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摘 要:水泥混凝土道路常见的破损原因有很多,做好水泥混凝土道路的全面养护工作,对于维护水泥混凝土道路的功能,延长水泥混凝土道路的使用周期,降低养护成本有着重要意义。本文作者介绍了水泥混凝土道路常见的破损及其成因,并有针对性的提出了水泥混凝土道路的养护方法,对实际工作具有一定的指导意义。
关键词:水泥混凝土道路;破损;原因;养护
水泥混凝土道路常见的破损原因有很多,做好水泥混凝土道路的全面养护工作,对于维护水泥混凝土道路的功能,延长水泥混凝土道路的使用周期,缓解养护资金的后续投入,从而进一步降低养护成本,确保水泥混凝土道路安全畅通等方面将起到积极作用。要做好全面养护工作,必须深入了解水泥混凝土道路常见的破损及其原因。
水泥混凝土路面在行车荷载与自然因素作用下,可能会因水泥混凝土板及其接缝、基层、土基的缺陷而产生各种类型的损坏,其中有工程设计方面的原因,也有施工质量方面的原因,包括人为的、外界的因素,有时还是各种因素相互影响、相互作用所造成的。水泥混凝土路面在养护良好的条件下,其使用年限要比其他路面长,这是业界的共识,但是水泥混凝土道路也有缺点,即一旦开始损坏,则会引起破损的迅速发展。因此,水泥混凝土道路必须做好预防性、经常性的养护工作,通过经常性的定期的日常巡察,做到早日发现问题,积极查明原因,及时采取有力举措,使路面恢复并保持完好的通行状态,保证公共交通的畅通。
一、水泥混凝土路面常见的破损及其产生的原因
(一)表面裂纹与层状剥落。表面裂纹是指在路面板的表层产生网状的浅而细或呈发丝状的裂纹,在车辆荷载作用下可发展为深度可达6-12CM的表层层状剥落。当水泥混凝土水灰比过大、成活时过度抹面或养护不及时、材料质量不合格、水泥中的碱与集料中某些特定矿物发生化学反应以及在冬季时采用盐类溶化路面冰雪等都有可能引起表面裂纹与剥落。
(二)裂缝。当行车荷载以及温、湿度变化所产生的荷载应力与附加应力超过水泥混凝土强度时,水泥混凝土板将产生不同程度的断裂,导致出现各种裂缝,包括纵向、横向、斜向裂缝、板角断裂直到发展到水泥混凝土板块的破碎,产生裂缝的原因主要有一是板块的厚度太薄,二是地基强度不足,特别是强度不均匀,三是车辆超载严重,四是路表面的裂纹会使表面的雨水渗入面层,进入稳定层,通过稳定层又进入到路基层,以致产生塑性变形使板底脱空,五是水泥混凝土板的平面尺寸偏大,引起过大的收缩应力与温度翘曲应力,六是接缝损坏导致丧失传荷能力,另外使用施工材料的品质不良或施工质量、工艺差而导致水泥混凝土质量低劣,以及养护不当或锯缝不及时而引起水泥混凝土的收缩应力过大等等都是产生裂缝的主要原因。
(三)拱起。拱起是指横缝两侧板体发生明显抬高的现象,通常多因接缝被硬物阻塞或胀缝构造设置不当,尤其是在非高温季节进行施工时,胀缝设置过长,缝隙过窄,致使水泥混凝土板体在气温升高时不能自由胀、伸所引起。
(四)边角碎裂。边角碎裂是指接缝两侧各60CM宽度范围内或板角15CM范围内路面板的碎裂。其原因为:一是接缝中可能落入坚硬的杂物,水泥混凝土板在胀伸时产生超应力,边缘被硬物挤碎,二是接缝处混凝土强度不足或有搭连,三是超载车辆的重复多次作用,四是传力杆的构造设计缺陷或施工不当而阻碍板端自由伸缩等。
