水泥混凝土路面的病害成因及防治.docx

水泥混凝土路面的病害成因及防治司国良( 吉林省高速公路管理局养护中心 ,长春 130022)摘要对水泥混凝土公路路面和机场场道水泥混凝土道面病害形成原因进行分析和归纳 ,目的在于在设计和施工过程中有效地采取预防和治理措施 ,以更好地保证工程质量 、延长 使用寿命 ,确保公路行车安全和飞行适航要求 。关键词水泥混凝土公路路面防治措施1 引言改革开放以来 ,我国经济突飞猛进的发展 ,交通 事业在国民经济的高速发展中的突出地位已明显显露出来 ,高等级公路 ,民用航空等交通设施建设的步伐尤为迅速 ,且水泥混凝土路面大量取代石油沥青 路面 。随着水泥混凝土路面的大量投入 ,水泥混凝 土路面的设计 , 施工使用和维护的标准 , 也越来越 高 ,但同时反映在水泥混凝土路面在使用过程中暴露出的问题也越来越多 ,其中不乏由于病害影响使 用寿命 ,危及公路行车和飞机飞行安全 ,严重影响社 会效益 ,投资效果和企业经济效益 。因此 ,分析水泥 混凝土路面病害成因 ,预防病害产生 ,提出防治病害 的措施 ,延长水泥混凝土路面的使用寿命 ,提高社会 效益 ,投资效益和运营经济效益势在必行 。本文就高等级公路水泥混凝土路面 、民用航空 、 军用航空机场场道的病害形成原因进行较系统分析 ,并有针对性的提出预防措施和维护办法 。目的 在于在实际工作中有的放矢 ,更为合理运用在设计 ,施工 ,维护过程当中 。供高等级公路水泥混凝土路 面 ,机场场道道面设计 、施工 、维护方面的同仁参考 。2 水泥混凝土路面的病害表现及形成原因 ,防治措施 ,维修要点2 . 1 病害的表现及形成原因2 . 1 . 1 板块裂缝2 . 1 . 1 . 1 表面裂缝表面裂缝多为不规则裂缝 ,且在同一块板上纵 横不一 ,长短不等 ,深浅不同 。裂缝缝隙较小 。形成 原因也是多方面的 : 施工时气温较高 ,空气干燥 ,混 凝土水分蒸发太快 ,养生不及时 ;混凝土拌合过程中 投料不准确 ,水泥投入量过大 ,水灰比失控 ,集料相 对减少所致 ;真空吸水时 ,由于路面较厚 ,真空吸水不能完全保证自下而上全部均匀吸出 ,表层吸水量过大 ,底层水份未被吸出 ,上下层含水不一致使表面 干缩过快 ,出现裂纹 。此种原因产生裂纹有规律且长度较大 ,裂纹产生较早 。特别是在低温施工时产生缩裂 ,多属此种原因 ;施工时水泥水化热反应也可 能产生缩裂 。设传力 (拉结) 杆的路面在日光强烈照射下 ,由于金属吸热过快 ,导致予埋传力 (拉结) 杆处混凝土干缩 ,表面产生裂缝 ,此种裂缝在施工过程中 即可发生 ,有规律性 ,在予埋件处 。2 . 1 . 1 . 2贯通裂缝板块断裂自上而下贯通 ,在非角隅处产生贯穿 板厚的纵向 ,横向或交叉断裂 。较有规则性 ,其原因 不外以下几种 : 施工时 , 切缝不及时或切缝深度不 够 ,小于板厚的 1/ 6 或者混凝土本身强度均匀性太 差 ;施工缝处理未按规定留置在切缝处 。土基局部 下沉或流失 ,基层稳定性不够 ,找平层不均匀 ,施工 时过震致使混凝土浆大量流失 ,产生空洞 ,局部承载 力减弱 ;不均匀冻胀 ; 荷载应力产生裂缝 ,如混凝土 施工强度低于设计强度 ,受冻融 ,碳化 ,老化 ;地基反 应模量降低 ,远低于设计强度时 ,长期超负荷 ,超使 用频率等 。