水泥混凝土路面病害产生原因及机理
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水泥混凝土路面的病害成因与修补养护摘要:对水泥混凝土路面的常见痛害进行了分析,总结其产生原因,并提出了病害的相应处治对策,最后介绍了水泥混凝土路面修复过程的加铺沥青混凝土面层的施工技术。
关键词:水泥混凝土路面;病害;养护中图分类号:u416.216文献标识码: a 文章编号:水泥混凝土路面作为主要的路面结构,从20世纪90年代以来,在公路建设中得到飞速发展。
随着使用年限的增长和超载车辆的破坏,水泥混凝土路面的各种病害也逐渐体现出来。
1水泥混凝土路面的主要病害及其成因1)错台错台的机理主要是路面板的后端部分被掏空而前端却被负吸颗粒抬起,使有错台板沿行车方向形成一定坡度,在板的接缝处出现相对高差。
错台的原因:①路基基层碾压不密实,强度不足;②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;③水浸入基层,行车荷载使路面板产生泵吸现象;④传力杆放置不合理,使传力效果降低,导致错台的产生。
2)脱空与唧泥脱空的形成主要与缩缝的密封不好有关。
由于密封的实效,水进入接缝并在接缝下囤积,当车轮压在后板时,后板下的水形成高压水向前板下缝隙及路表消散,同时完成对前板下基层进行冲刷,当车轮压到前板时,前板为高压水,后板形成强负压,在负压的作用下,将前板下的细小颗粒及来至路面上的细颗粒吸人后板。
在车辆荷载反复循环的作用下,逐渐形成对前板的掏空,造成脱空。
此时,路面污物、泥浆的进入就引起唧泥。
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,路基宽度不够,同样会导致底板出现脱空。
3)拱起拱起是指横缝两侧的板体发生明显抬高的现象。
其产生原因:①缝隙被硬物阻塞;②板下水分太大受冻膨胀;③胀缝设置不当,使板受冷热变化时不能自由伸缩。
水泥混凝土路面质量病害成因及其对策水泥混凝土路面是道路建设中常用的路面材料之一,具有强度高、硬度大、平整度好的特点,但是,路面质量会有病害出现,这些病害不仅会影响道路使用寿命,还会影响行车安全。
本文就水泥混凝土路面质量病害的成因及其对策进行介绍。
一、水泥混凝土路面质量病害的成因1.外界环境因素(1)温度影响道路在春秋季节容易发生热胀冷缩现象,温度变化会引起路面浮起或裂缝等损害。
(2)水分影响道路在雨季或地下水位过高时易发生路面损害,如龟裂、泛油等。
(3)盐蚀影响在盐碱地区,道路容易发生盐害,影响路面质量。
2.施工中的问题(1)材料的选择和质量不合适的材料和劣质材料使用会导致路面损害,如胶粘剂含量不足、膨胀剂不足等。
(2)混凝土的浇筑和养护浇筑厚度不均、养护不当会导致路面龟裂、断层等损害。
3.车辆的使用(1)车辆超载超载车辆会导致道路荷载超标,进而导致路面结构的破坏等损害。
(2)车辆碾压和磨损车辆碾压和磨损会减少路面的厚度,从而导致路面出现不平整等损害。
二、水泥混凝土路面质量病害及其对策1. 路面龟裂路面龟裂是指在路面中央部位的沥青混合料表面,由于路面软化变形、变形恢复后反复出现弧形沉降面上形成的裂缝。
解决方法:(1)深度清理裂缝,去除杂物。
(2)采用合适的材料,将无凝固的沥青混合料灌入裂缝内,使其在裂缝内固化硬化。
2. 稀沥青浸涂面层分层稀沥青浸涂面层分层是指由于路面稀沥青浸涂的不均匀、不一致,导致路面上面层剥离的一种道路表面缺陷。
解决方法:(1)检查和修补路面的分层部分。
(2)使用高性能、高质量的稀沥青浸涂材料。
