水泥混凝土路面常见病害及其防治措施.doc

内容摘要水泥混凝土路面的病害对于行车速度、安全及舒适性具有重要影响。本文分析了水泥混凝土路面的四大类病害：断裂类病害、竖向位移类病害、接缝类病害、表层类病害，优缺点，对各类病害的类型及轻重程度分级进行了具体讨论，而后探讨了水泥混凝土路面病害的处治对策，并提出了相应的预防建议。关键词：水泥混凝土路面；病害；防治目 录内容摘要I引 言11 水泥混凝土路面的定义21.1 水泥混凝土路面21.2 水泥混凝土路面的优缺点21.2.1 水泥混凝土路面的优点21.2.2 水泥混凝土路面的缺点42 水泥混凝土路面的病害概述52.1 裂缝52.1.1 横向裂缝52.1.2 纵向裂缝52.1.3 交叉裂缝52.2 表面损坏52.2.1 纹裂、网裂、板面起皮和剥落52.2.2 麻面、露骨62.2.3 磨光62.2.3 坑槽、孔洞62.3 接缝损坏62.3.1 填缝料损坏62.3.2 接缝碎裂62.3.3 唧泥72.4 变形损坏72.4.1 错台72.4.2 拱起和沉陷73 处理方法及防治对策83.1 水泥混凝土路面病害的处理方法83.2 水泥混凝土路面病害的防治方法104 关于养护114.1 水泥混凝土路面保养114.2 接缝保养114.3 混凝土板裂缝的保养方法114.4 填缝料更新114.5 灌注接缝及裂缝施工要点12后 记13参考文献14引 言近年来我国公路工程得到迅速发展，作为其技术关键之一的路面工程也得到明显发展，其中包括水泥混凝土路面的广泛使用。随着水泥混凝土路面的广泛应用，也相应暴露出一些与设计、施工及使用相关的病害，这些病害处理不好，将会严重影响行车速度、安全及舒适性。因此，分析水泥混凝土路面的病害，并采取针对性的处治对策，对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义。1 水泥混凝土路面的定义1.1 水泥混凝土路面 水泥混凝土路面【cememt concrete pavement】指的是用水泥混凝土板作面层的路面。它是指以水泥混凝土板作为面层，下设基层、垫层所组成的路面结构，又称刚性路面。用作水泥混凝土面层的材料包括普通混凝土，钢筋混凝土，连续配筋混凝土，钢纤维混凝土、碾压混凝土等。在公路、城市道路及机场道面中，目前我国采用得最广泛的是现场浇筑的普通混凝土路面，这类混凝土路面除接缝区和局部范围(边缘或角隅)外，不配置钢筋，亦称素混凝土路面。1.2 水泥混凝土路面的优缺点近年来，高等级公路的发展十分迅速，随着公路的高等级化以及较大的交通密度，较多的超大吨位车辆和较高的行车速度势必对路面提出较高的设计标准和更严格的施工质量要求，尤其是水泥混凝土路面，往往造价较高，且维修养护比较困难。拟将水泥混凝土路面的优缺点发表一下个人的观点：1.2.1 水泥混凝土路面的优点1）刚度大，承载能力强 混凝土路面板弹性模量在（35）104Mpa之间，标准10t轴载下，实测尽为0.04Mpa压力，这使其对基层的承载力要求相对较低，适应在稳定基层上的大交通量和重载交通的高速公路、国道、省道、机场、厂矿道路上使用。在土基承载力小的轻交通量的乡村道路、停车场可直接将水泥混凝土路面铺筑于土基上。2）耐久性、耐高温性强水泥混凝土路面的耐水性好，能够较好的使用在降雨量较大的地区和在短期浸水的过水路面上，在洪水短期淹没条件下，可照常通行。水泥混凝土路面耐高温性强，不会像沥青路面那样，在持续高温下产生严重响平整度和行车质量的车辙或壅包。3）抗弯拉强度高、疲劳寿命长弯拉强度5.5Mpa、抗压强度35Mpa的强度合格混凝土面板在标准轴载的应力强度比下，疲劳寿命长，可达到5001000万次弯曲疲劳循环。4）刚性路面耐候性、耐久性优良在正确设计和保证施工质量条件下，水泥混凝土刚性路面的耐候性、抗冻性、抗滑性和耐磨性等耐久性优良。水泥水化产生的脱贝莫来石是自然自有的岩石品种之一，混凝土全部是无机材料，它仅有风化问题，但没有沥青等有机材料的老化问题，而风化是老化时间的100倍。5）刚性路面平整度衰减慢、高平整度维持时间长刚性路面只要施工平整度好，基层抗冲刷性高，其良好平整度的衰变很慢，优良平整度的保持年限将比柔性路面长得多。6）粗集料磨光值和磨耗值的要求低、集料易得除非建造表面裸石路面，水泥混凝土路面对粗集料的磨光值和磨耗值的要求相对较低。可使用的粗集料岩石种类范围广泛、集料易得。7）水泥混凝土路面更环保当水流经或渗透过水泥混凝土天然材料时，路面的水对周围土壤和地下水无污染，是环保型路面类型，同时，可在水泥混凝土路面中使用粉煤灰，具有良好的环保效益。8）可不设路缘石刚性路面的边缘不像沥青路面的边缘那样经常受侵蚀、压碎破坏，可不设置路缘石。