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【摘 要】随着我国经济建设的飞速发展,交通运输所占的地位愈来愈重要,建设高等级公路,适应国民经济发展的需要已是势在必行。近几年我国公路水泥混凝土路面建设取得了飞速的发展,就目前国内外水泥混凝土路面使用状况而言,仍存在着不少问题,影响了路面的使用性能,尤其是一些早期修建的水泥混凝土路面已不同程度地出现了结构性破坏和功能性缺陷,严重影响了公路的服务水平及车辆的行驶安全。因此,我国公路水泥混凝土路面建设迫切需要一套完善的施工管理来保障和提高其施工质量。
【关键词】混凝土路面;破坏原因;结构耐久性
1.水泥混凝土路面破坏原因分析及预防
1.1路基的压实度、强度不够而导致的裂缝、断板
由于混凝土路面一般都是在新建的路基上铺筑的,新路基经过行车荷载的作用,路基产生了不均匀的压缩,混凝土板底面产生局部空隙,在行车荷载的作用下使混凝土板下的空隙处受到拉弯作用下而断裂。路基施工方面的原因。
(1)软基处理不当。
(2)路基土石方填筑方面的问题。
(3)施工过程中,施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制。路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够;路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整机械进行整平或整平效果不好,使低凹的地方达不到密实度要求且大量积水;路基施工过程中没有按要求做成一定的横坡度;路基施工临时排水系统未做或不畅通,从而使大量的积水渗入下层路基、严重影响路基质量;路基石方或土石混合料填筑时,石块径过大,使填石路堤或填土石混合料路堤密实度达不到规范的要求。
(4)填切交界处未按规范要求施工。
1.2原材料水泥、石子、砂子对混凝土路面的质量有着直接的影响
选用合格的水泥,并且尽量选用同一厂家同一批号的水泥,避免不同厂家不同批号的水泥混用,不同厂家不同批号的水泥不也宜用在同一块混凝土板上。
水泥混凝土的骨料应该具有坚硬、清洁、耐久,不含有机物、不含片石及无机盐类等。使用连续级配的骨料,以减少水泥用量。由于碎石混凝土的抗折强度高于砾石混凝土,而砾石混凝土的抗压强度高于碎石混凝土,砾石混凝土的耐疲劳极限高于碎石混凝土的2~3倍,因此采用什么样的混凝土,什么样的配合比是至关重要的,应该根据当地的实际情况进行择优选择,不能千篇一律。
1.3水及环境因素的破坏
通过水泥混凝土路面的横缝、纵缝及各种裂缝渗入。水泥混凝土路面存在着各种缝隙,为防止雨水的下渗,施工及养护部门采用填缝料进行灌填,但随着时间推移,填缝料会逐渐老化并失去弹性及粘性,在水、温度及车辆荷载的作用下,填缝料与缝壁发生脱落,降落到路面上的雨水在重力的作用下,会通过路面的各种缝隙下渗到路基、路面结构内部;在车辆荷载的作用下,路面的板角及板边处极易形成裂缝。水泥混凝土浇筑时,温度、湿度、风速对混凝土板的收缩有着直接的影响。由于天气突然变化,刮起大风,水析出速度过快,拉应力迅速增加,在未到切缝时间时,产生断板。昼夜温差太大,而产生较大的温度应力,由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割,而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为每度0.01毫米,当累计长度内温度应为超过抗拉强度时,就会发生裂缝。
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。
1.4重车及超重车的影响
近些年,受经济利益驱使,超载现象十分严重,特别是有许多大型的特重运输车辆通行,造成路面损坏不断加剧,甚至有可能会使水泥混凝土路面产生极限破坏,已严重影响到该路的正常运营。
2.混凝土耐久性的影响因素
混凝土耐久性破坏是混凝土结构工程构筑物的主要破坏形式之一,它极大地影响了建筑物的使用功能和使用寿命。但由于混凝土材料自身组成结构的复杂性及耐久性破坏因素的复杂性和交互作用,使得混凝土耐久性破坏的原因、现象、规律、作用机理和检测评价方法更具复杂性。所以认识、了解、检测、控制、并最终消除混凝土耐久性破坏,一直是混凝土材料学界的研究课题。
2.1干缩开裂
当混凝土浇筑完成后,在水泥水化凝结过程中,由于养护不当,造成混凝土表面失水收缩,产生裂缝。这种裂缝在混凝土表面均布发展,裂缝大小均匀,分布规律。水灰比大、火山灰水泥混凝土、干燥环境施工且养护不好的混凝土,亦出现这种破坏。
在混凝土施工中,由于水泥用量过高,使用砂子含泥量过高,或采用不当的外加剂,使得混凝土发生结构性的宏观干燥收缩。这种收缩导致的裂缝与结构长度方向相垂直,裂缝呈单一长缝形式。且裂缝间隔均等,裂缝宽度均匀。
2.2混凝土的冻融破坏
