病害成因及防治论文.doc

水泥混凝土路面病害成因及防治 简介：文章通过对常见水泥混凝土路面病害的归纳，分析其产生的原因，并提出具体的防治措施。 关键字：水泥混凝土路面,病害,防治 路面直接承受交通荷载的作用，受气候、水、温度等因素的直接影响，因而在使用过程中是最容易受到破坏的结构层。对于水泥混凝土路板，根据我国已建成通车的公路使用情况看，有相当部分破坏，如开裂、断板、沉陷、错台等病害。本文将对水泥混凝土路面的病害及其成因进行分析，并提出预防措施。一、病害的分类及成因（一）裂缝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。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。（二）表面损坏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。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。 4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。（三）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。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。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。破坏根本主要包括胀缝隙及缩缝两方面的1胀缝中的填缝材料如果选择不好，当气温上升时填缝料会被挤出，当气温下降填缝料不能恢复，使缝中形成空隙。外界泥、砂、石屑等杂物就会侵入，成为再次胀伸时的障碍。雨水也能沿此空隙渗入，损坏基层和垫层，造成路面板接缝处的变形和破损。2缩缝经过若干次收缩，能把假缝折断成真缝，填缝料自身的老化，也会造成象胀缝一样的后患。3施工初期养护不规范，切缝、清缝不及时或没有达到规定的深度，也是造成接缝破损的原因之一。（四）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。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。通过分析其损害现象，得出以下宏观原因：水的防治不及时,排水不良是产生病害的主要原因；材料选取、施工过程及养护没有严格控制，适时调整；设计和施工方面缺陷(设计时对交通量预测不够准确 )；路基不均匀沉降造成板断裂和破碎(路基填挖交界段 )；路面基层和面层强度不足特别是强度不均匀 ；超重荷载的作用等。二、防治措施及补救方法水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法,对水泥混凝土路面病害,更多的应当以预防为主,尽量在设计和施工中予以避免减少,本文在此提出以下几点建议: （一）严格路基特别是基层参数的选取。如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等,确保施工值与设计值一致,并且设计取值与现场客观实际相符,因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作,而不能仅按规范选取。 （二）加强路基施工管理,对填方路基,确保分层回填,分层碾压,并强化施工单位自检和监理检查工作,一要保证达到要求的压实度,并要求压实均匀,特别是路肩部位及车道与路肩交接部位,此处极易产生纵向错台;对半填半挖路基,特别注意挖、填结合部位的碾压。 （三）对用作路基的土,应加强土质的鉴别和性能测试,对膨胀土,注意区分其类别,对强膨胀土,必须置换,对中、弱膨胀土,采用适当的方法对土质进行改良,基坡较大时,采用适当的设施来加强土坡稳定性,从而保证路面不破坏。 （四）加强路面材料研究,选择适宜的材料及配比,对特殊路段,也可适量采用成本较高的新型路面材料,如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等,初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。 （五）加强路面施工管理,采用规范化、程序化的施工和养生方法,适时切缝,掌握适合的操作时机,并根据气温变化的不同情况做不同的处理。 （六）对不同损坏状况采取不同的针对性强的修补：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 接缝施工时,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