9）耐腐蚀性强混凝土路面对油类、盐碱酸类等其它易腐蚀沥青的化学和生物介质相对不敏感。10）使用寿命长刚性路面的设计基准期为30年，沥青路面15年，设计年限比柔性路面长1倍，保证建设质量条件下维修费用很省。在我国特重交通量及超重载条件下，尽管两种路面对只能使用到设计基准期的1/3年限，一般沥青路面运营到大修约5年，水泥路面约10年，由此可以看出混凝土路面寿命仍然长1倍。11）刚性路面运营油耗低经济性好水泥混凝土刚性路面在任何等级的轴载作用下，均无柔性路面的弯沉盆，不像沥青路面重车行驶始终在爬弯沉盆。所以在使用期内车辆的燃油消耗比沥青路面节省15%20%，刚性路面的运营经济性远高于柔性路面。12）水泥混凝土路面色度低、色差小、隔热性好白色水泥混凝土路面的色度低、色差小，具有比黑色沥青路面更高的阳光反射、热量反向和隔热性能，路面冰雪融化得慢，对于季节性冻土路段，保证路基冻土不融化失稳，具有重要使用价值。对自己所叙述或设计的主要内容进行简要的概括。1.2.2 水泥混凝土路面的缺点1）同等平整度舒适性较低刚性路面模量很高，反弹颠簸大，荷载、温度、干湿变形较大，设置的接缝很多，接缝极易破坏。刚度大，同时带来减振效果差，噪声较大，影响路面的舒适性。同等平整度时的舒适性明显性比沥青路面差。2）板体性强、对基层的抗冲刷性要求高在交通量大、重载车多的路面上，对基层的抗冲刷性要求较高，否则将在接缝部位出现唧泥、错台和啃边，造成路面行车颠簸。3）对基底接脱空相当敏感水泥混凝土路面在超载条件下对板厚设计不足、材料强度不高或不均匀、结构内渗透排水不畅、施工质量不高、基层冲刷和基础支撑不稳固等很敏感，超载运行对刚性路面极为不利，极易形成断板、断边、断角等结构性破坏。4）混凝土板块刚性大，不适应大沉降量水泥混凝土路面不适应于基层和路基大变形和不均匀沉降的软基、山区填挖方交界、高填方长期浸水路段。要求更加稳固的路基和基层支撑条件。5）维修困难水泥混凝土路面强度高，即使断板破损，硬度仍然很大，在缺乏修复新材料和机械时，维修较为困难。目前我国相关部门正在抓紧快速维修的研究工作，现已能够实现当晚修复，第二天开放交通的要求。6）白色水泥混凝土路面的光、热反射能力高于黑色沥青路面，在高速公路上晃眼，眼睛容易疲劳。2 水泥混凝土路面的病害概述水泥混凝土路面的病害形式主要有路面裂缝、表面损坏、接缝损坏、变形损坏等。2.1 裂缝2.1.1 横向裂缝横向裂缝是指垂直于路线方向的有规则的裂缝，其产生的原因主要有水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等。失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝，一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期；冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷缩产生拉应力而引起的路面板开裂。2.1.2 纵向裂缝纵向裂缝是指跟路线走向平行或基本平行的裂缝。产生原因主要是路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、施工方法不当等，导致路基不均匀沉降，从而使路面板在自重和行车压力作用下产生纵向裂缝。2.1.3 交叉裂缝两条或两条以上相互交叉的裂缝称为交叉裂缝。产生交又裂缝的主要原因有：1、水泥混凝土路面自身强度不足；2、路基和路面基层的强度和水稳定性差；3、使用了性能不稳定的水泥，浇筑的水泥混凝土路面板就会产生大面积的龟裂。4、板角断裂。板角断裂是指与板角两边接缝相等的贯穿水泥混凝土路面板全厚度的裂缝，从板角到裂缝两端点的距离分别小于或等于端点所在路面板边长的一半。板角裂缝通常是由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素综合作用而产生。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等。2.2 表面损坏2.2.1 纹裂、网裂、板面起皮和剥落纹裂和网裂是指路面板表层出现的浅而细或发丝状的表面裂纹和网状裂纹。产生的原因主要是水泥混凝土水灰比过大，施工时过度抹面、养护不及时，在水泥混凝土拌和过程中用了含盐量偏高的水和质量低劣的集料。或水泥中的碱与集料中的特定矿物质发生碱硅反应等。故在施工过程中，对集料的质量应严格把关，严控用水量，必要时，还应对水的质量进行检验。2.2.2 麻面、露骨麻面是指水泥混凝土路面板表面结合料磨失，成片或成段路面板呈现过度的粗糙表面的现象。