水泥混凝土路面病害的原因分析及預防措施

水泥混凝土路面病害的原因分析及預防措施

隨著我國水泥工業(yè)和道路運輸?shù)陌l(fā)展，以及道路密度、重量和速度的日益增加，水泥混凝土路面得到了廣泛應用。其使用性能在行車和自然因素作用下逐漸出現(xiàn)各類損壞現(xiàn)象,以路面裂縫最為普遍,造成修復困難、開放交通遲緩等缺點。水泥混凝土路面泛指就地澆筑的普通混凝土路面,是指除接縫區(qū)和局部范圍(邊緣和角隅)外不配置鋼筋的混凝土路面。下面就水泥混凝土路面病害中的裂縫原因進行分析并針對具體情況提出一些相應的預防和修補措施。1混凝土砌塊的常見裂縫和預防措施1.1角父破壞機制混凝土路面板角處,沿與角隅等分線大致相垂直方向產(chǎn)生斷裂,在脹縫處特別容易發(fā)生,塊角到裂縫兩端距離小于橫邊長的一半。原因分析:(1)角隅處于縱橫縫交叉處由于水的滲入容易產(chǎn)生唧泥,形成脫空,導致角隅應力增大,產(chǎn)生斷裂。(2)基礎在行車荷載與水的綜合作用下,逐步產(chǎn)生塑性變形累積,使角隅應力逐漸遞增,導致斷裂。(3)脹縫往往是位于端模板處,拆膜容易損傷,而在下一相鄰板澆搗時,由于已澆板塊強度有限,極易損傷,造成隱患致使角隅較易斷裂。預防措施:(1)選用合適填料,防止接縫滲水,重視接縫養(yǎng)護,使接縫處于良好的防水狀態(tài)。(2)采用抗沖刷、水穩(wěn)性好的材料如水泥穩(wěn)定粒料作基層,可以減少沖刷與塑性變形。(3)為防止水經(jīng)脹縫滲入基層可在板與基層之間鋪兩層油毛氈或2cm瀝青砂。(4)混凝土路面澆搗時要注意充分搗實,拆膜時防止角隅損傷。(5)脹縫處角隅應采用角隅鋼筋補強。1.2混凝土與模板工程不合理水泥混凝土路面表面產(chǎn)生網(wǎng)狀、淺而細的發(fā)絲裂縫,呈小的多角形花紋,深度5~10mm。原因分析:(1)混凝土澆筑后,表面沒有及時覆蓋,在炎熱和大風天氣表面水分蒸發(fā)過快,體積急劇收縮導致開裂。(2)混凝土在拌制時水灰比過大,模板與基層過于干燥、吸水性大。(3)混凝土配合比不合理,水泥用量和砂率過大。(4)混凝土表面過度振搗或抹光,使水泥和細骨料過多上浮至表面,導致縮裂。預防措施:(1)水泥混凝土路面澆筑后,及時用潮濕材料覆蓋,認真澆水養(yǎng)護,防止強風和暴曬。在炎熱夏天應避開高溫時段或搭置涼棚施工。(2)配制混凝土時,嚴格控制水灰比和水泥用量,選擇合適的粗集料級配和砂率。(3)澆筑混凝土路面時,要將基層澆水濕透,避免基層吸收混凝土中的水分。(4)干硬性混凝土采用平板振搗器時,要防止過度振搗使砂漿集聚表面,砂漿層厚度應控制在2~5mm內(nèi),可不必過度抹光。(5)如混凝土在初凝前出現(xiàn)龜裂,可用抹刀反復壓抹或重新振搗的方法消除,再加強濕潤覆蓋養(yǎng)護;一般對結(jié)構(gòu)強度無影響的可不予處理。1.3長間距脹縫處拱脹混凝土路面在接縫處拱起,少數(shù)情況發(fā)生在非接縫處,嚴重時混凝土發(fā)生碎裂。