混凝土病害及主要原因

混凝土路面病害及主要原因,小组成员：蒋雄，张明，陈胜前，孙冬，王旭东，朱磊,一，引言,1,.现状水泥混凝土作为建筑材料使用于铺筑路面最早出现在英国，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。我国水泥混凝土路面的发展起步虽然较晚，但是近年来由于社会经济的不断发展，我国水泥混凝土路面增长速度加快。而且已经成为目前世界上拥有水泥混凝土路面里程最多的国家之一。,2.优缺点水泥混凝土路面快速发展与其自身所具有的优点是密不可分的，比如在城市道路及高等级公路建设中水泥混凝土路面具有,表面平整、行车舒适、强度较高、稳定性好、耐久性好、抗滑性好、施工周期短等优点。但是它也有缺点，主要表现在对水泥需求量大，路面有接缝毁损后修复困难，行车时噪声大且抗折强度低，对地基稳定性要求高。然而水泥混凝土路面的迅速增长，水泥路面的许多病害也逐渐体现出来。引起各种病害的原因是不相同的，有外界因素，设计缺陷、施工问题及养护等原因，针对水泥路面不同的病害，采取相应的防治措施。,水泥混凝土路面常见的破坏有：裂缝，板边缘和角隅的破坏，接缝的损坏，板面磨损和错台等。按破坏形式可分为以下四类：裂缝类变形类接缝损坏类表面损坏及修补损坏类,裂缝类裂缝类包括横向裂缝，纵向裂缝，斜向裂缝，交叉裂缝，板角断裂和网裂,断裂：水泥混凝土路面由于路面板内应力超过了混凝土强度而出现的横向和纵向断裂裂缝，或者角隅处的折断裂缝都属于断裂。面板越薄，荷载越重，板产生的弯拉应力就越大，当弯拉应力超过混凝土的极限强度时，混凝土板便产生断裂裂缝。在荷载的反复作用下，路面板会产生疲劳破坏。混凝土疲劳可能在两条横缝之间的路面边缘中间处引起横向开裂，也可能在横缝轮迹处，一般是在靠近板中心线的轮迹处，引起纵向开裂。板的平面尺寸太大，引起较大的温度翘曲应力路面板在温度梯度（沿板厚方向温度线性分布）作用下的翘曲变形受到地基和自重约束而导致的板结构应力地基过量塑性变形使板底脱空失去支承，养生,期间收缩应力过大，材料或施工质量不佳使混凝土未能达到设计要求等，都可能导致路面板断裂的出现。断裂的出现，破坏了面板的结构整体性，使板丧失了大部分以至全部承载能力。因此，通常将断裂看作是水泥混凝土面层结构破坏的临界状态。,横向裂缝具体原因：1混凝土路面切缝不及时，由于温缩和干缩发生断裂。混凝土连续浇筑长度越长，浇筑时气温越高，基层表面越粗糙越易断裂。2切缝深度过浅，由于横断面没有明显削弱，应力没有释放，因而在邻近缩缝处产生新的收缩缝。3混凝土路面基础发生不均匀沉陷（如穿越河道、沟槽，拓宽路段处），导致板底脱空而断裂。4混凝土路面板厚度与强度不足，在行车荷载和温度作用下产生强度裂缝。5水泥干缩性大；混凝土配合比不合理，水灰比大；材料计量不准确；养护不及时。6混凝土施工时，振捣不均匀,纵向裂缝的具体原因1路基发生不均匀沉陷，如由于纵向沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、路堤一侧积水、排灌等导致路基基础下沉，板块脱空而产生裂缝。2由于基础不稳定，在行车荷载和水、温度的作用下，产生塑性变形或者由于基层材料水稳性不良，产生湿软膨胀变形，导致各种形式的开裂，纵缝也是其中一种破坏形式。