水泥混凝土路面破损原因及修复技术研究

1、2009年 第 4期 (总第 182期 黑龙江交通科技HE I L ON GJ I A N G J I A O T ON G KEJ INo. 4, 2009(Sum No. 182水泥混凝土路面破损原因及修复技术研究黄德强(昆山开发区农工商基础设施工程有限公司 摘 要 :对水泥混凝土路面常见破损类型及产生原因进行了分析 , 介绍了路面破损修复技术 , 提出路面破损 修复材料技术要求 。关键词 :水泥混凝土路面 ; 破损类型 ; 修复材料 中图分类号 :U4161216 文献标识码 :C 文章编号 :1008-3383(2009 04-0054-02收稿日期 :2009-01-20作者简介 :

2、黄德强 (1969- , 男 , 昆山人 , 工程师 , 主要从事市政工程施工管理工作 。1 引 言水泥混凝土路面强度高 、 承载力大 、 对路面基层和底基 层强度要求低 , 在公路建设中得到广泛应用 。 水泥混凝土路 面的长足发展促进了公路交通运输事业的蓬勃发展 。然而 , 就水泥混凝土路面使用状况而言 , 仍存在许多问题 。如原有 设计理论的不完善 、 施工经验的不足及养护的不重视 , 使许 多水泥混凝土路面或出现了结构性的损坏 , 或表现为功能性 的缺陷 , 出现了早期病害等问题 , 严重影响公路使用质量 。 另一方面 , 随着交通量剧增 , 汽车轴载日益重型化 , 使得许多 早期修筑的

3、混凝土路面迅速破坏 , 面临着补强改建的问题 。 因此 , 对水泥混凝土路面维修技术展开研究 , 提出适合的养 护与维修对策 , 具有重要意义 。 2 路面破损原因分析 2. 1 交通量剧增, , 公路交通 量迅猛增长 。 通量过大造成的 。 由此可见 , 不论是设计使用初期交通量还 是交通量增长率 , 值都远远超过设计值 , 因而在实际的车辆 荷载作用下 , 原设计的混凝土路面将不可能达到设计的年 限 。 2. 2 对车辆超载情况考虑不足近年来 , 车辆超载现象十分严重 。在过去的路面设计 中 , 对交通量的计算 , 都是以各种车型的额定轴载为依据进 行标准轴次的换算 , 没有考虑车辆的实际

4、轴载情况 。而实事 上 , 公路上行驶的车辆 , 有满载的 , 但同时也有空载和超载 的 。 车辆超载对公路使用状况的影响可分为以下两个方面 :一方面车辆超载增加了实际轴载的作用次数 。 此外 , 混凝土 路面作为一种刚性路面 , 由于其抗弯拉强度比抗压强度低得 多 , 因而在行车荷载作用下 , 当弯拉应力超过混凝土的极限 弯拉强度时 , 混凝土板便会发生断裂破坏 。所以 , 超载车辆 的作用是水泥混凝土路面出现早期破坏的一个重要因素 。 2. 3 结构组合设计不合理过去在水泥混凝土路面设计中 , 由于对设计理论的理解 不够全面 , 认为通过混凝土面板传递到基层上的压力很小 , 因而 , 混凝

5、土面板下的基层不需要太高的强度 , 绝大多数水 泥混凝土路面都采用石灰土作为基层 。 由于混凝土路面板 构造缝不可能完全封闭以及土路面各种裂缝的产生 , 路表水 下渗是不可避免的 , 这样就使得石灰土基层经常处于干湿循 坏和循坏状态而在其上部出现薄松散层 , 再由于板底积水使 该薄层饱和湿软并受行车荷载反复作用 , 导致板底局部淘 空 , 并形成断板 、 破碎板等其他病害 。 另外 , 石灰土本身强度值较水泥稳定粒料类基层低 , 室内试验表明 , 石灰土的模量值随浸水时间的增加而显著降低 , 而稳定碎石的模量值初期 随浸水时间的增加而增加 , 后期才略有降低且降低幅度很 小 。 这说明石灰层的

