水泥混凝土路面破损原因分析

xxx 届专科毕业论文题目：水泥混凝土路面破损原因分析班 级：xxxxxxxxxx学 号： 31 姓 名： xxxxxxxx 指导教师： 2015 年 9 月水泥混凝土路面破损原因分析学生姓名： xxxxxxxxx学 号： xxxxxx 所 在 函 授 站 ：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx班 级： xxxxxxxxxxxxxxxx指导教师： 完成日期： 2015 年 9 月 目 录1 水泥混凝土路面常见病害及其原因1.1水泥混凝土板损坏的原因1.1.1施工的早期裂缝 1.1.2纵向裂缝1.1.3横斜向裂缝1.1.4掉角1.1.5交叉裂缝和破碎板1.1.6孔洞1.1.7磨耗层局部脱落1.2接缝破损原因1.2.1接缝挤碎1.2.2拱起1.2.3唧泥和板底脱空1.2.4错台1.2.5填逢料丧失和脱落2.水泥混凝土常见病害的预防措施2.1设计方面2.2施工方面2.3管理、养护方面3.水泥混凝土路面病害的处理3.1缝挤碎的处理办法3.2胀缝拱起的处理办法3.3错台的处理3.4裂缝的处理3.5孔洞处理3.6磨耗层局部脱落出现麻面现象的处理3.7掉角的处理3.8唧泥和板底脱空4、结论水泥混凝土路面破损原因分析摘 要随着水泥混凝土路面修筑技术的日臻完善，水泥混凝土路面发展的速度较快，在技术、经济上也将显示出明显的优势，然而由于水泥混凝土自身的低韧性，随温度、湿度变化的变形大，以及需设置接缝等缺点，特别是由于受到所经地区的地质，气候等自然环境多变的影响，加上混凝土路面设计标准不高和建设者们对路基、路面修筑技术的认识不足，工程质量监管机制不完善，养护管理不到位等原因，不少路段竣工交付时养护前就出现断裂、掉角、表面干裂等病害，其损坏率根据每次鉴定和验收的结果记载， （按板块计）在百分之三到百分这十之间，随着使用年限的延长，病害逐年增多，为此，有必要针对水泥混凝土路面的常见病害进行仔细分析，找出其产生的原因，并采取有效的预防措施。关键词：水泥混凝土路面 破损 裂缝 xxx 城区自 1986 年开始修筑混凝土路面以来，城区新建道路 70%为水泥混凝土路面。近几年来的村村通工程，更是大多数都采用了水泥混凝土路面。然而，一方面由于设计、施工、养护等诸多环节的不妥善，另一方面随着经济发展，交通量的猛增，特别是大型车辆轴载成倍增加，导致水泥混凝土路面出现不同程度的损坏，影响车辆正常运行。1、水泥混凝土路面常见病害及其原因水泥混凝土路面常见的病害有两类，一是水泥混凝土板损坏，二是接缝破损，下面就其产生的原因分别作出分析。1.1水泥混凝土板损坏的原因水泥混凝土损坏可分为早期裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝、掉角、交叉裂缝破碎板、孔洞、磨耗层脱落等。1.1.1施工的早期裂缝 混凝土板在施工期间因收缩产生的裂缝为早期收缩裂缝,其裂缝的产生与行车荷载无关。早期收缩裂缝有两种,产生于混凝土塑性状态时的裂缝常称作“塑裂”,其缝短而细,细而浅;另一种产生于硬结以后 ,通车之前,由于剧烈的温度、湿度变化引起的收缩裂缝,常称作“缩裂”,可导致混凝土板的断裂。 引起收缩裂缝的原因分析：（1）板面尺寸：板面的长宽比例过大,就可能引起板块的伸缩变形和挠曲变形而出现裂缝,一般长宽比应在 10.91 1.2 之间。 （2）温度、湿度的影响气温过高会使混凝土表面因水分蒸发过快而失水,使混凝土产生裂缝。如果基层顶面干燥,则基层会吸收混凝土中的水分而造成混凝土的收缩而产生裂缝。 （3）施工方面的原因高温作业,没有足够的降温设施。没有严格把握材料的质量。没有准确把握好切割工艺的条件、要求等。通过施工实践证明对混凝土路面板早期收缩裂缝的预防应从以下几个方面考虑。（1） “塑裂”的预防进行再次抹面处理(在硬结终止前)。采用真空脱水,可减少混合料的含水量,使混凝土凝固时的收缩大大减少,能有效的防止“塑裂” 。 （2） 对“缩裂”的预防 避免高温浇筑,在高温浇筑时,对材料降温,降低水温或掺加缓凝剂。浇筑完成后应及时覆盖或搭设遮阳设施,以避免烈日暴晒和水分损失过快。 严格控制材料的质量合格的材料是保证混凝土自身强度的必要条件,材料质量不好也是引起混凝土路面板断裂的一个重要原因。