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在公路建设中,混凝上公路路面适用范围很广、应用比例很高,高速公路、普通公路、农村公路等,均采用其作为主要结构形式。本文通过对水泥混凝土路面深入的研究探索,总结分析了水泥混凝土路面常见病害、成因及基本预防维修方法,试图对混凝上公路路面施工及养护提供一些有益的启示或借鉴。
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点,是我国公路路面的主要形式之一。但是公路在运营到一定时期后由于汽车超载、水泥混凝土路面接缝较多,从而导致脱空、裂缝等先期病害,以及由于填土碾压不均匀沉降造成的桥头跳车,若不及时处治最终将导致路面的破损。下面浅述水泥混凝土路面先期病害主要原因及预防和维修对策。
1 原因分析
1.1 水泥混凝土面层原因
水泥混凝土是一种人造石料,抗压强度较高,抗拉强度较低。水泥混凝土在设计强度达不到设计要求时,易出现裂缝、断板等病害。其原因主要有以下几个方面。
1)水泥。采购的水泥标号达不到设计强度要求,或主要矿物成分不符合标准规定、水泥贮存期过长都会影响水泥的标号。所选用水泥标号与水泥混凝土设计的强度等级不相符时,如不掺加一定量的外加剂,水泥混凝土的质量也会降低。
2)粗集料。粗集料的强度、坚固性不符合设计要求,针、片状颗粒含量不符合规范要求都会影响面层质量。级配不符合水泥混凝土所要求的级配,表面特征与形状对水泥混凝土的质量也有影响。
最大粒径的选择。新拌水泥混凝土混合料随着最大粒径的增大,单位用水量相应减少。在固定用水量和水灰比的条件下,加大最大粒径,可获得较好的和易性,但最大粒径必须受水泥混凝土的厚度,钢筋净距等要求的限制。如果粗集料最大粒径大于规范要求,很容易造成水泥混凝土悬空而引起沉陷,使水泥混凝土质量降低。
3)细集料(砂)。水泥混凝土用砂必须符合标准级配区的要求。所用砂试样是否符合水泥混凝土用砂,必须经过砂的筛分试验,计算出砂的级配参数,并计算出砂的细度模数。然后评价砂是否符合水泥混凝土用砂要求。
有害杂质含量对水泥混凝土的质量影响很大。集料中含有妨碍水泥水化、降低集料与水泥的粘附性以及使水泥水化产生不良反应的各种物质,称为有害物质。砂中常见的有害杂质有含泥量、云母、轻物质、硫酸盐和硫化物以及有机质等。这些物质的存在影响水泥混凝土的抗冻性、抗渗性,强度和耐久性也有所降低。硫酸盐和硫化物将使水泥混凝土体积膨胀,易引起水泥混凝土裂缝。
1.2 土基和基层的原因
1)土基。土体是由固相、液相、气相三相体组成。因气体是充填土之间的孔隙,土基压实后,土中的孔隙虽有所减少,但仍然有孔隙存在。路基土的压实度如果不符合设计的压实度要求,将引导起路基受力不均匀,致使土基出现不均匀沉降,引起路面变形,以致引起路面出现裂缝和断块病害。由于路线所经地域较广,土基层有很多小范围的软土,如果处理不当,易出现不均匀沉降,而使路面出现裂缝、沉陷等病害。
2)基层。基层的材料一般使用的是无机结合料稳定土,它最大的缺点是干缩或低温收缩,容易出现裂缝。这种裂缝一般会反射到路面,致使路面出现裂缝。基层的压实度不符合设计要求,与土基层或面层连接过渡出现问题,致使路面出现裂缝。
1.3 施工接缝、胀缩缝
施工接缝或胀缩缝处理不当,致使地表水随缝下渗,使基层积水,路基强度降低,路面易出现各种病害。