2 . 1 . 1 . 3板角断裂 从板角隅到斜向裂缝两端的距离 25cm 时不宜采用真空吸水 ; 水泥出厂时间与使用时间应 控制在相应时间 ( 至少应冷却后) 使用 ,防止水化热 反应剧烈产生裂纹 。2 . 2 . 1 . 2 贯通裂缝施工时及时切缝 ,切缝最佳时间视水泥品种而 定 ,普通硅酸盐水泥可适当早些 ,矿渣水泥可稍迟一 些 ,昼夜温差较大时更应掌握好缩缝切割时间 。切缝深度保证设计要求 ; 混凝土施工必须采用 电子秤严格控制配合比 ,以保证混凝土板本身强度均匀性 ;施工时找平层不宜过厚或过薄 ,过厚则其稳 定性差 ,过薄则会产生混凝土浆流失 ,影响强度 ; 施 工缝必须严格保证预置在切缝处 ;土基 ,基层稳定性 必须达到设计要求 ; 混凝土施工强度特别是抗折指 标 设计标准 ,地基反应模量不得低于设计强度 。2 . 2 . 1 . 3 板角断裂因板承载能力小 ,其板角低于设计荷载应力 ,在 设计上应采用加固钢筋或适当提高混凝土抗折标 号 。2 . 2 . 2 板边 、板角裂纹 、破碎2 . 2 . 2 . 1板边 ,板角裂纹 施工时应尽量采用钢模板 ,防止采用木模板时木材干燥吸收混凝土水份而造成抗渗性能差 ,受冻 害产生裂纹 ;板缝防水性能好 ,保证不渗漏 ,施工时 严格控制高程 ,设计时应尽量避免使用企口缝 ;地下水位偏高应采取有效排水措施 ,降低地下水位 ;混凝 土用原材料必须严格控制有害成份 。2 . 2 . 2 . 2 板边 、板角破碎板边 、角破碎分成块型和粉碎型 ,成块型破碎一 般应解决受温度膨胀应力破坏 ,首先解决胀缝不合理问题 ,其次为切缝宽度 ;荷载应力的解决也应着重 改善混凝土强度 ,在施工中 ,解决因平板震动器在震 捣时为防止模板变型或震捣器因模板影响不能将边 缘充分震实 ,靠近模板边缘处混凝土密实度不够而 降低强度产生渗水 ,强度减弱 ,致使本来受应力作用较大但又强度较板中心较低的问题发生 ,边角纹裂 也有此类问题 ,粉碎型破碎除须在施工中加强边 、角 捣固 ,使其密实度增强 ,水泥浆充分淅出 ,保证混凝 土密实度 ,防止渗水外 ,还应保证填缝材料达到设计第 26 卷第 3 期司国良 :水泥混凝土路面的病害成因及防治41 要求 ,施工时保证填缝质量 ;降低基层和混凝土集料有害成份 ,完善排水设计以降低地下水位 。2 . 2 . 3 表层剥落2 . 2 . 3 . 1 浅表层脱落防止腐蚀性物质洒落路面 ,飞机清洗应设飞机 专用清洗机位 ,禁止随地清洗 ;使用除冰融雪材料应尽量避免强酸强碱性物质 ,最好采用加热除冰法 ;积雪清扫必须全部清除路面以外 ,清除路面外的雪堆 距路面有一定距离 ,避免积雪融化后雪水倒流在路 面上 ,清雪应及时 ,特别是初冬 、初春时节 ,雨雪交替随下随化 ,昼融夜冻 ,冻融周期过频加快路面破损 ; 施工时及时养生 ,防止由于路面过早干燥影响面层 强度 ,降低抗渗性能 。2 . 2 . 3 . 2深表层剥落 提高混凝土原材料耐磨性标准 ; 施工时严格控制水灰比 ,及时养生 ,混凝土路面保护层不宜过厚 , 表层压纹应在混凝土终凝前完成 ,最好采用龙尼刷 拉纹 ,不受表面收水程度限制 ,可在水泥混凝土初凝 前进行 ,构造深度可调整 。