原因分析:(1)脹縫設置的傳力桿水平、垂直方向偏差大,使板伸脹受阻。(2)長間距脹縫混凝土板在小彎道、陡坡處以及厚度較薄時,易發(fā)生縱向失穩(wěn),引起拱脹。長間距脹縫處拱脹的發(fā)生同施工季節(jié)、連續(xù)鋪筑長度、基層與面板之間的摩阻力等因素有關(guān)。(3)脹縫設置數(shù)量不夠與位置不當。預防措施:(1)填縫料應符合規(guī)范要求,嚴格操作規(guī)程,保證應有的脹縫間隙(20~25mm)。(2)傳力桿設置要正確定位,水平、垂直向偏差應≤3mm,防止施工過程中移動,傳力桿應按設計要求制作,端部要有足夠空隙,以利熱脹。(3)依據(jù)規(guī)范選擇合適的脹縫數(shù)量及位置:在鄰近橋梁或其它固定結(jié)構(gòu)物處、與柔性路面相接處、板厚改變處、隧道口、小半徑平曲線和凹型豎曲線縱坡變換處,均應設置脹縫。在鄰近構(gòu)造物處的脹縫,應根據(jù)施工溫度至少設置2條。在其它位置,當板厚大于或等于0.2m并在夏季施工時也可不設脹縫,其它季節(jié)施工,一般可每隔200~400m設置一條脹縫。1.4混凝土板體沿著與道路中線大致相垂直的方向產(chǎn)生裂縫,并往往在行車與溫度的作用下,逐漸擴展,最終貫穿板厚。原因分析:(1)混凝土路面鋸縫不及時,由于溫縮和干縮發(fā)生斷裂?；炷吝B續(xù)澆筑長度越長,澆筑時氣溫越高,基層表面越粗糙越易斷裂。(2)切縫深度過淺。由于橫斷面沒有明顯削弱,應力沒有釋放,因而會在鄰近縮縫處產(chǎn)生新的收縮縫。(3)混凝土路面基層發(fā)生不均勻沉陷(如穿越河渠、溝槽、拓寬路段處),導致板底脫空而斷裂。(4)混凝土路面板厚度與強度不足,在荷載和溫度應力作用下產(chǎn)生強度裂縫。(5)混凝土配合比不合理,水灰比大;材料計量誤差大;振搗不均勻,養(yǎng)生不及時等。(6)橫縫在縱縫兩旁錯開,也將導致板產(chǎn)生從橫縫延伸出來的裂縫。(7)板的平面尺寸偏大,使溫度翹曲應力過大。預防措施:(1)嚴格掌握混凝土路面的切割時間,一般在抗壓強度達到10MPa時即可切割,切割深度一般不小于板厚的1/3,要盡可能及早進行,尤其夏天晝夜溫差大,要多注意。(2)連續(xù)澆筑長度很長,切割設備不足時,為減少收縮應力的積聚,可先大段切割,再分小段鋸。(3)保證基層穩(wěn)定、無沉陷,在溝槽、河渠回填處、填挖交界處,必須按規(guī)范要求做到基層密實、均勻。(4)選用干縮性較小的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,嚴格控制材料用量,保證計量準確(允許有不超過2%的配合比誤差),振搗均勻并及時養(yǎng)生。(5)將(多車道)縱橫縫一般做成垂直正交,使混凝土板具有90°的角隅。(6)嚴格執(zhí)行《工程建設標準強制性條文》規(guī)定,縱向縮縫間距(即板寬)不得大于4.5m,橫向縮縫間距(即板長)不得超過6m。1.5基地質(zhì)量與基礎結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定順道路中心線方向出現(xiàn)的裂縫。