3. 泛油泛油是指路面在高温季节,由于路面沥青质量不好或路面施工不当,沥青成份分离后浮到路面表面的一种缺陷。
解决方法:(1)调整沥青含量与颗粒大小,以及添加防油剂。
(2)加强施工监督以及养护工作。
4. 车辙车辙是指车辆运行时将路面压实、磨损至一定程度的缺陷。
解决方法:(1)使用高质量、高强度的路面材料。
农村公路水泥混凝土路面病害产生原因及防治摘要:农村公路水泥混凝土路面病害严重影响了正常使用,本文结分析了路面建设和使用存在的问题,并针对问题提出了有效的预防和解决措施,为延长农村水泥混凝土路面的使用寿命奠定了基础。
关键词:公路,水泥混凝土,路面维护,裂缝一、前言近年来,随着经济的大力发展,农村修路工程成为农村建设的重点,水泥混凝土路面是农村路面的主要路面类型。
实践发现,这种路面的质量不高,相当多的路面在使用一段时间后,出现了裂缝及断裂,严重影响车辆行驶,根本达不到路面应该有的使用年限。
道路使用者对道路承建者有很大意见,结合实际情况,我们对路面损坏的原因和应采取的措施进行了合理的分析和总结。
二、农村公路水泥混凝土路面建设存在的问题1、温度变化引起路面裂缝混凝土路面具有热胀冷缩的性质,由于在混凝土硬化的初期,水泥和水混合会散发较多的热量,而混凝土又不能很好的导热,造成散热慢,致使混凝土内部的温度比外部高,有时温差高达六七十摄氏度,这就引发了内部的气体膨胀,外部散热降温后冷却收缩,尤其受到气温、湿度及风力的影响收缩大。
这时,内部混凝土膨胀力与外部的收缩力相互影响,产生路面拉应力,当拉应力超过路面所承受的极限时,就会出现裂缝。
2、路肩未进行硬化处理在进行农村公路调查中发现,路肩均为进行硬化,全部是土路肩,标高明显低于路基边缘,有的路段低出几公分,沿线路段的路肩横坡也不一致,容易造成路肩被冲刷。
遇到大雨时,大量降水会沿混凝土路面同路肩相接处的地方下渗,积存在面板边缘下。
路肩处反复遭到雨水冲刷,会造成混凝土板底脱空,应为路肩处的基层和垫层是采用无机结合料稳定的粒料,细粒比较多,雨水容易带走,造成混凝土面板板边碎裂以及板体断裂。
由于土路肩未进行硬化,在路边停放车辆或者偶尔交叉行驶时,会造成较大的弯沉,久而久之,路肩会留下车辙、坑洼或者缺口等,对路面失去了保护作用,当遇到大雨天气,雨水会积存在路肩坑洼处,长期浸泡路面并渗到基层及以下结构层,使得基层或土基层泡水强度减弱,遇载荷会造成不均匀的下沉,引起路面断裂。
水泥混凝土路面常见病害和防治措施首先对水泥混凝土路面常见病害开展分析,并重点探讨了有效防治混凝土路面病害的措施。
结论证实:影响水泥混凝土路面质量的因素有很多,为了保证路面的施工质量,操作人员一定要有针对性地开展处理,保证路面的施工质量。
水泥混凝土路面分为很多种,例如有钢筋混凝土路面,预应力混凝土路面以及钢纤维混凝土路面等。
和其他路面开展比照发现,水泥混凝土路面的建设成本非常低,因此受到大范围推广和使用。
但在其施工操作中,容易发生一些病害,因此需要对这些病害开展合理分析,然后有针对性地开展处理,进而提高路面施工的质量。
1水泥混凝土路面常见病害分析1I路面板内损坏病害分析开展道路路面施工时,使用混凝土板面容易发生裂缝,主要原因是使用混合料时里面的水分失去速度过快,然后发生碳化和干缩问题。
除此之外,开展水泥路面施工时,还会出现颗粒不均匀分层离析问题,主要是粗骨料从混合料中发生了分离,剩下的集料颗粒就会出现下沉,里面的水分开始向上移动,这样表面就会发生沁水[1],如果实施有效的处理,路面表面的含水量就会增加,在一定环境下,沁水速度慢于表面水分的蒸发速度,水的蒸发情况就会深入到混合料的表面,在水泥混凝土路面上就出现了凹陷,从而产生非常大的张力。
