水泥混凝土路面损坏原因探索

(1.包头市市政工程管理处；2.包头市公路工程股份有限公司，内蒙古  包头 014030)
摘 要：文章较全面地分析了导致水泥砼路面损坏的因素，并针对这些问题提出了一些解决思路。
关键词：水泥混凝土路面；接缝损坏；唧泥；公路建设
中图分类号：U416.216  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)04—0090—02
      由于水泥砼路面具有强度高、承载能力强、刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、耐久性优良、无车辙和推移拥包等病害、养护工作量少等优点，在我国一些城市道路、工厂道路、停车场和机场跑道建设中采用较多。近年来，随着我国公路运输事业的发展，行车密度、载重和速度日益提高，公路建设中水泥砼路面也被大量采用。
      然而，调查发现水泥砼路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下，会出现不同程度的损坏，有的甚至不能保证车辆的正常运行。
      水泥混凝土路面的损坏按损坏部位可分为接缝损坏和砼面板损坏两个方面，按损坏性质也可分为功能性损坏与结构性损坏两个范畴。结构性损坏，如开裂、变形、接缝损坏等，功能性损坏，如表面滑溜、表面损坏等，结构性损坏，有荷载因素和非荷载因素，而大部分结构性损坏不是荷载因素引起的，而是非荷载因素造成的，如气候、施工、材料、路基等。
1 分析导致水泥砼路面损坏的因素
1.1 结构因素
      雨水会不可避免地沿纵缝、横缝、破碎面板的裂缝等部位渗入基层表面，在轮载的频繁作用下，由积水变成有压水而同基层内浸湿的细料混合成泥浆，当汽车行经接缝时，稀泥浆沿接缝缝隙喷溅出来，出现唧泥。唧泥的出现，使面板边缘部分失去支承，因而往往在离接缝1.5～1.8m以内导致出现横向裂缝。
1.2 施工质量因素
      水泥混凝土路面的施工，是保证工程质量的关键，要预防混凝土路面断板，就要切实把好施工质量关，主要措施有以下几个方面：
1.2.1 严格控制混合料组成配合比。严格控制混合料组成配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料
的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查含泥量，使其不能超标。而在施工中最应注意的是水灰比的控制，如果水灰比忽大忽小，在摊铺时又不注意摊铺的均匀性，就会造成水灰比的不同片块，在其交界结合部，由于凝固收缩率或受热膨胀率不同，在结合部位形成裂缝和断板的情况；如果水灰比过大，混合料便偏稀，在其凝固成型时，收缩率就大，一旦缩缝设置和施工仍按正常进行，就会造成缩缝间距相对过长，从而易在较大的收缩应变作用下形成裂缝，如果进一步发展，还可以形成贯通的混凝土路面断板，因此，在施工中要严格把住混合料的配比关，特别是水灰比这一关。
1.2.2 严格把住材料关。施工中严格把住材料关，是保证混凝土质量的前提。材料是构成混凝土路面的主体，如果由于施工中管理不严，购进材料质量低劣，那么这样的材料组成的混凝土路面面板的弯拉应力就达不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，或在使用过程出现更多的病害。
1.2.3 严格控制水泥砼强度。
      水泥砼应是一个密实体，从调查的砼破碎断面分析，填充空隙的水泥砂浆过多，大部分破坏界面是从碎石表面剥开。由于水泥石的干缩在集料界面产生拉应力和剪应力，一般随着集料粒径的增大面增大如果它们超过水泥石和集料的粘结强度，则产生细小的裂缝，这种微裂缝在水泥凝结和硬化时期就已经存在。在非均质的混凝土系统中，粗集料与水泥砂浆的界面粘结力是非常薄弱的环节（砂浆多则干缩大），如果级配不佳，破坏的程度就更严重，同时，砼还会因表面湿度和温度的差别而产生内应力和裂缝，砼强度明显降低。因此，在施工中，由于水灰比控制不好，造成水泥浆过多，用水量过大，砼强度下降；施工中早期养护不好，造成砼内部水份大量蒸发，产生干缩变形，形成微裂缝，降低砼强度;碎石等原材料的质量问题，如级配不好，针片状含量多，含泥量大，水泥质量不好等，也造成砼强度低。
1.2.4 严格控制切缝时间及深度。施工中及时正确地切缝是预防断板的有力措施。当水泥达到终凝后，水泥混凝土即告凝固成型，这时水泥混凝土体收缩变形也在不断进行，并产生了较大的拉应力，当混凝土路面面板与基层之间的摩擦力大于这个成型凝固产生的收缩拉应力时，在混凝土面板承受拉应力最薄弱的位置就会被拉断而产生断板。而如果能够及时准确地切缝，就能引导混凝土面板凝固收缩力在切缝处规则拉断面板，从而避免在其他位置产生断板。