麻面一般是由于水泥混凝土路面施工时，在混凝土初凝前遇雨所致。 路面混凝土保护层脱落导致骨料裸露的现象称为露骨。其产生的原因主要是混凝土表面灰浆不足，泌水提浆，从而造成混凝土路面表层强度不足。2.2.3 磨光磨光是指水泥混凝土路面板在车轮荷载作用的重复辗磨后，表面磨擦系数下降到极限值以下，从而严重影响行车安全。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂浆层强度低，水泥及集料等原材料耐磨性差，或路面使用时间较长等。2.2.3 坑槽、孔洞由于水泥混凝土混合料是种多相不均匀材料，囚此在水泥混凝上路面板强度较低处易出现局部破损，并形成有一定深度的洞穴，即孔洞。面层骨料局部脱落而产生的长槽称为坑槽。孔洞、坑槽产生的原因主要是由于集料含泥量过大，混凝土内有泥土或其他杂物。2.3 接缝损坏接缝包括横缝(胀缝、缩缝)、纵缝和施工缝。设置目的是减少或避免由于水泥混凝土热胀冷缩产生的应力对路面板的破坏作用。但是接缝设置不当或接缝损坏也会降低路面的整体使用性能，甚至使路面板更快地遭到破坏。水泥混凝土接缝损坏主要有以下几种形式。2.3.1 填缝料损坏填缝料损坏是指接缝内无填料，填料破损及接缝内混杂砂石等不正常现象。填缝料损坏的主要原因有：填缝料本身质量不合格，填缝料在长期外界环境作用下老化，脆裂，或由于混凝土路面板受热膨胀，挤压胀缝，致使填缝料被挤出，不能正常复原等。2.3.2 接缝碎裂接缝碎裂是指水泥混凝土路面板接缝两侧各60cm左右宽度内倾斜的剪切挤碎现象。接缝碎裂主要是指由于填缝料损坏，泥、砂等杂物侵入胀缝，导致路面板再次膨胀时受阻，或雨水渗入基层和垫层，使基层强度降低，从而导致路面接缝处的变形和破损。2.3.3 唧泥唧泥是指车辆通过时，基层细料和水一起从接缝处挤出的现象。唧泥产生的原因是填缝料破坏，雨水下渗等。2.4 变形损坏由于水泥混凝上硬化后是非塑性的，因此水泥混凝土路面板的变形破坏是指水泥混凝土路面板接缝处产生的错台、拱起和沉陷等现象。2.4.1 错台错台是指相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差。错台产生的原因是横缝处未设置传力杆，由于基层或路基体压实不均匀，致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降。2.4.2 拱起和沉陷拱起是指横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显抬高的现象，相反，沉陷则是指横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显下沉的现象。拱起产生原因主要是胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张。沉陷产生的原因主要是填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉。拱起和沉陷都将对车辆行驶的舒适性和安全性造成很大的影响。施工时合理设置胀缝，运营中有效维护好接缝，可以有效避免此类损坏的发生。3 处理方法及防治对策3.1 水泥混凝土路面病害的处理方法1、裂缝修补水泥混凝土路面裂缝型式多样，处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝，采用压注灌浆法；局部性裂缝，且缝口较宽时，采取扩缝灌浆法；对贯穿全厚的裂缝，采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝，用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。2、接缝修补施工时，为保证清缝质量，对杂物充填较多的纵缝，必须用切缝机切割，其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理，然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料，按规定进行熔化，使其具有较好的流动性，加热温度不宜过高、过低，时间不宜过长，以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止（不宜过高或过低），灌缝深度至少应大于1.5cm.灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行，保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质，做好施工交通控制工作，待填缝料冷却后开放交通（一般需30min），以免其被行车粘掉。