除此之外,各个固体颗粒之间还会产生非常大的张力,导致颗粒间发生凝集,混凝土如果没有到达一定的硬化强度,就不能有效和张力开展相互作用,最终在表面出现裂缝。
同时,发生裂缝的时间和沁水的时间一般都是相互的,浇筑混凝土道路表面几个小时后,就会先出现一些细小的裂缝,然后逐渐在每一个方向上都出现混凝土龟裂,在干燥的时候这些裂缝开始蔓延扩大,造成更严重的危害。
12接缝位置发生病害分析如果在施工中出现错台问题,便是和路基不均匀变形,填缝料出现损失以及材料质量有很大关系。
处理横向接缝的时候,尤其是在膨胀系数范围内,由于会发生滑动,造成传力杆位置出现不同程度变化,导致一部分滑动出现问题。
水泥混凝土路面病害及防治措施我国水泥混凝土路面的建设已经有近百年的历史了。
水泥混凝土路面具有刚度大、荷载能力强、稳定性强及使用寿命长等优点,因此多年来它一直在不断的建设当中。
虽然水泥混凝土路面具有以上优点,但随着时代的发展以及路面荷载量的增加,水泥混凝土路面在建成后的使用过程中,也会由于各种因素而产生不同程度的损坏。
下面,本文将对水泥混凝土路面的损坏原因和防止措施开展详细分析。
水泥混凝土路面的损坏形式及其原因(一)荷载原因:交通荷载的增加应该算是水泥於路面破坏的最主要原因。
我国经济的迅速发展,使汽车数量越来越多,从而使交通荷载急速增加,导致路面负担困难,最终形成损坏。
(二)路面板的断裂:当温度应力与荷载应力均超过抗弯拉强度时,水泥混凝土路面就会发生断裂,其产生的主要原因为:1、在路基填筑时使用了不符合标准的材料。
例如,冻土、有机土、生活垃圾及建筑垃圾等,材料不过关是导致路基塌陷的重要因素,严重影响路面的质量,造成路面损害。
2、基层标高失控及平整度太差会导致路面厚度的不均匀且不一致,容易使路面薄弱处出现裂缝。
3、软土地基处理不当,基层太过干燥,会将混凝土拌合物的水分大量吸收,从而使底部混凝土失去水分,强度也随之降低,最终产生裂缝。
(三)路基土石方填筑:1、在施工时路基填筑的有效宽度与路基的超宽填筑不够,且常常在路基填筑完成之后才发现问题。
为了到达路基的有效宽度,施工单位常常不按规范要求挖台、分层、填筑、压实使路基宽度合格,而只是将一些松散的土倾倒在边坡上,再用人工对其开展摊铺拍实,这的样方式远远不能让路基到达规定的合理密实度,容易造成路基滑坡,层层冲刷。
3、路基填筑时每一层所使用的填料没有用平地机和其他专业器械开展整平,或是整平的效果不好,这会造成低凹的部分地方达不到相应的密实度,从而造成积水。
水泥混凝土路面板破坏的防治措施(一)路面施工方面:1、在路面施工时,必须严格按照相关规范和设计要求选择最合适的施工材料,保证路面根底厚度与顶面标高,并保证其压实度,这样才能从根本上保证路面施工的质量。
沥青混凝土路面的主要病害类型及产生原因水泥混凝土路面经过十几年的使用,部分水泥混凝土路面已经造成板块的破损、断裂、错台等病害。
概括起来,主要的病害有三种类型:裂缝病害类主要是指纵向、横向、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂版板等。
横向裂缝主要是由水泥混凝土失水干缩、冷缩和切缝不及时等因素产生。
纵向裂缝主要是由于路基填料不均匀或施工方法不当,导致路基不均匀沉降,从而使路面在自重和行车荷载作用下产生裂缝。
斜向和交叉裂缝主要是由混凝土强度不足、路基和基层的强度和水稳定性差造成。