(五)接缝材料破损。水泥混凝土路面的接缝分为纵缝和横缝,横缝又有胀缝与缩缝两种,胀缝材料性能差时,在使用过程中当气温上升时填缝材料将会被挤出,在气温下降时不能恢复而使缝中形成空隙,泥、沙、石屑等杂物落入缝中,成为再次胀、伸时的障碍,加上雨雪渗入缝中空隙引起基层和垫层的损坏,从而使水泥混凝土路面板接缝处在行车过程中产生变形和破损。缩缝的变化较小,但经多次重复冻缩后,由于填缝料自身老化等原因,也会引起像胀缝一样的损坏。另外,施工、养护不规范,切缝不及时或工程施工时未能达到规定深度,也是造成接缝破损的原因。
(六)错台。错台是指接缝处相邻水泥混凝土板块产生的垂直高差。在浇筑混凝土板时,胀缝的填缝板未予牢固固定,在振捣中发生缝壁倾斜,或接缝的上部填缝料同下部填缝板未能对齐,两板块在伸胀挤压过程中将形成错台。当接缝未设传力杆、传荷能力不足或雨水通过接缝渗入基层产生唧泥,使接缝处板块产生不均匀下沉,以及因温度和温度梯度的作用使板的接缝处产生翘曲都有可能引起板的错台,当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀,导致各幅板沉陷不一致时,纵缝也可能会产生错台现象。
(七)板块沉陷。水泥混凝土路面板块的沉陷,大多是由基层湿软、水稳性不足,或板底出现空隙以及路基下有坑洞等问题,在行车、荷载等作用下逐渐产生竖向变形所形成。
(八)唧泥。接缝的填缝料失效时,雨水会渗入基层使其软化,在轮载频繁作用下产生塑性变形累积而使板底脱空,此时积水在轮载通过时成为有压水并与基层细料混搅成泥浆而从缝隙中泵唧出来,即形成唧泥现象。唧泥的出现会使混凝土板块边缘的基础部分失去相应的支承能力,在轮载重复作用下最终导致水泥混凝土板块的断裂,使板块产生局部沉陷,造成路面损毁。
(九)坑洞。坑洞是指水泥混凝土路面板块表面产生直径为2.5-10CM、深为1-5CM的破损现象。当施工质量较差或在浇筑的混凝土中夹带朽木、纸张、泥块等杂物时,以及行驶的车辆或机械的金属硬轮等物体对路面产生撞击都可能造成坑洞的产生。
二、水泥混凝土路面的养护方法
当水泥混凝土路面状况良好,尚未出现明显病害或呈现轻微损坏时,在合理的时间段内积极采取相应的预防及养护措施,努力在萌芽状态时将病害得到有效处理,以延续水泥混凝土路面的使用功能,延长其使用寿命并节约养护成本。从这一角度可以看到,大力加强水泥混凝土路面预防性养护,对实际工作具有非常重要的现实意义。因此,有具体的养护工作中,要坚决贯彻早预防、早施治的原则。水泥混凝土路面的养护任务以垃圾清扫、交通设施维护、路面的龟裂、坑槽等病害处治为主。若水泥混凝土路面小的病害处理不得当或交通安全设施维护不及时,小的病害在车辆载荷和自然环境的反复作用下,会向四周扩散、破碎,导致水泥混凝土路面形成大面积的坑槽,会严重损坏交通设施,同时对过往车辆的安全行驶带来巨大隐患。所以,水泥混凝土路面的保养必须引起我们的高度重视。
水泥混凝土路面的养护与维修,应以保证原路面的结构标准,不降低原结构强度为原则。在养护与维修中,应有计划地对路面进行恢复补强,改善翻修,以提高其技术状况,保证路面畅通。水泥混凝土路面的养护与维修是保证路面质量和使用寿命的重要手段,在我国大力发展市场经济的今天,交通流量大、行驶速度高且方便的优点使公路成为当今社会主要的交通方式之一,其养护与维修工作更应做到及时、快速、安全、可靠,且在养护与维修中尽可能做到不中断交通,以更好的为国民经济的发展服务。