6、水稳定性远不如水泥稳定碎石基层 , 而 实际使用中石灰土基层经常处于浸水状态 , 实际模量水泥混 凝土路面维修技术研究小于设计模量值而使混凝土面板的 支承条件发生变化 , 导致板底弯拉应力增大 , 甚至使板产生 破坏 。 2. 4 排水设计不合理, 路基基本没有受到水 , , 唧泥时间长 。 这些积水主要来源于路表 , 、 横坡排出路面 , 但另一部分则 经混凝土路面的各种构造缝和裂缝进入混凝土路面板下 , 而 路面板下又没有设置盲沟 、 暗沟 、 排水层等板下排水设施 , 却 是不透水的石灰土基层 , 两侧路肩也是经过压实的土或石灰 土加沥青表处硬化的 , 其透水性都很差 , 从而在混凝土路

7、面 板下形成凹槽 , 渗入的水长期积蓄在其中而无法排除 , 导致 混凝土路面唧泥 、 脱空以至断裂 , 引起基层模量降低而导致 混凝土路面因疲劳应力增大而破坏 。 2. 5 结构层强度不足混凝土的强度对路面的使用寿命有重大影响 , 从疲劳方 程可知 , 强度的变化同路面容许的标准轴载作用次数的对数 成正比 。 混凝土达不到设计要求 , 必然使路面容许的标准轴 载作用次数减少 , 缩短路面的使用寿命 。此外 , 板厚小于设 计厚度 、 基层有素土夹层或全部是素土层 , 混凝土原材料性 质 , 级配不良等施工质量缺陷也是导致混凝土路面破坏的原 因 。 2. 6 养护管理原因对混凝土路面养护的重要性

8、认识不足 , 认为混凝土路面 强度高 , 设计使用年限长 , 不需要做什么养护工作 , 造成路表 水下渗而引发唧泥 、 面板断裂等病害 。 对混凝土路面病害的 发生原因和发展规律认识不足 。 再者 , 小型的混凝土拌和振 捣机械 , 清缝 、 灌缝机械 , 破碎板的清除机械等等养护单位基 本都没有 , 严重影响了养护工作的开展 。 3 路面破损修复技术分类对于混凝土路面的日常养护和常规维修 , 现行规范己给 出了明确的规定 。 旧水泥混凝土路面修复中的施工技术问 题包括旧板处理 、 加铺层的施工技术 、 防裂层施工及层间粘 结等 。(1 清除重铺法 。 清除原有水泥混凝土路面 , 重新铺筑45

9、 第 4期 黄德强 :水泥混凝土路面破损原因及修复技术研究 总第 182期上 (或上 、 下 基层和路面 。(2 直接加铺法 。 在足尺水泥混凝土路面大板块上 , 重 新铺筑水泥混凝土或沥青混凝土路面 。 但事先需要处治不 稳定大板块 , 对原路面板底压浆 、 贴缝等处治 , 否则很容易产 生反射裂缝 。(3 冲击压实法 。 断裂或破碎旧混凝土路面后 , 再加铺 水泥混凝土或沥青混凝土 ; 随着破碎程度的不同可以分为以 下三种类型 : 断裂或稳固法 :冲击碾压水泥混凝土路面使 他其开裂成小块 , 重新增加 (或 不加上基层 , 再铺筑路面 。 这种工艺完全利用了原有水泥混凝土路面 , 并作为再

10、生基层 使用 ; 不再增加上基层者 , 其功能介乎柔性和半刚性基层之 间 , 明显的表现出小板块“ 双线性弯沉 ” 特征 。对原混凝土 路面的断裂处治工作量相对较少 。 碎石化法 :将水泥混凝 土路面重度冲击到碎石化程度 , 重新增加 (或不加 上基层 , 再铺筑路面 。 这种工艺也完全利用了原有水泥混凝土路面 , 并作为再生基层使用 , 构成 (柔性 嵌锁基层 。 但是 , 需要对 原水泥混凝土路面作彻底的破碎处治 。 破碎稳固法 :这种 方法是介乎以上二者之间的工艺 。4 路面破损修复材料技术要求水泥混凝土路面修复问题 , 长期以来未能得到很好解 决 , 其根本问题之一是修补材料的性能不理

11、想 。 用于水泥混 凝土路面板块修补的材料必须符合下列技术要求 。4. 1 迅速硬化路面修补与普通混凝土路面施工不同 , 需要进行修补的 水泥混凝土路面都是正在使用的道路 ,通甚至不封闭交通 。 因此 , ,4. 2, 原因是新拌 合水泥混凝土的收缩影响所制 。新混凝土的收缩产生收缩 应力 , 使新老混凝土拉开 。 因此 , 要控制修补材料的收缩率 , 尽可能使用无收缩或收缩率很低并有一定弹性的修补材料 。 4. 3 修补材料要具有一定的粘性为提高新老混凝土的结合力 , 要求修补材料本身具备一 定的粘性 。4. 4 修补材料后期性能要稳定修补材料的强度发展与老混凝土基本同步 , 后期强度发 展