坚持周期性养护，根据填料有效使用寿命，对全部构造缝进行全面清缝和普灌，其后每年入冬和雨季之前进行补灌，保证构造缝全部密封。3、局部修补对出现错台的板块，先采用压浆调整，恢复平顺，调整后仍有高差，且错台量小于10mm，可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分，凿除（打磨）宽度一般为1030cm.错台量大于10mm的，在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平，衬补长度按高差的12%，也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害，常采用沥青混凝土罩面处理，处理厚度应大于2.5cm，罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理，只对露骨严重部分作整段处理，可用聚合物砂浆作薄层处理。4、破碎板块修补采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板，即挖除整块破碎板，然后浇筑水泥混凝土，板厚与原面板厚度一致，但一般不宜小于24cm，否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式，即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形，在原板壁上加装传力杆后，在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为：板块破碎、凿除基底清理补设拉杆、传力杆混凝土拌和及运输钢筋网制作混凝土浇筑接缝设置养生。5、脱空板块处治技术路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块，其板底仍可能存在脱空，这种病害较隐蔽，但其危害性却非常之大，.在路面修复中，若脱空板不处理，即使加铺层达到20cm以上，也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理，此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理，在混凝土面板底部有脱空处钻孔，通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙，流质材料凝固后产生一定的强度，对面板产生均匀承托的作用，进而达到稳固板块的目的。6、加铺沥青层加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一，不仅提高了路面的承载能力，消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响，同时也提高了路面平整度和抗滑能力，改善了路面使用性能，提高了路面服务水平，目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用。旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为：（1）处理破碎板：将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除，用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平，原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。（2）稳定原路面板：对唧泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理，使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长，原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段，为保险起见，可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。