3混凝土板厚度与基础强度不足产生的荷载型裂缝,网裂的具体原因：1混凝土浇筑后，表面没有及时覆盖，在炎热或大风天气，表面游离水分蒸发过快，体积急剧收缩，导致开裂。2混凝土拌制时水灰比过大；模板与垫层过于干燥，吸水大。3混凝土配合比不合理，水泥用量和砂率过大。4混凝土表面过度振捣或抹平，使水泥和细骨料过多上浮至表面，导致缩裂。,板角断裂：混凝土路面板角断裂是指发生在胀缝处与胀缝斜交的、贯穿面层混凝土的裂缝，通常是在纵、横胀缝相交部位，形成三角形的块，多半由于该处路基侵水软化下沉以致路面角部折断。交叉裂缝：板面上有两条或者两条以上的相互交错的裂缝斜向裂缝：是指不平行于顺路方向及不垂直于行车方向的裂缝。,变形类变形类包括沉陷，胀起，拱起等路面受力发生竖向位移,路面沉陷的原因：路基不均匀沉降引起路面沉陷路基是道路工程的主要组成部分，是路面结构的基础。许多水泥混凝土路面病害都是由于路基病害引起的，结构地基土质不匀、松软，或回填土不实、浸水，而造成不均匀沉降导致路面出现沉陷1.路基填料控制不好使用了不适宜材料（如：沼泽土，泥炭，含有树根、杂草和易腐朽物质的材料；液限指数大于，塑限指数大于的材料；有机质含量大于的材料；压实含水量和最佳含水量之差大于的材料等等）从而造成路基不均匀沉降。,2.湿软地基处理不当3.路基土石方填土不实,路面胀起的原因：由于水泥砼路面施工时气温低，水泥砼处于收缩状态，体积较小。在夏季高温时路面温度升高，水泥砼体积膨胀，路面两侧可以自由伸缩，顺路中线方向却由于路面的相互阻碍而不能自由伸缩，路面砼板只有向上拱起用以容纳体积的增加量，如此便形成了水泥砼路面的拱起。拱起：混凝土路面板在热膨胀受阻时，接缝两侧的板突然向上拱起。这主要是板收缩时接缝缝隙张开，填缝料失效，硬物嵌入缝内，致使板受热膨胀时产生较大的热压应力，从而出现这种纵向屈曲失稳现象。采用膨胀性较大的石料作粗集料，容易引起板块拱起，选择合适的集料是防止拱起的首要方法,1.原材料的原因各种材料由于密度和结构的不同，它们的线形膨胀系数是不同的2.路面胀缝设置原因按照水泥砼路面设计规范，路面设计时在临近桥梁或其他固定构造物处或与其他道路相交处应设置横向胀缝，当出现以下情况将导致混凝土胀起a.胀缝设置数量不当b.胀缝设置的位置不对（两侧的胀缝未对齐，一侧有，一侧无，由于路面纵缝处一般均设有拉杆且有相互摩擦力阻碍，形成路面膨胀伸缩不均，引起路面拱起）c.胀缝不深切缺乏养护3.夏季气温偏高,路面膨胀量增大,4.路面厚度偏小根据压杆失稳原理，薄而长的路面犹如一压杆，在高温膨胀不能自由伸缩时路面产生的压力很有可能使路面产生失稳而拱起。有明显的对比，在水泥砼面板厚度增大后，拱起的现象直线减少5.路线凸型竖曲线半径太小对路面拱起影响最大的是纵断面凸型竖曲线半径凸型竖曲线半径太小，不但使行车不舒适，还是水泥砼路面拱起的最佳地点。,接缝损坏类：接缝损坏类包括接缝碎裂，填缝料损坏，接缝张开，错台，唧泥，拱起。（拱起在前面讲过，这里不再重复）接缝碎裂：水泥混凝土路面板接缝两侧斜的剪切挤碎现象称为接缝碎裂混凝土路面常见的接缝形式为纵横和横缝，横缝又分为胀缝和缩缝两种。