12、速度应与老混凝土基本一致 , 不允许强度减少 , 也不要强 度发展过快 , 致使新老混凝土力学性能差异太大 , 影响路面 的整体性能 。4. 5 耐磨性高 , 耐久性好修补材料的耐磨性要高于老混凝土的耐磨性能 。新修 补混凝土应具有抗吉林大学硕士学位论文冻 、 耐腐蚀 、 抗渗 和耐久性能 。4. 6 施工和易性好修补材料的凝结时间应满足施工要求 ; 修补材料的硬化 速度要适当 , 以保证新修补材料的施工和易性 。5 结 论水泥混凝土路面在使用的过程中 , 破损的产生是不可避 免的 , 但是认清各种破损的机理 , 针对不同的情况选择合理 的修复技术和修复材料进行处治是非常重要的 。今后应加 强

13、对水泥混凝土路面维修技术的研究 , 对于我国的交通事业 发展具有重要意义 。:, . J .中外公 ( 1. 水泥混凝土路面的断板原因分析及修复措施 J .广 东交通职业技术学院学报 , 2008, (2 13 王新成 . 水泥混凝土路面损坏原因分析及修复时应注意的问 题 J .建材技术与应用 , 2007, (5 14 赵宗启 , 刘亚坤 , 朱光源 . 水泥混凝土路面修复及补强技术方 法研究 J .公路交通科技 (应用技术版 , 2007, (S1 1(上接第 53页 3. 4 正确使用掺和料胶凝材料浆体体积在纯水泥过渡到掺加不同用量粉煤 灰的过程中不发生变化是确保抗压强度变化减缓的主要标

14、 志 , 同时 , 用水量的减少使泌水产生的可能性减小 。3. 5 使用防泌水外加剂采用防泌水外加剂来解决混凝土组成材料不能改变的 特殊情况 。3. 6 优化搅拌设备(1 不宜使用延时计量水的系统 。(2 罐车内的气温与环境温度尽量接近 。(3 采用二次搅拌方式 。采用这种搅拌方式的 , 有日本制造的盘形强制式搅拌 机 , 为两台叠放 , 以使于两级搅拌 , 根据两级工艺程序 , 在快 速搅拌机中 。 首先用部分水预拌水泥砂浆 , 然后水泥砂浆进 人慢速搅拌机中 , 此时加人粗集料和另一部分水 , 进行最终 搅拌 , 整个循环时间约为 6090s 。此种拌和方式的优点 是 :在强烈的搅拌作用下

15、 , 使水泥充分分散 , 发挥水泥的全部 活性 , 减少水泥用量 , 减少用水量 (5%10% ; 实际上的砂 浆裹石效果和在慢速搅拌机中停留时间的缩短减少了粗集 料对叶片 、 衬板的磨损 , 延长了使用寿命 。3. 7 改善施工工艺改进搅拌设备 , 提高搅拌效率 。开具配料通知单后 , 应立即取样进行施工配合比验证 。 将减水剂的匀质性指标 (减水率 、 保塑效果 列入日常 检测内容 。混凝土拌和前 1d, 必须将砂石材料预先饱水 。减水剂应采用后掺法 。根据施工组织计划 , 安排好混凝土运输车辆的衔接工 作 , 减少混凝土从生产到成型的间隔时间 , 防止超过配合比 设计时预计的混凝土坍落度延时损失 。运输车辆必须做好防暑降温工作 , 使罐车对混凝土拌和 物的影响降到最低 。混凝土布料应均匀 , 不得用振捣器赶混凝土 。掌握混凝土的合理振捣时间 。4 结 论如上所述 , 对任何一个具体工程 , 由于工程特点不同 , 所采用的水泥品种不同 、 外界气候等条件不同 , 引起泌水的 原因也各不相同 。 所以 , 在工程实际中 , 只要根据具体情况 采取不同的解决办法 , 分析产生泌水的内因及外因 , 综合考 虑 , 辩证施治 , 方可达到