水泥混凝土路面在日常使用中,必须对其使用质量进行定期的调查评价,有计划地进行修复,并选用良好的养护材料。选用的水泥应具有强度高、收缩性小、耐磨性强、抗冻性好等优点,以采用硅酸盐道路水泥和普通硅酸盐水泥为宜,其标号不应低于425号。接缝材料应选用粘结力强、回弹性能好、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂,达到耐用、施工方便、价格低廉的合格材料。水泥混凝土路面还要必须经常清扫,以保持路容整洁,及时清除路面泥土污物。如有小石块等杂物时应随时清除,以免车辆碾压而导致破坏路面。在冬季时,应及时清除冰雪,路肩与路面连接处应保持平顺,以利排水,有条件时可将其加固改造成硬路肩。水泥混凝土路面保养的重点在接缝,要使接缝保持完好,表面平顺,才能使行车不会产生颠跳。当气温下降、接缝扩大而产生空隙时,应在气温最低时及时进行灌缝填隙;当气温上升使得填料挤出缝口时,应当及时铲除,并防止砂土、泥土压入接缝内,影响水泥混凝土板块的正常伸缩。填缝料一般应每隔2-3年更换一次。对于宽度在3MM以下的非扩展性裂缝,可用低黏性沥青或环氧树脂或聚硫橡胶改性环氧树脂等材料灌注进行保养,环氧树脂类灌缝材料有耐热、活性高、内聚力高、粘附力强、收缩率较低等优点,但它本身延伸率较低,脆性稍大,因此需对环氧树脂进行改性,这时可加入低分子液体改性剂、增柔剂、增韧剂等。当裂缝为扩展性裂缝时,应沿裂缝凿槽后注入灌缝材料;对于因水泥混凝土板块下设有构造物或埋设硬物而产生的裂缝,应注意沿裂缝开凿后填注灌缝料。
在水泥混凝土路面日常养护工作中要注意以下两个重点相结合,才能更好地把水泥混凝土路面养护工作落到实处,努力降低养护成本,保证公路畅通无阻。
(一)日常性养护与重点养护相结合
水泥路面必须经常清除泥土、石块、砂砾等杂物,特别是平交道口以及与其它不同种类路面连接的地方更应加强清扫保养。严禁在路面上进行拌合砂浆或混凝土等作业,以免给路面造成污染,影响路面的排水平整度和抗滑性能,这些问题会对行车安全造成不利影响。
水是导致混凝土路面破坏的原因之一,因此在混凝土路面养护中除努力做好防尘保洁、疏通排水系统外,将已老化的填缝料清除,重新填灌新的填缝材料,以避免或减少地面积水对路面基层和路基的侵蚀是我们日常养护的重要工作之一。水泥路面的接缝是保养工作的重点,水泥混凝土板块在接缝处受到荷载作用和水泥混凝土板块本身伸缩的影响较大时,非常容易损坏。同时,雨水也容易从接缝处渗入路基,影响基层的稳定性。而接缝处的不平整,还直接影响到行车的舒适性。所以,接缝处是水泥路面的薄弱点,因而是日常保养工作的重点。在保养中,应及时排除嵌入缝内的杂物,做到及时更换或填充填缝材料,以保持伸缩缝的功能。为防止雨(雪)水的下渗,水泥路面的填缝料应在雨季到来前(及冬季降雪前)更新完毕。
(二)经常性养护与预防性养护相结合
水泥混凝土路面养护,必须积极做到经常性、预防性养护为前提的工作原则,通过经常的、定期的巡视观察,及早发现路面缺陷并查清原因,以掌握最佳时机,积极采取有力措施,以保持水泥混凝土路面状况的完好,保障路面畅通。针对水泥混凝土路面的特点,即混凝土板块的破坏从微小裂缝开始,会迅速发展到较大裂缝,最终发展到板块断裂以致遭到彻底破坏,因此在养护工作中,在混凝土板块微裂缝或裂缝初期,采取用环氧树脂灌缝的办法,填灌混凝土板块的裂缝,以阻止裂缝的继续发展和防止地表水往下渗透,以达到延缓和阻止水泥混凝土板块遭到破坏的目的。对已遭到破坏的水泥混凝土板块,我们可以对其进行挖除后,把基层处理好,在原路面上重新铺筑水泥混凝土板块,也可将原已破坏的混凝土路面进行补强处理,达到修复水泥混凝土路面、恢复正常交通的目的。
参考文献:
[1]《公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-2003》
,交通部公路科学研究所编.