這種裂縫一經(jīng)出現(xiàn),經(jīng)過一段時間后,會變成貫穿性裂縫。原因分析:(1)路基發(fā)生不均勻沉陷,如由于縱向溝槽下沉、路基拓寬部分沉陷、河渠回填沉陷、路基一側(cè)積水、排灌等導致路基基礎下沉,板塊脫空而產(chǎn)生裂縫。(2)基礎不穩(wěn)定,在行車荷載和水溫的作用下,產(chǎn)生塑性變形或者由于基層材料水穩(wěn)性不良,產(chǎn)生濕軟膨脹變形,導致各種形式的開裂,如縱向裂縫。(3)混凝土板厚度與基礎強度不足產(chǎn)生的荷載型裂縫。預防措施:(1)對于填方路基,應充分填筑、碾壓,保證填土均勻、密實。(2)在新舊路基界面處應設置臺階或格柵處理,保證路基銜接部位的嚴格壓實,防止相對滑動。(3)溝渠地段淤泥必須徹底清除,采取措施保證回填材料有良好的水穩(wěn)性和壓實度,以減少沉降。(4)在上述地段應采用半剛性基層,并適當增加基層厚度;在拓寬路段應加強土基,使其具有略高于舊路的結(jié)構(gòu)強度,并盡可能保證有一定厚度的基層能全幅鋪筑;在容易發(fā)生沉陷地段,混凝土路面板應鋪設鋼筋網(wǎng)或改用瀝青路面。(5)基層必須穩(wěn)定,宜優(yōu)先采用水泥、石灰穩(wěn)定類基層。2混凝土表面裂縫修補修補前要搞清楚混凝土路面損壞的類型、程度與密度,分析造成損壞的原因及影響因素,采取相應方法,進行有效修補,要盡可能保持原有結(jié)構(gòu)的承載力、整體性和耐久性,防止出現(xiàn)新的損壞,有效延長路面使用壽命。修補方法的選擇應從實際出發(fā),在可靠、耐久、滿足水泥混凝土路面修補質(zhì)量的基礎上,力求簡單易行、經(jīng)濟合理。水泥混凝土路面裂縫分表面裂縫和貫穿裂縫。裂縫的修補方法有擴縫灌漿法、條帶罩面法、加筋維修法、壓力注漿法、全厚度補塊法等。2.1鋪設景觀混凝土裂縫較窄且無擴展跡象時,可不予處理。對非擴展性、非貫穿性裂縫可用擴縫灌漿法進行修補:沿裂縫用電鉆打一排直徑不小于20mm的孔,開成帶狀槽,深度不大于板厚2/3,沖洗殘屑待干燥后,在槽內(nèi)鋪設潔凈的5~10mm石子,用灌漿材料(如改性環(huán)氧樹脂、聚氨酯類、丙烯酸樹脂等膠粘劑)灌入槽內(nèi)并整平或用快凝小石子混凝土填補,養(yǎng)護達要求強度后即可通車。2.2適用于穿刺裂縫的修復貫穿性裂縫(俗稱斷板)使板體的剛度明顯削弱,需進行部分厚度或全厚度維修,以恢復混凝土板體的承載力和整體性。2.2.1槽內(nèi)固定、整平沿縱向裂縫每隔60cm鋸縫并鋪以人工開鑿出50×3cm×1/2板厚與橫縫平行的凹槽,徹底沖洗凈槽內(nèi)殘屑,用16mm的螺紋鋼筋彎折成5+45+5cm的扒筋,每槽放置一根。槽內(nèi)先填入3cm左右高強砂漿后放入扒筋,再填塞砂漿,搗實、整平,與周邊接順。扒筋四周應有不少于2cm的保護層。濕治養(yǎng)護到期后開放交通。