钢辊压纹因钢辊笨重 ,不 宜控制 ,必须待混凝土表面完全收水达到一定强度时实施 ,这就有可能在混凝土终凝后至少在初凝后 才能进行 ,很可能破坏混凝土保护层内部结构 ,使强 度降低 。抗渗性能减弱 ,所以表面压纹及时与否决定混 凝土表面强度 ;施工时严格按设计高程控制 ,防止路面积水 ;寒冷地区禁止使用抗冻性差的水泥 。2 . 2 . 3 . 3 表面坑洞施工时严格检查水泥 , 集料 , 防止失效结块水 泥 ,泥块 ,木块等造成路面空洞产生积水渗水影响混 凝土强度 ,同时对集料中的有害成份严格控制 ,防止不合格集料进场 ,使用 。2 . 2 . 4 板块竖向移位2 . 2 . 4 . 1 板块松动提高基层稳定性均匀性 ,防止基层局部下沉或 胀鼓 ;基层或找平层应嵌缝压实 ,碾压稳固 ,不使其在水作用下流失 ,找平层在碾压时应洒水湿润 ,碾压 后立即进行混凝土路面施工 ,防止找平层因干燥松 散 ;板块之间接缝处理须合理 。2 . 2 . 4 . 2板间错台 路面设计应不低于当地最小抗冻层厚度 ,避免冻胀 ;土基填方应逐层碾压 ,保证达到设计密实度 , 土基密度检测取样应均衡 ,特别是填方厚度较大或 软弱处应加强检测 ,防止局部下沉 ;两辐板间施工条 件 (温度差) 不宜过大 。2 . 2 . 4 . 3 板块拱起胀缝应设置合理 ,在相对温度较低时施工的路 面 ,应按设计加设胀缝 ,胀缝板厚度不得低于设计标 准 ,且须薄厚均匀 ; 填缝材料延伸度达到设计要求 , 对老化 、失效 、脱落填缝材料应及时修补 ,防止因灰土杂物落入产生衔泥现象 。2 . 2 . 5 路面接缝2 . 2 . 5 . 1路面接缝 路面填缝前应彻底清理缝内灰尘 ,灰浆及杂质 ,钢丝轮打毛彻底 ,并在填缝前用空压机吹净 ;填缝料延伸率 500 % ,抗老化指标合乎设计要求 ,粘结度 好 ,低温脆裂 ,高温流淌指标必须达到技术要求 ,及 时维护 。2 . 2 . 5 . 2 胀缝板病害胀缝板选材应优选红松材料 ,并进行防腐处理 薄厚在达到设计技术标准同时应均匀 ;安放应到底 , 设置应合理 , 垂直度应与路面呈90角 。2 . 2 . 5 . 3传力杆 ,拉结杆 传力杆在施工中设置应保证水平度 ,垂直度达到技术要求 ,起到假缝收缩的作用 ; 传力杆 ,拉结杆 在路面接缝部位应除锈处理 ,避免锈蚀 。2 . 2 . 6路面抗滑性衰竭 水泥混凝土路面在原材料选用时应选择耐磨性能好 ,磨耗强的使用 ; 集料含泥量不应超过标准 ,且越低越好 ,严格控制路面施工水灰比 ;施工时养生适 时 ,不使表面干燥过快 ;施工时表面拉纹不宜超过水 泥初凝时间 ;尽量避免机械除胶及高压水除胶 ,化学 除胶材料 P H 值应为中性 。路面除冰雪不应作用腐 蚀性材料 。2 . 3 维护要点2 . 3 . 1路面混凝土板块破损 路面混凝土维修具有针对性 ,目前采用方法仍以混凝土修补 ,混凝土材料根据路面使用要求分为 紧急抢修和正常维修 。紧急抢修使用材料目前应用的早强快硬混凝土 ,大体分为三类 ,一类是改性环氧 树脂 ,不饱和树脂等有机材料 ;另一类是以水泥为基 料加入速凝早强添加剂 ,使其达到抢修目的 ,为无机 材料 ;其次为聚合物水泥混凝土 ,为复合材料 。