[2]《水泥混凝土路面施工技术》,同济大学出版社,傅智编著.2004.03.
[3]《水泥混凝土外加剂550问》,中国建材工业出版社,马清浩、杭美艳编著,2008.11.
关键词:水泥混凝土道路;破损;原因;养护
水泥混凝土道路常见的破损原因有很多,做好水泥混凝土道路的全面养护工作,对于维护水泥混凝土道路的功能,延长水泥混凝土道路的使用周期,缓解养护资金的后续投入,从而进一步降低养护成本,确保水泥混凝土道路安全畅通等方面将起到积极作用。要做好全面养护工作,必须深入了解水泥混凝土道路常见的破损及其原因。
水泥混凝土路面在行车荷载与自然因素作用下,可能会因水泥混凝土板及其接缝、基层、土基的缺陷而产生各种类型的损坏,其中有工程设计方面的原因,也有施工质量方面的原因,包括人为的、外界的因素,有时还是各种因素相互影响、相互作用所造成的。水泥混凝土路面在养护良好的条件下,其使用年限要比其他路面长,这是业界的共识,但是水泥混凝土道路也有缺点,即一旦开始损坏,则会引起破损的迅速发展。因此,水泥混凝土道路必须做好预防性、经常性的养护工作,通过经常性的定期的日常巡察,做到早日发现问题,积极查明原因,及时采取有力举措,使路面恢复并保持完好的通行状态,保证公共交通的畅通。
一、水泥混凝土路面常见的破损及其产生的原因
(一)表面裂纹与层状剥落。表面裂纹是指在路面板的表层产生网状的浅而细或呈发丝状的裂纹,在车辆荷载作用下可发展为深度可达6-12CM的表层层状剥落。当水泥混凝土水灰比过大、成活时过度抹面或养护不及时、材料质量不合格、水泥中的碱与集料中某些特定矿物发生化学反应以及在冬季时采用盐类溶化路面冰雪等都有可能引起表面裂纹与剥落。
(二)裂缝。当行车荷载以及温、湿度变化所产生的荷载应力与附加应力超过水泥混凝土强度时,水泥混凝土板将产生不同程度的断裂,导致出现各种裂缝,包括纵向、横向、斜向裂缝、板角断裂直到发展到水泥混凝土板块的破碎,产生裂缝的原因主要有一是板块的厚度太薄,二是地基强度不足,特别是强度不均匀,三是车辆超载严重,四是路表面的裂纹会使表面的雨水渗入面层,进入稳定层,通过稳定层又进入到路基层,以致产生塑性变形使板底脱空,五是水泥混凝土板的平面尺寸偏大,引起过大的收缩应力与温度翘曲应力,六是接缝损坏导致丧失传荷能力,另外使用施工材料的品质不良或施工质量、工艺差而导致水泥混凝土质量低劣,以及养护不当或锯缝不及时而引起水泥混凝土的收缩应力过大等等都是产生裂缝的主要原因。
(三)拱起。拱起是指横缝两侧板体发生明显抬高的现象,通常多因接缝被硬物阻塞或胀缝构造设置不当,尤其是在非高温季节进行施工时,胀缝设置过长,缝隙过窄,致使水泥混凝土板体在气温升高时不能自由胀、伸所引起。
(四)边角碎裂。边角碎裂是指接缝两侧各60CM宽度范围内或板角15CM范围内路面板的碎裂。其原因为:一是接缝中可能落入坚硬的杂物,水泥混凝土板在胀伸时产生超应力,边缘被硬物挤碎,二是接缝处混凝土强度不足或有搭连,三是超载车辆的重复多次作用,四是传力杆的构造设计缺陷或施工不当而阻碍板端自由伸缩等。
(五)接缝材料破损。水泥混凝土路面的接缝分为纵缝和横缝,横缝又有胀缝与缩缝两种,胀缝材料性能差时,在使用过程中当气温上升时填缝材料将会被挤出,在气温下降时不能恢复而使缝中形成空隙,泥、沙、石屑等杂物落入缝中,成为再次胀、伸时的障碍,加上雨雪渗入缝中空隙引起基层和垫层的损坏,从而使水泥混凝土路面板接缝处在行车过程中产生变形和破损。缩缝的变化较小,但经多次重复冻缩后,由于填缝料自身老化等原因,也会引起像胀缝一样的损坏。另外,施工、养护不规范,切缝不及时或工程施工时未能达到规定深度,也是造成接缝破损的原因。