2.2.2網(wǎng)片造林沿橫向裂縫兩側(cè)平行于縮縫標出距離裂縫至少20㎝矩形施工范圍線,沿線鋸縫,鑿出板厚一半的凹槽,在凹槽內(nèi)放置一層8mm鋼筋網(wǎng)片,或沿裂縫兩側(cè)10cm,每隔30~40㎝對稱鉆孔至板透,并清洗凹槽和孔眼,在孔眼內(nèi)填入高強度砂漿至密實,用16~22mm的螺紋鋼筋彎制成扒筋置入孔內(nèi),凹槽周壁涂刷砂漿,最后用與原路面強度相同的快凝混凝土澆筑振實,至路面齊平,濕治養(yǎng)護到要求強度后開放交通。當修補范圍涉及原路面接縫,則應按原結(jié)構(gòu)鋸出接縫并澆灌填縫料。2.2.3注漿管泵送水泥漿注漿混凝土板由于沉陷、唧泥引起的脫空,采用鉆孔壓力注漿法來填堵板底空隙以抬高板快使板恢復原位。在脫空部位布置梅花型注漿孔位置,孔徑3.5~4.0cm,孔距1.5~2.0m,孔深應穿過路面至基層,鉆孔成孔后將膨脹橡膠栓塞裝入孔內(nèi),連接好注漿管泵送水泥漿。注漿壓力一般為0.3~0.5Mpa,采用425號普通水泥,水灰比0.8~1.0,可在水泥漿中加入水泥質(zhì)量1%~3%的速凝劑起促凝作用,還可加入磨細粉煤灰,變成水泥粉煤灰漿(水泥:粉煤灰:水=1:3:1.5)。泵送過程中要加強壓力監(jiān)視與控制,當發(fā)現(xiàn)板塊頂升或超過預定的標高時,應停止泵送。直接觀察到漿液從一孔流入到另一孔,一孔注滿后拔出灌漿栓塞用木塞塞孔,再壓注另一孔,等漿液凝固后拔掉木塞抹平塞孔。封閉交通進行養(yǎng)護,并根據(jù)強度確定合適的開放交通時間。注漿材料應邊拌邊用邊泵送,及時清除留在板體和周邊的漿料,用水沖洗干凈不留痕跡。2.2.4混凝土板的施工對于板塊嚴重斷裂、裂縫處有嚴重剝落、板被分割成3塊以上、有錯臺脫空、沉陷或裂塊活動的斷板,應整塊板更換。由于基層強度不足或滲水軟化,以及路基不均勻沉降,造成混凝土板斷裂成破碎板或嚴重錯臺時,應將整塊板鑿除,在處理好路基以及基層后,重新澆筑新的混凝土板,與臨板接縫要按要求進行種筋。對于路基穩(wěn)定性差,沉降沒有完全結(jié)束的路段,宜先采用混凝土預制塊或條石塊換補斷板,等沉降穩(wěn)定后重新澆筑新板快,基層要采用水泥穩(wěn)定結(jié)構(gòu)層。修補塊的縫隙用瀝青膠填滿,以防滲水破壞。重新澆筑新板宜用快凝水泥,以減少養(yǎng)護期,可提早通車。2.2.5修補混凝土與地面鉆孔的安裝沿裂縫周邊劃出與板塊縱橫縫平行的長距形(板角處為扇形)修補范圍,該范圍的外周邊應是未受損傷的結(jié)實的混凝土。周邊離裂縫最小距離≥30㎝,板寬≥1m,當附近有接縫,且離周邊<1m,應將修補范圍延伸至接縫處或邊緣處。鋸縫全深度鑿出混凝土,要防止周邊混凝土在施工中發(fā)生結(jié)構(gòu)性損傷。在保留板的厚度中央,沿橫斷面按傳力桿設置位置鉆孔,保證位置準確,將孔穴徹底清洗,在孔內(nèi)填塞快凝砂漿并插入傳力桿,在傳力桿露出端涂刷瀝青,澆搗修補混凝土與周邊接平、接順,表面拉毛。當修補范圍涉及原有路面的縱橫接縫處,應按原結(jié)構(gòu)設置接縫及填縫料。濕治養(yǎng)護,到期后開放交通。對于拱脹