胀缝的宽度随气温而变化，当气温上升时缝中的填料被挤出；但气温下降时性能较差的填缝料不能恢复，使缝中形成空隙，因而泥沙，石屑等杂物侵入，成为板块肿胀时的障碍。挤入的硬物将引起板边胀裂，雨水便能延迟空隙渗入，损坏基层和垫层，造成路面接缝处的变形和破损。缩缝的变化相对较小，当经过若干次冻胀，也会把假缝折断成真缝，再加之填料的老化，同样会造成胀缝一样的后患。,接缝碎裂,填缝料损坏：接缝内无填料，填料破损，缝内混杂砂石均称为填缝料损坏。填缝类损坏主要是由于填缝料的脆裂，老化，挤出及与板边脱离造成。质量较差的填缝料，在短时间内就会发生填缝料损坏的现象。,接缝张开：由于温差过大导致混凝土路面面板的膨胀量小于收缩量，使伸缩缝张开。,错台：错台是接缝两侧路面板端部出现的竖向相对位移。当胀缝下部填缝板与上部缝槽未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝两版在伸胀挤压过程中，会上下错位而形成错台。横缝处传荷能力不足，车轮经过时相邻板端部份出现饶度差，是沿接缝下渗的水带着路面板与基层之间的碎屑挤向后方，使后方板板端抬起。当交通量或地基承载力在横向各块板上分布不均与，各块板沉陷不一致时，纵缝处也会产生错台现象。错台的出现，降低了行车的平顺性和舒适性。,唧泥和冲刷车辆行经接缝或裂缝时，由缝内喷溅出稀泥浆的现象，称为唧泥。在轮载的频繁作用下，基层产生塑性变形累积而同混凝土板脱离接触，水分沿缝隙下渗而积聚在脱空的间隙内，在轮载作用下积水变成有压水，并同基层内浸湿的细料混搅成泥浆，再沿缝隙喷溅出来。唧泥的出现，使路面板边缘部分失去支承，因而往往在离接缝1.51.8m处容易导致横向裂缝。水泥混凝土路面设计中，除了考虑疲劳开裂以外，需要考虑的另一重要破坏形式就是板下和板侧面的唧泥和冲刷。冲刷：从面层缝隙、边缘等部位深入的水，在车辆反复作用下，在结合面处的水会承受很多的压力，虽然水量很少，可是由于荷载作用时间很短，会产生很高的压强，这种高速的局部水流会对结合料基层形成冲刷，效果堪比高压水枪。,路面唧泥,（雨水）冲刷导致路面沉陷，开裂，滑塌,由于冲刷导致路面塌陷,表面损坏类：表面损坏类包括纹裂，网裂，起皮，剥落，磨损，露骨，坑槽，孔洞，磨光等。（由于纹裂，网裂，龟裂等在前面已经提到，现不重复讲）,板面起皮，剥落水泥混凝土路面表层上下脱开，这种板面浅层内所发生的病害称为起皮。距接缝宽度40cm内的板边，板角半径40cm内不发生垂直贯通板的破碎现象称为剥落。起皮主要是施工过程中水灰比过大或因混凝土施工时表面砂浆有沁水现象所致。这主要是由于混凝土强度不足，缝内进入杂物所引起。,混凝土起皮或者剥落,磨损，麻面，露骨水泥混凝土表面结合料磨失，成片或成段地呈现过渡的粗糙称为麻面。路面混凝土保护层脱落形成粗集料裸露称为露骨。麻面主要是由于混凝土施工时遇雨所致。磨损主要是由于车轮和路面的摩擦所致，路面常见车辙形磨损。露骨则主要是混凝土表面灰浆不足，沁水提浆造成混凝土路面表面强度降低。,露骨,坑槽，孔洞水泥混凝土路面板表面有局部破损，形成一定深度的洞穴称为孔洞。面层粗集料局部脱落而产生的长槽称为坑槽。孔洞和坑槽的形成主要是由于砂石材料