接缝及周边损坏病害类主要是指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等。
路面纵、缩缝和胀缝的产生的原因是填缝料损坏后,泥、砂等杂物侵入纵、缩缝,尤其是胀缝,导致路面板再次膨胀时受阻,加上雨水渗入到基层或垫层,使基垫层的强度降低,从而导致路面接缝处传荷能力下降变形和损坏。
填缝材料的损坏主要是由于填缝料质量不合格或填缝料受外界环境作用发生老化、脆裂或由于混凝土路面板受热膨胀,挤压胀缝,使填缝料被挤出,不能正常恢复等。
表面损坏病害类主要指的是坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。
该病害产生的原因很多,但相对修复起来比较简单,因此不再做成因分析。
水泥混凝土路面病害的处治对策裂缝类的病害处治水泥混凝土路面裂缝型式多样,处治时应根据具体情况采取相应的技术措施。
缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝,可采用压注灌浆法;局部裂缝且缝口较宽时,采用扩缝灌浆法;对贯穿全厚的裂缝,采用条带罩面法。
对于裂缝宽度大于3mm的裂缝,用环氧树脂与固化剂搅拌均与后直接灌注。
接缝类的病害处治接缝施工时,为保证清缝的质量,对杂物充填较多的纵缝,必须用切缝机切割,其它缝隙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,加热温度不已过高和过低,实践也不宜太长,以避免材料老化和流动性较差。
用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝的方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填充满为止,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,保证填料与缝壁粘结牢固且不被高压水剥离、挤出。
水泥混凝土路面病害的产生原因及防治措施摘要:随着我国经济的快速发展,交通运输总量持续增长,对道路路面的质量要求越来越高。
水泥混凝土路面作为一种适应载重大、速度高、密度大的车辆运输需要的高等级路面,在许多地区得到广泛应用。
但水泥混凝土路面受多方因素的影响,存在较多的质量隐患,如不加以防范,极易产生许多病害,影响路面的使用寿命,给车辆行驶留下安全隐患。
为此,要系统分析水泥混凝土路面的常见病害,找出其产生的原因,并采取有效防范措施。
关键词:水泥混凝土路面;病害问题;原因;防治措施;1水泥混凝土路面病害的产生原因1.1裂缝裂缝是水泥混凝土路面中较为常见的质量通病,也是引发其他病害发生的主要问题之一,出现此问题的原因较多,但可以将其大致划分为两个过程,即硬化前与硬化后。
1.2壅包壅包会因沥青面层因抗剪强度不足而出现,出现此类问题的原因主要包括基层和面层局部结合不牢、路面平整度较差、基层潮湿含水量大、基层强度不足等。
首先由于弯道外侧推移而出现壅包,且车辆制动变速的水平推力形成壅包,该问题在高速公路收费站路段较为常见;其次由于水分的积聚,基层与面层之间形成隔层,进而产生变形导致面层的壅包。
如在该工程最后一次修复的调查中发现,部分路段的基层表面在车辆作用下被破坏,在病害发生的原因过程中发现这一现象主要是由于公路沥青面层为9cm,而面料松散约2~3cm,因此,在车辆反复作用下形成了壅包,增加了其他类型病害的发生概率,使得此病害频发发生。
1.3麻面麻面产生的原因基本是由于沥青表面跑砂而出现的,此问题会降低路面的平整度,且在重复作用力下,麻面病害还会引发坑槽病害,使得公路路面局部松散以及坑洼不平的区域,为此埋下安全隐患。