水泥混凝土路面常常会因为胀缝被硬物堵塞,或下部填缝不具有良好的压缩性而使胀缝功能消失,路面板热胀时无伸展余地而使面层拱起。路面设计时未按规定正确设置胀缝,或胀缝施工时上下部连浆、胀缝间距过大或位置不当等都会引起路面拱起。
水泥混凝上连续浇筑,没有适时切割缩缝或切割缩缝深度不足;或缩缝间距过长会引起水泥混凝上路面出现裂缝。
1.4 水泥混凝土其它原因
车轴过重、低温、积水都会造成水泥混凝土面板强度降低,使路面出现变形,进而出现裂缝、断块等病害。养护不及时也是引起水泥混凝土路面裂缝增大、断块增多的原因。
2 预防措施
1)土基、基层的处理。土基和基层压实度必须达到设计规范要求。软土地基必须适当处理。基层的强度必须符合规范要求。基层和路面板避免有脱空现象。
2)面层的处理。水泥混凝土路面板厚度必须达到设计要求,水泥混凝土板的抗折强度也必须达到设计要求。水泥混凝土的各组成材料必须符合质量要求。
3)设计、施工、监理、养护方面的预防。①设计方面。设计合理的路面厚度和路拱。路面各结构层应按强度和模量自上而下递减的组合方式设计。胀缩缝的位置和间距应设计合理。②施工方面。要预防路面病害,施工单位必须做到:有完善的规章制度,设施齐全的质量保证体系,有足够的专业技术人员、施工管理人员,良好的机械设备和精密的试验检测仪器。在面层施工时应做到加强原材料的自检,未经检验或检验不合格的材料不得进入施工现场,不同规格的石料不得混放。选择水泥时,应考虑厂方的质量情况和信誉,结合路面类型和交通量,选择水泥标号,并及时化验。材料进厂后,要现场取样,认真做好施工配合比。③监理方面。要求监理人员严格按监理程序进行监理。严格按照规范和标准进行检查评定,对每道工序的交换要严格把关。各分项工程都应单独报开工报告,驻地监理必须严格审查。④养护方面。施工缝和胀缩缝应及时、正确的处理。如出现路面变形应及时采取
措施。
3 水泥混凝土路面的维修
1)填缝料的处理。填缝料夏天被挤出应及时铲除。冬天缝隙增宽或填缝料脱落,应及时补灌。日久老化的,也应铲除更新。
2)裂缝的修补。对较小的裂缝,应及时将缝隙间的尘土清除干净,再灌入沥青等填料,对严重的裂缝,应将松动部分凿掉,清理干净,在干燥的情况下,用沥青涂刷缝壁,再用沥青砂填入、捣实,用细砂覆盖。此项工作宜在初冬季节进行,因此时气温较低,缝隙较宽。
3)麻孔剥落、局部磨损和坑洞修补。先将尘土碎屑清除干净,再用1:2水泥浆(水灰比0.4- 0.5)或硫磺水泥填补。
4)挤碎、拱起、断裂的修补。根据损坏的位置,凿成相应的长方形槽,刷洗干净后,用水泥砂浆涂抹槽壁,然后用混凝土填补。彻底的办法是在槽壁板间中打洞,深10cm,直径3-4cm,水平间距30-40cm,每个洞先将周围湿润,插入一根直径18-20 cm,长20cm的钢筋,然后最大粒径5-10mm的细混凝土填塞捣实。洞口留下1-2cm不浇足,钢筋一半伸出洞外,待混凝土硬结后,再将壁湿润,涂刷水泥浆,然后将与原来相同的混凝土浇筑槽中夯实捣密实。
5)整板修复。当裂缝分布全板时,可将该板击碎清除,重新浇筑新混凝土板。以上分析了水泥混凝土公路路面出现的几种常见病害的成因,提出了相应的预防和处理对策。为保证水泥混凝土路面使用效果,对于在水泥混凝土路面使用中会出现的各种病害,应采取预防为主的方针,处理好设计、施工、养护三者的关系。实践证明,设计、施工质量良好的路段,在设计使用年限内不会出现较大的病害。而在养护中,应坚持预防为主,研究病害规律,将病害消灭在萌芽阶段,使路面质量不断得到提高。