1.2.5 严格控制基层的表面平整。在基层施工中，使基层表面平整，也是预防混凝土路面断板的一个措施。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板；另一方面，当基层标高低时，浇筑的混凝土面板就偏厚，而切缝深度又是按正常板厚实施的，这样在混凝土凝固过程中产生的拉应力的作用下，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此把基层的标高控制准确，表面平整光滑是预防断板的一个措施。
1.2.6 避免产生较大的温差效应。在施工中尽量避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变，容易造成混凝土面板强度形成的不同步。当气温高时，上部强度的形成比下部要慢。在这样的情况下，面板强度的形成不同步，容易出现翘曲变形，一旦有不规则裂缝发生就会使强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板，所以在施工中要注意尽量避免在温差大天气或大风天气施工，或者当混凝土浇筑完毕后立即采用遮阳、洒水、喷洒养护剂等措施，使混凝土体的表面始终保持潮湿，确保昼夜温差不至太大，以预防面板断裂。
1.2.7 严格控制开放交通的时间。严格控制开放交通的时间，加强养生和养护。水泥混凝土路面浇筑完毕后必须达到设计强度后方可开放交通，并对其及时进行养生、洒水，清扫，确保混凝土路面湿润、整洁，防止因缺水养生而产生干缩裂缝或断板。
1.3 地基不均匀沉降引起的断板现象
      由于水泥砼路面刚度大，抗变形能力差，当地基不均匀沉降时，改变了其受力状态和工作条件，砼板内部应力增加，造成砼板破坏。公路不均匀沉降主要有几种情况：①高路堤的不均匀沉降现象；②填挖交界处的不均匀沉降现象；③构造物台背填筑处不均匀沉降现象；④砼路面接缝损坏与表面滑溜现象。
      接缝破坏主要是接缝处挤碎、拱起、错台、唧泥等现象。接缝挤碎主要是胀缝施工控制不严，造成胀缝内的滑动传力杆位置不正确，或滑动端的滑动功能失效，或施工时胀缝内局部有砼搭连，或胀缝内落入坚硬的杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使砼在膨胀时受到较高的挤压应力，当其超过砼的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。接缝拱起主要是由于板收缩时缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩的材料填塞缝隙，使板膨胀时产生较大的热压应力，出现纵向压曲失稳。错台是接缝处两侧面板出现竖向相对位移。主要是接缝伸胀时，上下错开，地基不均匀沉降、板底脱空，荷载的分布不均匀等造成的。水泥砼路面接缝破坏目前较普遍，特别是构造物台背不均匀沉降引起错台。胀缝是砼路面的薄弱环节，它不仅给施工带来不便，同时，由于施工时传力杆设置不当（未能正确定位），使胀缝处的砼常出现碎裂等病害；当水通过胀缝渗入地基后，易使地基软化，引起唧泥、错台等破坏；当砂石进入胀缝后，易胀缝处板边挤碎、拱胀等破坏。同时胀缝容易引起行车跳动，其中的填缝料又要经常补充或更换，增加了养护的麻烦。调查发现，早期修建的水泥砼路面，胀缝设置较多，损坏较严重。目前一般尽量不设或少设胀缝。从而避免胀缝损坏现象。路面表面抗滑性能的影响因素很多，构成路面抗滑性能的主要是表面宏观构造和微观构造。宏观构造主要指表面构造深度或纹理深度；微观构造主要是石料表面的粗糙度，水泥砼路面的表面纹理深度由表面砂浆所形成，因此砂浆的强度和耐久性至关重要。造成水泥砼表面滑溜的主要原因是水灰比过大或表面铺装洒水泥浆，造成砼强度低，耐磨性能明显降低。
2 结语
      水泥砼路面有其突出的优点，但也存在一些问题，尤其是产生的一些破坏大部分不是荷载应力或荷载疲劳所引起的，而是非荷载因素造成的，如气候、施工、材料、路基等，因此更应引起广泛的重视。
      唧泥现象的发生关键是水的作用。首先，要解决好防水和排水，做好路表面排水和路面内部排水；第二，提高基层顶面的抗冲刷能力，增铺沥青下封层，可以起到较好的效果；第三，应设置横缩缝传力杆加强传荷能力。对于接缝破坏和表面滑沿，应从设计、施工、材料控制及配合比设计等方面入手来进行解决。对于不均匀沉降引起的开裂，关键是路基稳定，因此，旧路改建更适合水泥砼路面结构。
      总之，水泥砼路面具有其发展优势，但是如果目前存在的这些问题解决不好，必然大大影响其发展和使用。水泥砼路面结构及其施工控制应该引起各方面的高度重视和广泛而深入的研究。   
［参考文献］
［1］ 公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTG F30-2003)［S］.
［2］ 公路水泥混凝土路面设计规范(JTJ 012-1994)［S］.

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