在探究麻面病害问题的过程中,发现该病害出现路段的沥青粘结力不足,细致分析后发现是由于沥青原料在选用时未能进行含蜡量检测,导致沥青粘性延度无法满足当前公路的荷载力要求。
2常见治理方法2.1修补裂缝。
水泥混凝土路面存在多种多样的裂缝形式,在治理中需要根据具体情况合理选用修补技术。
水泥混凝土路面主要常见病害与防治分析水泥混凝土路面是道路上常见的路面类型,其重要性不言而喻。
然而,由于长期的使用和外界环境的影响,水泥混凝土路面难免会出现各种病害。
这些病害不仅会影响路面的平整度和使用寿命,还可能危及行车安全。
因此,了解水泥混凝土路面主要常见病害以及相应的防治措施非常重要。
一、主要常见病害1.龟裂:龟裂是指沿着路面断面破碎的细小裂纹。
主要原因包括材料的伸缩不均匀、施工不当、水化热产生应力超过混凝土的强度等。
龟裂会导致路面结构松散和进一步的损坏。
2.泛沙:泛沙是指路面表层的水泥砂浆被冲刷、脱落,露出骨料的现象。
主要原因包括材料质量不合格、施工不当、车流量过大等。
泛沙会导致路面表面粗糙,减少车辆的摩擦力,增加驾驶风险。
3.路面坑洼:路面坑洼是指路面表面出现明显的凹陷,主要是由于路面承载力不足和车流量过大导致的。
路面坑洼会干扰车辆的平稳行驶,增加行车的不稳定性。
4.激波:激波是指车辆通过路面时产生的振动波,主要是由于路面不均匀引起的。
激波会导致车辆产生颠簸感,增加疲劳度和乘坐的不舒适感。
5.空洞:空洞是指路面底部出现腐蚀、掏空或损坏的区域。
主要原因包括路面下部材料不合格、排水不畅等。
空洞会导致路面结构失稳,增加路面的滑动和变形风险。
二、防治措施1.加强前期设计和施工质量管控。
通过合理设计路面结构,选择合适的材料和施工工艺,提高路面的抗裂性能和稳定性。
2.加强材料质量控制。
选用优质的水泥和骨料,控制混凝土配合比的合理性,严格控制水泥混凝土的制备过程,确保材料的质量达标。
3.做好路面养护工作。
及时进行路面养护,包括定期清理和修补路面表面的脱落部分,补充路面表面的损失材料,如水泥浆料等。
4.加强路面水工建筑物的建设。
对于易积水的路段,应适当设置排水设施,确保路面排水畅通,减少水泥砂浆的冲刷和泛沙现象。
5.增加路面支撑强度。
对于车流量大的路段,可以通过增加路面的厚度或者加强路面基底的承载力,提高路面的承载能力和抗压性能。
水泥混凝土路面常见病害成因及防治措施摘要:影响道路质量的因素来自许多方面,包括当地气候和水文以及交通承载能力,这些因素可能损害水泥混凝土路面。
因此,在疾病防治过程中,我们应首先做好疾病原因分析,然后根据原因制定有针对性的预防和维护方案,以确保路面状况良好、排水平稳、路面抗滑性能好。
关键词:水泥混凝土路面;病害;防治措施;概述了水泥混凝土路面常见病害的成因,如裂缝、破碎板、拱廊、破碎转角等,并重点介绍了相应的预防措施。
强调只有通过从源头对水泥混凝土路面质量进行适当控制,水泥路面病害才能基本减少,寿命延长。
一、水泥混凝土路面常见病害与成因1.裂缝。
(1)温度变化导致裂纹。
混凝土会随着热而膨胀,随着冷而收缩混凝土硬化初期,水化会释放大量热量,同时混凝土的散热性能不足,导致混凝土内部温度比外部高得多,温差可能高达400C,从而导致此时,内膨胀混凝土和外膨胀混凝土相互紧密,当它们之间的应力超过混凝土的最大承载力时,就会出现裂缝。
(2)收缩导致裂纹。
混凝土一旦固定,将产生干燥的收缩效应,主要原因是混凝土中的水蒸发,从而减少混凝土体积。
但是,这种干燥效果往往发生在混凝土外部,内外不平衡导致混凝土外部表面出现许多裂缝。