（3）提高原路面防水能力：对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后，用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.52.5cm沥青混和料隔离层，不做隔离层的应洒布粘层油，以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。 （4）加铺沥青层：在隔离层（粘层）上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层，下面层较厚（一般48cm），采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土，上面层较薄（一般厚24cm），采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时，通过沥青面层调整路面横坡不小于1.5%.碾压时，选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度，防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导致混凝土路面加铺后再次唧泥问题，可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。3.2 水泥混凝土路面病害的防治方法1、严格基层和路基施工质量，确保达到规范要求。如前所述，基层压实不足、材料不均匀、强度和稳定性不足等均会导致水泥混凝土路面的损坏，因此基层和路基施工时应严格控制，不能掉以轻心。2、优选公路水泥混凝土路面原材料。施工严格按规范要求选材，选择的集料应不具有碱活性且耐磨、坚硬、洁净，选择低热、低收缩的水泥。 3、严格施工过程控制，保证施工质量。水泥混凝土拌和均匀，振捣完全充分密实；保证切缝的温度和时间，切缝要及时；养生到位；搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理；构建科学的排水设施，防止路表水渗入。 4、发现公路水泥混凝土出现损坏，及时进行修补。对于水泥混凝土板裂缝的现象，可采用灌浆处理。对裂缝的彻底处理，可在裂缝两边各3040cm范围内将混凝土板凿除,放置钢筋网再浇筑与原来面板标号相同的混凝上，夯捣密实后，磨光拉纹，两侧应设置缩缝,缝内填充沥青材料防止雨水渗入；对于基层已遭破坏的裂缝，或发生断板烂板及胀缝破坏的路面，需将混凝土板大面积凿除，结合实际对基层进行处理后，再沿用以上办法处理。对于水泥混凝土板错台、沉陷的现象最好铲除，用同标号的新混凝土进行修补。对于水泥混凝土龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象，可采用局部换板进行修补对于已产生龟背状裂纹的混凝土路面，需将板块全部凿除重做。对于水泥混凝土断裂，一般采用将整块板凿除在处理好基层以及路基后，重新浇筑新的凝混凝土板。对于水泥混凝土路面大部分出现开裂、断板、沉陷、错台等病害时，经论证修补技术经济性差时，应重新浇筑。 4 关于养护水泥混凝土路面的特点是在养护良好的条件下，具有使用质量好，使用年限比其它路面长。养护不及时，一旦开始破坏，破损会迅速发展。因此，必须做好预防性，经常性养护，通过经常的巡视观察，及早发现缺陷，查清原因，不失时机地处治病害，以保持路面状况的完好。混凝土路面的预防养护:主要工作内容是路面、接缝、裂缝保养，填缝料更生。4.1 水泥混凝土路面保养 1、必须坚持每周23 次清除路面上的砂、石、泥土和污物。如有个别小石块应随时扔除，以免因车辆碾压而破坏路表。在与其他不同种类路面连接处或平交道口，更容易把砂、石、土带到路面上来，应设专人勤加清扫。 2、必须坚持每月应检查路面一次，及时修补好各种破损。3、在雨季和冰冻期到来之前，应对路面加以检查，适时将一般破损修补好。冬季注意清除积雪，特别是融雪期间，要注意清除雪水和薄冰，以防水分渗入基层，应注意对路肩的养护和加固，保持路面与路肩衔接平顺，保持应有的横坡度。清理疏通边沟搞好路面排水。4.2 接缝保养水泥混凝土路面的保养重点在接缝处，应经常填充或铲除多余的填缝，保持接缝完好，表面平顺，行车不颠跳。当气温下降接缝扩大有空隙时，宜选择在当地气温最低时灌缝填隙，当气温上升缝料挤出缝外时，应将挤凸出的填缝料铲除，并防止泥、砂土挤压进接缝内，影响板的正常伸缩。4.3 混凝土板裂缝的保养方法对宽度在3 mm 以下的非扩展性裂缝，用低粘性沥青或环氧树脂等材料灌注；如为扩展性裂缝，则沿裂缝凿槽，注入灌缝材料；对于因混凝土板下有构造物或埋设硬物而产生的裂缝，也应沿裂缝开凿后灌注填缝料。4.4 填缝料更新 1、用小扁凿清除旧填缝料，用钢丝刷将缝壁刷清，并用吹尘器吹净缝内尘土。 2、用稀沥青