当结构处于冰点以下环境时,混凝土内孔隙中的水将结冰,产生体积膨胀形成各种压力,当压力达到一定程度时,导致混凝土的破坏.混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落,严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小,破坏作用越小,封闭气泡越多,抗冻性越好。
影響混凝土抗冻性的因素,除了孔结构和含气量外,还包括:混凝土的饱和度,水灰比,混凝土的龄期,集料的孔隙率及其间的含水率等。
2.3混凝土的碱-集料反应
混凝土的碱-集料反应,是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应,引起混凝土的膨胀,开裂,甚至破坏。碱集料反应破坏形式特征明显,表现在混凝土表面开裂,裂纹均匀发展,且呈环状或六角状。反应的因素在混凝土内部,其危害作用往往是不能根治的,是混凝土工程中的一大隐患。碱集料反应通常有三种类型:碱-硅酸反应、碱-碳酸盐反应、慢膨胀型碱-硅酸盐反应。
2.4化学侵蚀
当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时,会引起水泥石发生一系列化学,物理与物化变化,而逐步受到侵蚀,严重的使水泥石强度降低,以至破坏.常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀,一般酸性水腐蚀,碳酸腐蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀等几类.淡水的冲刷,会溶解水泥石中的组分,使水泥石孔隙增加,密实度降低,从而进一步造成对水泥石的破坏;当水中溶有一些酸类时,水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用,腐蚀明显加速;碳酸在溶淅水泥石的同时,破坏混凝土内的碱环境,降低水泥水化产物的稳定性,影响水泥石的致密度;硫酸盐SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应,生成物体积膨胀开裂造成损坏。
2.5抗冲耐磨、交互作用破坏
在水中发生的混凝土抗冲耐磨磨耗,实际上是水流常年累月冲刷、悬移质(细小砂粒)冲磨、推移质(石块、漂木等)冲磨撞击疲劳。
3.结语
实际上综合因素作用造成的耐久性破坏经常发生。多因素交互作用造成的破坏肯定比单一因素作用造成的破坏严重得多,但目前还无法确定出这两种破坏间的数学关系。
【参考文献】
[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2008.
[2]刘伟.沥青路面的施工工艺和质量控制[J].黑龙江交通科技,2011(09).
[3]魏群.沥青砼路面裂缝原因分析及防治措施[J].吉林交通科技,2006,(01).
【关键词】混凝土路面;破坏原因;结构耐久性
1.水泥混凝土路面破坏原因分析及预防
1.1路基的压实度、强度不够而导致的裂缝、断板
由于混凝土路面一般都是在新建的路基上铺筑的,新路基经过行车荷载的作用,路基产生了不均匀的压缩,混凝土板底面产生局部空隙,在行车荷载的作用下使混凝土板下的空隙处受到拉弯作用下而断裂。路基施工方面的原因。
(1)软基处理不当。
(2)路基土石方填筑方面的问题。
(3)施工过程中,施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制。路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够;路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整机械进行整平或整平效果不好,使低凹的地方达不到密实度要求且大量积水;路基施工过程中没有按要求做成一定的横坡度;路基施工临时排水系统未做或不畅通,从而使大量的积水渗入下层路基、严重影响路基质量;路基石方或土石混合料填筑时,石块径过大,使填石路堤或填土石混合料路堤密实度达不到规范的要求。
(4)填切交界处未按规范要求施工。
1.2原材料水泥、石子、砂子对混凝土路面的质量有着直接的影响
选用合格的水泥,并且尽量选用同一厂家同一批号的水泥,避免不同厂家不同批号的水泥混用,不同厂家不同批号的水泥不也宜用在同一块混凝土板上。
水泥混凝土的骨料应该具有坚硬、清洁、耐久,不含有机物、不含片石及无机盐类等。使用连续级配的骨料,以减少水泥用量。由于碎石混凝土的抗折强度高于砾石混凝土,而砾石混凝土的抗压强度高于碎石混凝土,砾石混凝土的耐疲劳极限高于碎石混凝土的2~3倍,因此采用什么样的混凝土,什么样的配合比是至关重要的,应该根据当地的实际情况进行择优选择,不能千篇一律。
1.3水及环境因素的破坏