2.路面板破坏的主要原因是路面板的内应力超过了混凝土的最大承载力,这可能发生在道路施工和使用过程中。
如果板的内应力过大,则不规则的纵向和对角线可能穿透板。
如果裂缝达到一定程度,混凝土板将出现两条裂缝。
路面结构的完整性受到破坏,严重影响行车安全。
按破坏形式可分为横向破坏板和纵向破坏板;根据断裂时间的不同,可分为两类:断层构造和断层利用;根据损坏程度分为轻、中、重三种。
板块损坏的原因有:一是道路施工进度紧,任务重。
许多建筑工人忽视道路质量,盲目追求进步,导致道路质量恶化。
二是设计不合理,道路建设量大,设计人员无法对道路交通流进行全面分析,在人口密集的城市和交通不便的农村地区采用统一的标准道路设计。
第三,近年来车辆数量不断增加,当年道路交通流量大大超过设计流量,超重车辆连续行驶也导致道路出现裂缝。
水泥混凝土路面产生病害原因及机理水泥混凝土路面结构在车辆荷载和外部环境的作用下,路面使用性能逐渐下降,以至于产生各种各种类型的破损现象。
水泥混凝土路面的破坏形式及分类方法很多,本报告综合考虑路面病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响等,将水泥混凝土路面病害分为裂缝类、接缝类、变形类和表面破损等4大类,14种类型,见表1。
一、裂缝类破坏
(1)贯穿裂缝
贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝,包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝等。
路面板产生贯穿裂缝的原因很多,可归纳为如下几类:
①温缩裂缝
温度梯度是水泥混凝土路面板产生非荷载裂缝的主要原因之一。
混凝土板在昼夜温差周期性变化中,路面板混凝土随温度变化而出现体积变化,路面板热胀冷缩,同时,因板顶面与底面之间的温度梯度作用而出现翘曲变形,且受面板与基层之间的摩阻作用限制,板内会产生弯拉应力,当应力超过混凝土的极限弯拉强度后,路面板会被拉裂。
对于路面板混凝土强度尚未完全形成的初期,温度骤变更容易引起这种裂缝。
②干缩裂缝
水泥混凝土具有湿胀干缩的变形特性。
混凝土在水中硬化时,将会产生微量的体积膨胀,而在空气中硬化时,由于混凝土中水分的蒸发,其凝胶体发生收缩,这就是干缩。
当自由干收缩受到限制时,路面板内部就会产生收缩裂缝,从而引起干缩裂缝的产生。
空气相对湿度是影响干缩裂缝的重要原因。
混凝土收缩随空气相对湿度的增加而减小,直至相对湿度为100%时表现为湿胀。
空气相对湿度越低,对混凝土
收缩的影响越大。
水泥混凝土路面初期收缩裂缝中,湿度变化引起的干缩裂缝占有一定比例。
③基层状况的影响
水泥混凝土路面结构基层采用的主要类型为水泥碎(砂)石稳定基层,在温度应力以及其他因素的影响下,浇筑后的路面基层在一定范围内可能产生裂缝,若不及时进行处理,将会反射到面层,使面板产生断裂或裂缝等病害。
④材料品质的影响
水泥安定性不良将使路面板产生裂缝;水及砂石中有害杂质含量高,则对混凝土的腐蚀性较大,路面板产生破坏;此外,砂石中的活性材料能够与水泥中的碱产生化学反应,从而破坏混凝土结构。
⑤施工质量的影响
路基路面的施工工艺及质量控制是影响路面使用性能的非常重要原因,也是不可避免的一个原因。
路基压实度及密实度控制,路面结构浇筑工艺及时间控制,都会影响路面病害的产生。
为了防止和减小路面板内的温缩和干缩裂缝,需要对路面板进行切缝分块,一般施工中切缝时间难以控制。