(六)错台。错台是指接缝处相邻水泥混凝土板块产生的垂直高差。在浇筑混凝土板时,胀缝的填缝板未予牢固固定,在振捣中发生缝壁倾斜,或接缝的上部填缝料同下部填缝板未能对齐,两板块在伸胀挤压过程中将形成错台。当接缝未设传力杆、传荷能力不足或雨水通过接缝渗入基层产生唧泥,使接缝处板块产生不均匀下沉,以及因温度和温度梯度的作用使板的接缝处产生翘曲都有可能引起板的错台,当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀,导致各幅板沉陷不一致时,纵缝也可能会产生错台现象。
(七)板块沉陷。水泥混凝土路面板块的沉陷,大多是由基层湿软、水稳性不足,或板底出现空隙以及路基下有坑洞等问题,在行车、荷载等作用下逐渐产生竖向变形所形成。
(八)唧泥。接缝的填缝料失效时,雨水会渗入基层使其软化,在轮载频繁作用下产生塑性变形累积而使板底脱空,此时积水在轮载通过时成为有压水并与基层细料混搅成泥浆而从缝隙中泵唧出来,即形成唧泥现象。唧泥的出现会使混凝土板块边缘的基础部分失去相应的支承能力,在轮载重复作用下最终导致水泥混凝土板块的断裂,使板块产生局部沉陷,造成路面损毁。
(九)坑洞。坑洞是指水泥混凝土路面板块表面产生直径为2.5-10CM、深为1-5CM的破损现象。当施工质量较差或在浇筑的混凝土中夹带朽木、纸张、泥块等杂物时,以及行驶的车辆或机械的金属硬轮等物体对路面产生撞击都可能造成坑洞的产生。
二、水泥混凝土路面的养护方法
当水泥混凝土路面状况良好,尚未出现明显病害或呈现轻微损坏时,在合理的时间段内积极采取相应的预防及养护措施,努力在萌芽状态时将病害得到有效处理,以延续水泥混凝土路面的使用功能,延长其使用寿命并节约养护成本。从这一角度可以看到,大力加强水泥混凝土路面预防性养护,对实际工作具有非常重要的现实意义。因此,有具体的养护工作中,要坚决贯彻早预防、早施治的原则。水泥混凝土路面的养护任务以垃圾清扫、交通设施维护、路面的龟裂、坑槽等病害处治为主。若水泥混凝土路面小的病害处理不得当或交通安全设施维护不及时,小的病害在车辆载荷和自然环境的反复作用下,会向四周扩散、破碎,导致水泥混凝土路面形成大面积的坑槽,会严重损坏交通设施,同时对过往车辆的安全行驶带来巨大隐患。所以,水泥混凝土路面的保养必须引起我们的高度重视。
水泥混凝土路面的养护与维修,应以保证原路面的结构标准,不降低原结构强度为原则。在养护与维修中,应有计划地对路面进行恢复补强,改善翻修,以提高其技术状况,保证路面畅通。水泥混凝土路面的养护与维修是保证路面质量和使用寿命的重要手段,在我国大力发展市场经济的今天,交通流量大、行驶速度高且方便的优点使公路成为当今社会主要的交通方式之一,其养护与维修工作更应做到及时、快速、安全、可靠,且在养护与维修中尽可能做到不中断交通,以更好的为国民经济的发展服务。
水泥混凝土路面在日常使用中,必须对其使用质量进行定期的调查评价,有计划地进行修复,并选用良好的养护材料。选用的水泥应具有强度高、收缩性小、耐磨性强、抗冻性好等优点,以采用硅酸盐道路水泥和普通硅酸盐水泥为宜,其标号不应低于425号。接缝材料应选用粘结力强、回弹性能好、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂,达到耐用、施工方便、价格低廉的合格材料。水泥混凝土路面还要必须经常清扫,以保持路容整洁,及时清除路面泥土污物。