水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、受温度影响小、使用寿命长等优点,是我国公路路面的主要形式之一。但是公路在运营到一定时期后由于汽车超载、水泥混凝土路面接缝较多,从而导致脱空、裂缝等先期病害,以及由于填土碾压不均匀沉降造成的桥头跳车,若不及时处治最终将导致路面的破损。下面浅述水泥混凝土路面先期病害主要原因及预防和维修对策。
1 原因分析
1.1 水泥混凝土面层原因
水泥混凝土是一种人造石料,抗压强度较高,抗拉强度较低。水泥混凝土在设计强度达不到设计要求时,易出现裂缝、断板等病害。其原因主要有以下几个方面。
1)水泥。采购的水泥标号达不到设计强度要求,或主要矿物成分不符合标准规定、水泥贮存期过长都会影响水泥的标号。所选用水泥标号与水泥混凝土设计的强度等级不相符时,如不掺加一定量的外加剂,水泥混凝土的质量也会降低。
2)粗集料。粗集料的强度、坚固性不符合设计要求,针、片状颗粒含量不符合规范要求都会影响面层质量。级配不符合水泥混凝土所要求的级配,表面特征与形状对水泥混凝土的质量也有影响。
最大粒径的选择。新拌水泥混凝土混合料随着最大粒径的增大,单位用水量相应减少。在固定用水量和水灰比的条件下,加大最大粒径,可获得较好的和易性,但最大粒径必须受水泥混凝土的厚度,钢筋净距等要求的限制。如果粗集料最大粒径大于规范要求,很容易造成水泥混凝土悬空而引起沉陷,使水泥混凝土质量降低。
3)细集料(砂)。水泥混凝土用砂必须符合标准级配区的要求。所用砂试样是否符合水泥混凝土用砂,必须经过砂的筛分试验,计算出砂的级配参数,并计算出砂的细度模数。然后评价砂是否符合水泥混凝土用砂要求。
有害杂质含量对水泥混凝土的质量影响很大。集料中含有妨碍水泥水化、降低集料与水泥的粘附性以及使水泥水化产生不良反应的各种物质,称为有害物质。砂中常见的有害杂质有含泥量、云母、轻物质、硫酸盐和硫化物以及有机质等。这些物质的存在影响水泥混凝土的抗冻性、抗渗性,强度和耐久性也有所降低。硫酸盐和硫化物将使水泥混凝土体积膨胀,易引起水泥混凝土裂缝。
1.2 土基和基层的原因
1)土基。土体是由固相、液相、气相三相体组成。因气体是充填土之间的孔隙,土基压实后,土中的孔隙虽有所减少,但仍然有孔隙存在。路基土的压实度如果不符合设计的压实度要求,将引导起路基受力不均匀,致使土基出现不均匀沉降,引起路面变形,以致引起路面出现裂缝和断块病害。由于路线所经地域较广,土基层有很多小范围的软土,如果处理不当,易出现不均匀沉降,而使路面出现裂缝、沉陷等病害。
2)基层。基层的材料一般使用的是无机结合料稳定土,它最大的缺点是干缩或低温收缩,容易出现裂缝。这种裂缝一般会反射到路面,致使路面出现裂缝。基层的压实度不符合设计要求,与土基层或面层连接过渡出现问题,致使路面出现裂缝。
1.3 施工接缝、胀缩缝
施工接缝或胀缩缝处理不当,致使地表水随缝下渗,使基层积水,路基强度降低,路面易出现各种病害。
水泥混凝土路面常常会因为胀缝被硬物堵塞,或下部填缝不具有良好的压缩性而使胀缝功能消失,路面板热胀时无伸展余地而使面层拱起。路面设计时未按规定正确设置胀缝,或胀缝施工时上下部连浆、胀缝间距过大或位置不当等都会引起路面拱起。