理论来说,切缝的最佳时间是水泥水化的初始阶段,但由于此时混凝土抗压强度过低,切缝无法进行,随着水化过程的前进,混凝土抗压强度增大,而同时温度的降低也降引起板内温度应力增大,就可能导致板块的横向断裂。
(2)断板和破碎板
纵、横、斜等各种裂缝的发展,会造成一个整的路面板块破裂为两块或两块以上,即为断板,断板发展严重时,将形成路面板的破碎。
故而引起路面板贯穿裂缝的各种单一因素或综合因素,都可能是造成路面板块断裂和破碎的原因。
此外,我国大部分公路都出现了比较严重的车辆超载现象,所以路面断板的另外一个不可忽略的原因是车辆严重超载而造成的板内应力突然集中。
二、接缝类破损
接缝处是混凝土板块中应力分布最集中的地方,故而也是最容易引起破坏的部位。
接缝处破坏主要包括:错台、唧泥、脱空、拱起、接缝剥落及接缝材料损
坏等。
(1)唧泥和脱空
唧泥指路面板在行车荷载作用下,板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出,致使板体与基础逐步脱空,并在接缝或裂缝附近常有污迹存在;脱空是指面板与基层之间存在的一定间隙,脱空往往伴随唧泥的发生和发展而出现。
①唧泥产生的原因
水泥混凝土路面在凝结硬化过程中具有较大的干缩变形和温缩变形,从而要求混凝土路面设置间距很密的胀缝、缩缝及符合施工要求的施工缝。
这些必须设置的接缝必然成为路面最薄弱的最易损坏的部位。
虽然接缝部位均经填缝料处理,但一般的填缝料在使用2~3 年后都会有不同程度的渗水现象出现,从而为雨水进入路面结构内部提供了条件。
雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底,在车辆动荷载的反复作用下,形成高压水流,在板底接缝、裂缝及板边高速流动,对基层顶面进行冲刷,细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面,即产生唧泥现象。
路面唧泥的产生,一般需具备以下条件:
a、路基或基层的土壤处于松散状态,亦即存在松散之细粒土;
b、在面板与基层及路面之间有自由水存在,并与松散细粒土混合形成泥浆;
c、频繁的重载车辆轴载的作用,水泥混凝土路面板产生泵吸作用将泥浆喷出、吸入。
②板底脱空
从板边接缝或裂缝喷出到路面上的泥水,在在负压作用下也会被吸入板底,如此反复的将泥水带出和吸入,混凝土板底就会逐渐脱空。
(2)错台
错台现象通常与唧泥现象、填缝料破损、基层开裂及路基的不均匀变形有关。
错台现象一般被认为是填缝料丢失、水分侵入、基层断裂、行车荷载、温度应力等共同作用的产生结果。
杨国庆在2008年对水泥路面唧泥的研究认为,切缝后的水泥路面基层会不可避免地发生横向和纵向断裂,成为非整体性板块。
浇注好后的水泥混凝土应及时切缝,切缝后,接缝的顶端将产生应力集中导致锯出的裂纹向下扩展,在裂纹贯穿板厚的瞬间,混凝土板在裂纹两端附近的拉应力完全释放,混凝土板将产生
巨大的回复力而使面层收缩。
基层和面层在施工初期是粘结在一起的,故而基层将阻止面层的收缩运动,这就使得面层与基层之间产生巨大的剪力,剪力的作用将会造成割缝两端处的面层和基层之间产生水平裂缝,当水平裂缝扩展到一定距离后会偏转侵入基层,使得基层竖向开裂,并可能发展为断裂。
在路面板基层断裂的情况下,随着填缝材料的破损,雨水入侵路面结构内部,并从基层中的裂缝向路基方向入渗,在行车荷载作用下,由于水分聚集在基层顶部和面层顶部,将使得基层产生巨大冲刷,产生泵吸、唧泥现象,严重的唧泥或水对基层和路基的弱化都会导致路面板整体产生运动,表现为相邻板块出现高差,也即错台。
(3)拱起