通过水泥混凝土路面的横缝、纵缝及各种裂缝渗入。水泥混凝土路面存在着各种缝隙,为防止雨水的下渗,施工及养护部门采用填缝料进行灌填,但随着时间推移,填缝料会逐渐老化并失去弹性及粘性,在水、温度及车辆荷载的作用下,填缝料与缝壁发生脱落,降落到路面上的雨水在重力的作用下,会通过路面的各种缝隙下渗到路基、路面结构内部;在车辆荷载的作用下,路面的板角及板边处极易形成裂缝。水泥混凝土浇筑时,温度、湿度、风速对混凝土板的收缩有着直接的影响。由于天气突然变化,刮起大风,水析出速度过快,拉应力迅速增加,在未到切缝时间时,产生断板。昼夜温差太大,而产生较大的温度应力,由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割,而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为每度0.01毫米,当累计长度内温度应为超过抗拉强度时,就会发生裂缝。
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。
1.4重车及超重车的影响
近些年,受经济利益驱使,超载现象十分严重,特别是有许多大型的特重运输车辆通行,造成路面损坏不断加剧,甚至有可能会使水泥混凝土路面产生极限破坏,已严重影响到该路的正常运营。
2.混凝土耐久性的影响因素
混凝土耐久性破坏是混凝土结构工程构筑物的主要破坏形式之一,它极大地影响了建筑物的使用功能和使用寿命。但由于混凝土材料自身组成结构的复杂性及耐久性破坏因素的复杂性和交互作用,使得混凝土耐久性破坏的原因、现象、规律、作用机理和检测评价方法更具复杂性。所以认识、了解、检测、控制、并最终消除混凝土耐久性破坏,一直是混凝土材料学界的研究课题。
2.1干缩开裂
当混凝土浇筑完成后,在水泥水化凝结过程中,由于养护不当,造成混凝土表面失水收缩,产生裂缝。这种裂缝在混凝土表面均布发展,裂缝大小均匀,分布规律。水灰比大、火山灰水泥混凝土、干燥环境施工且养护不好的混凝土,亦出现这种破坏。
在混凝土施工中,由于水泥用量过高,使用砂子含泥量过高,或采用不当的外加剂,使得混凝土发生结构性的宏观干燥收缩。这种收缩导致的裂缝与结构长度方向相垂直,裂缝呈单一长缝形式。且裂缝间隔均等,裂缝宽度均匀。
2.2混凝土的冻融破坏
当结构处于冰点以下环境时,混凝土内孔隙中的水将结冰,产生体积膨胀形成各种压力,当压力达到一定程度时,导致混凝土的破坏.混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落,严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小,破坏作用越小,封闭气泡越多,抗冻性越好。
影響混凝土抗冻性的因素,除了孔结构和含气量外,还包括:混凝土的饱和度,水灰比,混凝土的龄期,集料的孔隙率及其间的含水率等。
2.3混凝土的碱-集料反应
混凝土的碱-集料反应,是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应,引起混凝土的膨胀,开裂,甚至破坏。碱集料反应破坏形式特征明显,表现在混凝土表面开裂,裂纹均匀发展,且呈环状或六角状。反应的因素在混凝土内部,其危害作用往往是不能根治的,是混凝土工程中的一大隐患。碱集料反应通常有三种类型:碱-硅酸反应、碱-碳酸盐反应、慢膨胀型碱-硅酸盐反应。
2.4化学侵蚀
当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时,会引起水泥石发生一系列化学,物理与物化变化,而逐步受到侵蚀,严重的使水泥石强度降低,以至破坏.常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀,一般酸性水腐蚀,碳酸腐蚀,硫酸盐腐蚀,镁盐腐蚀等几类.淡水的冲刷,会溶解水泥石中的组分,使水泥石孔隙增加,密实度降低,从而进一步造成对水泥石的破坏;当水中溶有一些酸类时,水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用,腐蚀明显加速;碳酸在溶淅水泥石的同时,破坏混凝土内的碱环境,降低水泥水化产物的稳定性,影响水泥石的致密度;硫酸盐SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应,生成物体积膨胀开裂造成损坏。
2.5抗冲耐磨、交互作用破坏
在水中发生的混凝土抗冲耐磨磨耗,实际上是水流常年累月冲刷、悬移质(细小砂粒)冲磨、推移质(石块、漂木等)冲磨撞击疲劳。
3.结语
实际上综合因素作用造成的耐久性破坏经常发生。多因素交互作用造成的破坏肯定比单一因素作用造成的破坏严重得多,但目前还无法确定出这两种破坏间的数学关系。
【参考文献】
[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2008.
[2]刘伟.沥青路面的施工工艺和质量控制[J].黑龙江交通科技,2011(09).
[3]魏群.沥青砼路面裂缝原因分析及防治措施[J].吉林交通科技,2006,(01).