水泥不能使用低于 32.5 号(原 425 号)的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。要求水泥有良好的安定性。集料要符合设计级配,含泥量是主要的控制指标。要控制好水灰比、和易性,尽量短途运输,减少离析。 （3） 及时切割,诱导裂缝在接缝处展开切割时间要特别注意掌握好。切割得过早,由于混凝土的强度不足,会引起粗集料从砂浆中脱落而不能切出整齐的缝;切得过迟 ,则混凝土由于温度下降和水分减少而产生收缩因板长而受阻,导致收缩应力超出其抗拉强度而在非预定位置出现早期裂缝。当昼夜平均气温在 20时,经验切割时间为 1821 h。当混凝土强度达到设计强度的 25%30%时可进行切割 ,当温度突变时,应适当提早切割时间,或每隔 2040 m 先割一条逢,以防止因温度应力产生不规则裂缝。应严禁一条缝分两次切割的操作方法。切割的缝宽为 38 mm,深度为 1/41/5 板厚,使混凝土在收缩时能从此缝向下规则地开裂,防止因切割深度不足引起不规则裂缝。1.1.2纵向裂缝纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的，特别是当路堤从局部洼地通过时，如果路堤两侧没有有效的排水，设施、路堤两侧就会产生积水，积水除向地基渗透外，还能渗入路堤下部。边部土层中，并通过毛细作用逐渐向上，使路堤上部边部的土层也变湿。由于路堤边部土层的压实度较中间部分差，一旦边部土层变成潮湿，边部土就产生固结变形，路堤形成横向不均匀沉降，在行车荷载作用下，久而久之，路面就会出现纵向裂缝，半填半挖地段路基处理不好，这样也会导致中路现出现纵向裂缝，此外，有些高速公路采用先填筑超车道和主车道，一半的路基，以保持路线贯通，再填筑其余部分的方法进行施工，实践证明，按这种施工方法修筑路基，其路面产生纵向理解裂缝几乎是不可避免的。采用大型滑模机械摊铺，因前进速度快，振捣棒划沟不能充分振捣，也会产生纵向裂缝。1.1.3横斜向裂缝路面横、斜向裂缝通常发生在（1）填挖相交断面（2）新老路基交接处（3）土基密度不同部位（4）桥涵通道等构造物和路基连接处（5）软弱地基（6）失陷性黄土等特殊路段。其原因（1）土基强度不够或不均匀（2）混凝土浇注后。缝切割较晚，因板底各断面磨擦系数不等，很可能在没割缝前出现混板收缩，拉应力和温度应力集中，并超过当时混凝土的抗拉应力（3）温差大，春秋两季施工的混凝土路面，白天与晚上的温差较大，一般在 7 一 8，最大可达 12。混凝土板的上面，下面对外界温度敏感程度相差也较大，一般在 10左右，因温度的影响产生较大的翘曲应力（4）现在所修的水泥混凝土路面，所用水泥全部采用建筑指标，至今无有路用指标水泥，只能采用外加剂进行缓凝，其材料指标不稳定。 （5）在人工施工过程中，插入振捣棒时应是梅花形，如果在一个断面插入过多，造成这一断面浆体过多，骨料下沉集中的分层离析，至使下沉骨料集中，浆体含量少，收缩值小，上层浆体集中骨料少，收缩值大，这个断面很容易出现断裂。 （6）真空吸水的搭接处，处理不合理，造成混凝土板含水量分布不均匀，中部已达到塑性强度，边部仍呈弹软状态，这样搭接处也容易出现断裂， （7）养生不及时，或因路面有纵坡出现养生空白段，至使强度降低，都可出现裂缝。 （8）因施工时不断交，半幅施工，混凝土浇注在塑性强度时，由于旁边重型车辆的行驶，产生的振动，混凝土板有可能出现裂缝。 （9）施工时两车料相接处振捣时没有特别注意，振捣不密度，蜂窝较多，因而形成一个强度薄弱的横断面，也容易在断面上出现裂缝。 （10）当路线纵坡超过 20%时，应尽量采用上坡为施工前进方向，下坡施工因塌落度原因也会出现裂缝。 （11）施工中因养生不及时，出现干缩裂缝，这种裂缝窄、短、浅，尽管它在一般情况下不会影响路面的正常使用，但它降低路面的耐磨性，耐腐蚀性并加剧混凝土的风化，影响使用寿命。1.1.4掉角掉角通长由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当，或者填缝料失效，造成路表水沿缝隙不渗，尤其是当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使扳角处产生唧泥，板下被冲刷掏空，造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角，路面板的接缝传荷能力差，或在施工中，为了使角部容易振捣，少出现蜂面，特意用些粗骨料少的混凝土，振捣时间又长一些，造成表层浆体过多，骨料下沉集中的分层离析，使其抗折强度降低，反之因振捣不密度，角部侧面有蜂窝麻面，这两种情况在车轮的作有下，很容易出现掉角。