但不 论采用哪类材料 ,其物理力学性能必须达到下列技术指标 。抗压强度 30M Pa/ 4 h 抗拉强度 3 . 5M Pa/ 4 h 粘结强度 1 . 0M Pa/ 4 h东北公路2003 年42 抗渗指标 S30/ 28d抗冻指标 D300/ 28d 收缩值 普通水泥混凝土 耐磨性高于普通水泥混凝土 抗折弹性模量与普通混凝土相似只有达到上述各项技术指标才能用于紧急抢 修 ,使维修工作对路面运营影响减少到最低限度 。 因此 ,在水泥混凝土路面紧急抢修过程中 ,选用材料 需要因地 、因时制宜 。上述诸指标在路面修补中使 用 ,最主要的与旧水泥混凝土界面粘结强度 、收宿值 ,这两项指标是保证修补处稳固的关键前提 。施 工要点一是要快 ,二是要牢固 。修补时还要注意修 补一定要到位 ,不要被表面现象所迷惑 ,有些病害内 部破损远远大于表面现象 。且界面一定要处理洁 净 ,使用树脂材料须注意创面与修补混凝土粘接界面处于干燥状态 。水泥材料要采取养生措施 ,使其 即达到养生目的 ,又不影响运营使用 。无论何种材 料都须在常温条件下施工 ,负温条件施工可能性都 极小 ,所以维护修理都必须适时安排时间 。2 . 3 . 2 混凝土板块竖向移位路面错台宜采用磨平法 ,也可采用填补和注浆 顶升法 ;路板拱起一般采用切割法 ,切割多余部分 , 使之下落 ;严重移位采用上述方法无法处理或处理 后效果不佳可清除移位板块重新填补混凝土 ,紧急 状态抢修可采用同规格同质量的予制板或早强快硬混凝土现浇施工 。2 . 3 . 3 路面接缝胀缝板腐烂 ,可采用混凝土切割机用木园锯片将腐烂胀缝板切除 ,剔净 ,再用切割混凝土锯片适当 扩大胀缝 ,重新镶嵌胀缝板 。填缝材料老化 ,破损 , 清除破损处重新填缝 。2 . 3 . 4 路面抗滑性能衰竭因轮胎接触路面摩擦造成摩阻值降低可采用除 胶方法处理 , 如因使用期限过长 , 路面摩阻构造损 坏 ,可重新刻槽划线提高路面摩阻值 。刻槽与划线 原理基本相同 ,只不过是在路面上截锯的深度和宽 度及间距大小不同而已 。3 结论与建议(1) 通过分析可知 ,水泥混凝土高等级公路路 面 、机场场道的病害存在比较普遍 ,形成原因比较复 杂 ,其中有设计原因 、原材料原因 、施工技术 、工艺原 因 、维护使用等诸多因素 ,但只要了解病害形成的真正原因 ,有效预防并不困难 。(2) 在诸病害形成的原因中 ,其主要原因产生 于施工过程居多 ,因此及早不断完善和修订水泥混 凝土路面施工技术要求和施工规范势在必行 。(3) 在水泥混凝土路面使用和养护过程中方法 不当 ,造成病害形成 ,直接影响水泥混凝土路面使用 寿命也是不可忽视的因素 。(4) 路面超负荷使用也是病害产生的主要原因 之一 ,严格控制车辆超载上路行驶十分必要 。水泥混凝土路面在设计 、施工 、使用和养护方法的问题目前广泛存在 ,在实际工作中应给予足够的 重视 。Reaso ns andTreat ment of Diseases o n Cement Co ncrete PavementAb stra ctReaso ns of diseases o