水泥混凝上连续浇筑,没有适时切割缩缝或切割缩缝深度不足;或缩缝间距过长会引起水泥混凝上路面出现裂缝。
1.4 水泥混凝土其它原因
车轴过重、低温、积水都会造成水泥混凝土面板强度降低,使路面出现变形,进而出现裂缝、断块等病害。养护不及时也是引起水泥混凝土路面裂缝增大、断块增多的原因。
2 预防措施
1)土基、基层的处理。土基和基层压实度必须达到设计规范要求。软土地基必须适当处理。基层的强度必须符合规范要求。基层和路面板避免有脱空现象。
2)面层的处理。水泥混凝土路面板厚度必须达到设计要求,水泥混凝土板的抗折强度也必须达到设计要求。水泥混凝土的各组成材料必须符合质量要求。
3)设计、施工、监理、养护方面的预防。①设计方面。设计合理的路面厚度和路拱。路面各结构层应按强度和模量自上而下递减的组合方式设计。胀缩缝的位置和间距应设计合理。②施工方面。要预防路面病害,施工单位必须做到:有完善的规章制度,设施齐全的质量保证体系,有足够的专业技术人员、施工管理人员,良好的机械设备和精密的试验检测仪器。在面层施工时应做到加强原材料的自检,未经检验或检验不合格的材料不得进入施工现场,不同规格的石料不得混放。选择水泥时,应考虑厂方的质量情况和信誉,结合路面类型和交通量,选择水泥标号,并及时化验。材料进厂后,要现场取样,认真做好施工配合比。③监理方面。要求监理人员严格按监理程序进行监理。严格按照规范和标准进行检查评定,对每道工序的交换要严格把关。各分项工程都应单独报开工报告,驻地监理必须严格审查。④养护方面。施工缝和胀缩缝应及时、正确的处理。如出现路面变形应及时采取
措施。
3 水泥混凝土路面的维修
1)填缝料的处理。填缝料夏天被挤出应及时铲除。冬天缝隙增宽或填缝料脱落,应及时补灌。日久老化的,也应铲除更新。
2)裂缝的修补。对较小的裂缝,应及时将缝隙间的尘土清除干净,再灌入沥青等填料,对严重的裂缝,应将松动部分凿掉,清理干净,在干燥的情况下,用沥青涂刷缝壁,再用沥青砂填入、捣实,用细砂覆盖。此项工作宜在初冬季节进行,因此时气温较低,缝隙较宽。
3)麻孔剥落、局部磨损和坑洞修补。先将尘土碎屑清除干净,再用1:2水泥浆(水灰比0.4- 0.5)或硫磺水泥填补。
4)挤碎、拱起、断裂的修补。根据损坏的位置,凿成相应的长方形槽,刷洗干净后,用水泥砂浆涂抹槽壁,然后用混凝土填补。彻底的办法是在槽壁板间中打洞,深10cm,直径3-4cm,水平间距30-40cm,每个洞先将周围湿润,插入一根直径18-20 cm,长20cm的钢筋,然后最大粒径5-10mm的细混凝土填塞捣实。洞口留下1-2cm不浇足,钢筋一半伸出洞外,待混凝土硬结后,再将壁湿润,涂刷水泥浆,然后将与原来相同的混凝土浇筑槽中夯实捣密实。
5)整板修复。当裂缝分布全板时,可将该板击碎清除,重新浇筑新混凝土板。以上分析了水泥混凝土公路路面出现的几种常见病害的成因,提出了相应的预防和处理对策。为保证水泥混凝土路面使用效果,对于在水泥混凝土路面使用中会出现的各种病害,应采取预防为主的方针,处理好设计、施工、养护三者的关系。实践证明,设计、施工质量良好的路段,在设计使用年限内不会出现较大的病害。而在养护中,应坚持预防为主,研究病害规律,将病害消灭在萌芽阶段,使路面质量不断得到提高。