 1.

56、48x3/(3x10x2,0)由此可知：（1裂縫擴展長度與裂縫寬度成正比，與混凝土剛度及單軸屈服 強度成正比；（2)當(dāng)裂縫長度一定，則裂縫寬度與混凝土剛度和強度成正比。這是水泥混凝土路面彈性模量大，容易產(chǎn)生裂縫擴展最主要的原因所在：同 樣地，半剛性基層也屬于這種原理而不可避免地產(chǎn)生反射裂縫，為此，進行水泥 混凝土的增塑研究是使混凝土保持高強低模，減少幵裂長度擴展的有效方法。2.63網(wǎng)裂階段在路面扳體中 i：徑為2mm的由于混凝土結(jié)構(gòu)微裂隙、孔洞等薄弱環(huán)節(jié)不可避免地存在，導(dǎo)致混凝土板體第二章水泥混凝土路面的破壞機理及預(yù)防 19開裂。只要微裂隙，特別是孔洞等缺陷在擴展方向上沒有規(guī)律性（即搭接、重疊

57、 存在，裂縫擴展就無法貫通。此時，根據(jù)非貫通斷裂板體的分形效應(yīng)基本原理：k【c=a(d廣 1 嚴式中kie 為i型應(yīng)力強度因子；ko 為理想平面斷裂時的斷裂朝度； dr為斷裂表面分形維數(shù)： a為與材料原子結(jié)構(gòu)及彈模有關(guān)的常數(shù)。 當(dāng)非貫通斷裂板體在初始斷裂擴展到一定程度時，板體強度并不因斷裂的擴 展而降低。這解釋了混凝土在微裂紋下能正常工作的基本原理。但裂縫一旦在空 間上貫通，且達到一定的寬度，板體不連續(xù)而喪失強度。 能導(dǎo)致網(wǎng)裂發(fā)展的主要成因有如下幾個方面。(1) 地表水的滲人造成路面板底基礎(chǔ)強度失穩(wěn)(2) 路面板底基礎(chǔ)溫度穩(wěn)定性破壞(3) 水溫聯(lián)合作周產(chǎn)生的卿泥現(xiàn)象，使板體在局部脫空狀態(tài)下工作，加速了 板體內(nèi)的網(wǎng)裂進程2.6.4斷裂破壞階段混凝土路面板一旦進入網(wǎng)裂階段，若沒有及時進