拱起指纵向相邻两块面板或多块面板相对其临近面板的平面向上的凸起。
主要指横缝处出现的拱起。
混凝土板拱起产生的原因主要是由于大气温度或者板块内部湿度的变化,即这些变化引起的板块膨胀与收缩的反复作用而形成的。
当混凝土板块收缩时,填缝料失效,随填缝料损失,碎屑杂质材料进入接缝处,使得板在膨胀的时候产生较大的压应力,从而出现纵向压曲失稳。
(4)填缝材料剥落、破损
路面在使用一段时间后,必然会出现填缝料的剥落、挤出、老化和碎裂现象。
填缝料的失效、损坏,接缝内逐渐被砂、石、土等填塞,阻碍了板的膨胀,从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。
路面表面水流入基础,导致基础软化唧泥或冻胀,进而诱发其它病害。
三、变形类破坏
变形类破坏主要指路面的沉陷。
路面沉陷多与路基的不均匀变形有关,如路基填筑材料性能较差,或施工过程中压实度不足,在外部环境作用下,路基将产生局部或者整体沉陷,从而导致路面结构的整体沉陷,沉陷往往伴随产生路面板的错台现象。
四、表面破损
表面破损主要包括路表面的露骨、坑洞、表面剥落及表面裂缝等。
①露骨、坑洞及表面剥落
水泥路面表面的露骨、坑洞及表面剥落多与雨水对路表面材料的冲刷及行车荷载的综合作用有关。
路面在外界自然环境与荷载的作用下,随时有可能产生各种类型的病害。
在路面产生轻微病害的初始阶段,若不及时进行养护修补,则会发生局部路面材料的松散,网裂,在车辆荷载和雨水冲刷的长期作用下就会剥落形成坑槽,坑槽再进一步磨损就会形成路面骨料裸露的现象,即露骨。
②表面裂缝
表面裂缝主要出现在混凝土板浇筑完成后还未开放交通前,其产生主要是由于混凝土混合料的早期过快失水干缩和碳化收缩引起的。
造成混凝土表面收缩的原因有以下几种:
a、塑性收缩
水泥混凝土路面在浇注后的硬化过程中,混合料中的粗骨料在重力的影响下会下沉,从而水分向上迁移,形成表面泌水。
当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时,水的蒸发面就会深入到混合料表面内,毛细水面形成凹面,产生较大的表面张力,同时固体颗粒间产生毛细管张力,促使颗粒凝集,当混凝土表面尚未充分硬化,不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。
裂缝的发生时间大致与泌水时间相对应,在混凝土浇筑后数小时混凝土表面将普遍出现细微的、各方向均存在的裂缝,亦即龟裂。
b、自收缩
水泥在水化反应中体积会缩小,并且水化反应是个吸水反应,水泥内部水分减少而产生自收缩。
同时,水泥水化反应也是一个放热反应,在水泥终凝12h后的水化温度可达到80~90度,板内部的温度较高,产生膨胀,而板表面温度较低,当混凝土所产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时(一般混凝土抗拉强度较低),就会产生表面裂缝。
c、干燥收缩
在混凝土浇筑的初期,水分失去后,毛细水的张力加大,如果养生条件不好的,会有千燥收缩裂纹产生。
d、碳化收缩
混凝土中的碳化收缩可引起表面龟裂。
当混凝土的水灰比较大时,空气中的CO2极其容易渗入混凝土内部,而与混凝土中的碱性物质发生化学反应。
碳化反应使得同相体积明显降低,促进了混凝土的收缩。
由于碳化引起的收缩仅局限在路表面层较薄的深度范围内,故碳化反应只会引起表面裂缝。
综合以上对水泥混凝土路面病害及病害原因的分析,将影响水泥路面病害发生的主要因素总结归纳如表2所示。
表2 水泥路面病害主要影响因素。