如有小石块等杂物时应随时清除,以免车辆碾压而导致破坏路面。在冬季时,应及时清除冰雪,路肩与路面连接处应保持平顺,以利排水,有条件时可将其加固改造成硬路肩。水泥混凝土路面保养的重点在接缝,要使接缝保持完好,表面平顺,才能使行车不会产生颠跳。当气温下降、接缝扩大而产生空隙时,应在气温最低时及时进行灌缝填隙;当气温上升使得填料挤出缝口时,应当及时铲除,并防止砂土、泥土压入接缝内,影响水泥混凝土板块的正常伸缩。填缝料一般应每隔2-3年更换一次。对于宽度在3MM以下的非扩展性裂缝,可用低黏性沥青或环氧树脂或聚硫橡胶改性环氧树脂等材料灌注进行保养,环氧树脂类灌缝材料有耐热、活性高、内聚力高、粘附力强、收缩率较低等优点,但它本身延伸率较低,脆性稍大,因此需对环氧树脂进行改性,这时可加入低分子液体改性剂、增柔剂、增韧剂等。当裂缝为扩展性裂缝时,应沿裂缝凿槽后注入灌缝材料;对于因水泥混凝土板块下设有构造物或埋设硬物而产生的裂缝,应注意沿裂缝开凿后填注灌缝料。
在水泥混凝土路面日常养护工作中要注意以下两个重点相结合,才能更好地把水泥混凝土路面养护工作落到实处,努力降低养护成本,保证公路畅通无阻。
(一)日常性养护与重点养护相结合
水泥路面必须经常清除泥土、石块、砂砾等杂物,特别是平交道口以及与其它不同种类路面连接的地方更应加强清扫保养。严禁在路面上进行拌合砂浆或混凝土等作业,以免给路面造成污染,影响路面的排水平整度和抗滑性能,这些问题会对行车安全造成不利影响。
水是导致混凝土路面破坏的原因之一,因此在混凝土路面养护中除努力做好防尘保洁、疏通排水系统外,将已老化的填缝料清除,重新填灌新的填缝材料,以避免或减少地面积水对路面基层和路基的侵蚀是我们日常养护的重要工作之一。水泥路面的接缝是保养工作的重点,水泥混凝土板块在接缝处受到荷载作用和水泥混凝土板块本身伸缩的影响较大时,非常容易损坏。同时,雨水也容易从接缝处渗入路基,影响基层的稳定性。而接缝处的不平整,还直接影响到行车的舒适性。所以,接缝处是水泥路面的薄弱点,因而是日常保养工作的重点。在保养中,应及时排除嵌入缝内的杂物,做到及时更换或填充填缝材料,以保持伸缩缝的功能。为防止雨(雪)水的下渗,水泥路面的填缝料应在雨季到来前(及冬季降雪前)更新完毕。
(二)经常性养护与预防性养护相结合
水泥混凝土路面养护,必须积极做到经常性、预防性养护为前提的工作原则,通过经常的、定期的巡视观察,及早发现路面缺陷并查清原因,以掌握最佳时机,积极采取有力措施,以保持水泥混凝土路面状况的完好,保障路面畅通。针对水泥混凝土路面的特点,即混凝土板块的破坏从微小裂缝开始,会迅速发展到较大裂缝,最终发展到板块断裂以致遭到彻底破坏,因此在养护工作中,在混凝土板块微裂缝或裂缝初期,采取用环氧树脂灌缝的办法,填灌混凝土板块的裂缝,以阻止裂缝的继续发展和防止地表水往下渗透,以达到延缓和阻止水泥混凝土板块遭到破坏的目的。对已遭到破坏的水泥混凝土板块,我们可以对其进行挖除后,把基层处理好,在原路面上重新铺筑水泥混凝土板块,也可将原已破坏的混凝土路面进行补强处理,达到修复水泥混凝土路面、恢复正常交通的目的。
参考文献:
[1]《公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTGF30-2003》
,交通部公路科学研究所编.
[2]《水泥混凝土路面施工技术》,同济大学出版社,傅智编著.2004.03.
[3]《水泥混凝土外加剂550问》,中国建材工业出版社,马清浩、杭美艳编著,2008.11.