1.1.5交叉裂缝和破碎板交叉裂缝和破碎板是水泥混凝土路面的一种严重破坏形式，对行车的安全和舒适性产生较大的影响，公路运输超载严重，路面板厚度不足或强度偏低，板底脱空基层松散或强度不够，土基的不均匀沉降地下水位过高路基液化等都可能会导致路面板出现交叉裂缝或破碎板，另外，当路面出现纵向横、斜向等各种裂缝时，如果养护不及时，路表水沿缝隙进入基层或路基，导致基层和路基浸水软化，在重载反复作用下，裂缝会进一步扩展，如此循环，久而久之，路面就会产生交叉裂缝，甚至出现破碎现象。1.1.6孔洞混凝土路面表面呈现破损和孔洞，主要原因是施工质量差，或混凝土材料中夹带朽木纸张和泥块树叶等杂物，还有春季施工，水中夹带冰块造成的。1.1.7磨耗层局部脱落磨耗层局部脱落，出现露骨麻面现象，其原因：（1）行驶在路面上的某种车辆机械的金属硬轮，硬石子等撞击，摩擦路面而形成破损（2）施工中因缓凝剂级配不合理或指标不稳定，造成成型时间超过了初凝时间，使面层强度损失。 （3）在施工中，振捣过后混凝土板不够厚度，为了省事，只拌砂浆找平，或用推擀的方法找平，从而形成一层砂浆层，这地方不仅造成表面水灰比不均匀，出现网裂，在车轮反复作用下，甚至出现脱皮，露骨，如果水泥稳定性能差一些，就很容易出现麻面现象。1.2接缝破损原因接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节，出现病害的机率大类型也多，接缝病害，损坏的形态和影响范围主要包括，接缝挤碎，拱起，唧泥和板底脱空，错台、填缝料丧失和脱落。等几种病害。1.2.1接缝挤碎接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约 50CM 宽度范围内，出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块，接缝挤碎主要是由于接缝施工不当（包括缝板不垂直上宽下窄，传力杆，拉杆设置不当等） ，或者因填缝料，剥落，挤出，老化，接缝被硬石子阻塞，则当混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎，接缝处两端混凝土强度不一致，由于传力杆的作用，同样会造成混凝土板破碎现象，但这种情况，一般在普通路段上比较少见，多出现在构造物接头部位，此外，板边混凝土振捣不密度，强度降低，或者接缝中渗入水后，导致基层，路基软弱和唧泥，造成沿接缝边缘处板底小范围的脱落，在行车荷载反复作用下，也会导致接缝出现碎裂。1.2.2拱起混凝土板胀缝间距较长，头一至二年混凝土板在伸胀时还不明显。收缩时，因接缝填缝料失效，板缝就会掉进土或石子，加上养护不及时清扫，年复一年的热胀冷缩，板缝一年年加宽，导致混凝土板伸胀时产生的压力大于基层与混凝土板间的摩擦力，但未超过混凝土的抗压强度时，由于板的伸长，在真缝处相邻，两板就会向上拱起。有个别胀缝拱起，落下后因板折断，重叠后有 17 厘米之多。据不完全调查，春秋两季，气温较低时施工的混凝土路面，因胀量较大，更容易出现拱起现象。我市混凝土路面的拱起病害，都在使用六年以后。1.2.3唧泥和板底脱空唧泥和板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的基层细料被渗入并滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部范围脱空。接缝填缝料失效，基层材料不耐冲刷，接缝传荷能力差和重载反复作用是引起唧泥的主要原因。公路排水系统不完善如路面横坡设置不当或路基排水不畅时。路基、路面被水浸泡时也会使路面产生唧泥现象，进而出现板底脱空；另外由于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不均匀沉降同样会导致底板出现脱空。1.2.4错台产生的原因较多，如（1）当胀缝下部接缝板与上部缝隙未能对齐，或账缝不垂直，则缝旁两板在伸胀挤压过程中会上下错动而形成错台（2）由于水的渗入使基层软化（3）传力杆放置不合理，使传力效果降低，都会导致错