水泥混凝土路面裂缝原因分析与修补措施探讨论文ok

1、吉林大学远程教育 本科生毕业论文（设计）中文题目水泥混凝土路面裂缝原因分析与修补措施探讨学生姓名 覃军红 专业 土木工程 层次年级2007春专升本 学号 10731316010106 指导教师 吕丹 职称 讲师 学习中心 长春涉外 成绩 2009年 4 月 30 日吉林大学远程教育2009届本（专）科生毕业设计（论文）摘 要本文从水泥混凝土的荷载作用、地基不均匀沉降、施工工艺、温度作用等方面对一般混凝土路面出现的裂缝进行分析，提出了对裂缝原因的控制和修补技术措施。关 键 词：水泥混凝土路面、裂缝、修补措施目 录第1章水泥混凝土的简介1第2章水泥混凝土路面裂缝原因的分析22、1对混凝土路面裂缝情

2、况的调查22、1、1 表面裂缝22、1、2 贯穿裂缝32、1、3 板角断裂32、2 水泥混凝土路面破坏的原因 42、2、1 荷载作用对水泥混凝土的影响62、2、2 路基不均匀沉降对水泥混凝土的影响62、2、3 施工工艺对水泥混凝土的影响72、2、4 温度对水泥混凝土的影响7第3章修补措施探讨 93、1 预防水泥混凝土路面裂缝的措施 93、1、1 水泥混凝土路面的浇筑93、1、2 水泥混凝土路面的养护 93、1、3 水泥混凝土路面的施工103、1、4 加强路况巡查和路面检测113、1、5 及时封水消除隐患113、2 修补水泥混凝土路面裂缝的措施113、2、1 表面修补法113、2、2 填充法12

3、3、2、3 灌浆法123、3水泥混凝土路面初期前的裂缝处理及方法 123、3、1 水泥混凝土路面初期前的裂缝处理123、3、2 水泥混凝土路面表面裂缝的处理方法123、3、3 水泥混凝土路面基层以破坏的处理方法13第4章结论 14参考文献 15 致谢 16第1章 水泥混凝土的简介水泥混凝土是一种由砂子、碎石骨料、水泥、水及其外加材料混合而形成的非均质脆性材料。由于水泥混凝土施工和本身变形、约束等一些列问题，硬化成型的水泥混凝土中存在着众多的微空隙和微裂缝，正是由于这些初始缺陷的存在才使得水泥混凝土呈现出一些不均匀的特性。微裂缝一般式无害的裂缝，对水泥混凝土的承重、防渗等不会产生危害，但是在混凝

4、土受荷载、温差等作用之后，微裂缝就会不断扩展，最终会形成肉眼可见的裂缝。水泥混凝土路面和构件通常都是带缝工作的，裂缝的存在和发展通常会使内部的材料产生腐蚀，降低混凝土的承载力、耐久性及抗渗能力，影响路面的外观和使用寿命。很多工程的失事都是由于裂缝的不稳定发展引起的。在近些年的科学研究和大量的混凝土工程实践证明，在混凝土工程中的裂缝问题是不可避免的，需要采取有效的措施将其危害程度控制在允许的范围之内。水泥混凝土路面作为高级路面的重要型式之一，愈来愈得到广泛的应用。水泥混凝土路面具有强度高、经久耐用、养护费用低等优点。然而，就全国水泥混凝土路面使用状况而言，仍存在许多问题。如原有设计理论的不完善、

5、施工经验的不足及养护的不重视，使许多水泥混凝土路面或出现了结构性的损坏，或表现为功能性的缺陷，出现了早期病害等问题，严重影响公路使用质量。第2章 水泥混凝土路面裂缝原因的分析2、1 对水泥混凝土路面裂缝情况的调查水泥混凝土路面在城市道路中被广泛使用。根据允许通过的荷载不同，厚度在180300mm的路面占多数。有些路面在使用了一段时间后出现了裂缝，进而影响了路面的使用。所以说裂缝问题几乎成为了水泥混凝土路面的通病。鉴于水泥混凝土路面的裂缝形式的多样性，以下以贯穿程度为标准把裂缝分为三种程度进行划分。(表1-1)表1-1路面裂缝调查统计表调查样本构件编号环境条件路面厚度/mm裂缝厚度/mm贯穿程度

6、破坏特征接口路面f-01干燥环境1802表面挤压、徐变涨裂f-02干燥环境3003深度挤压、破裂断裂f-03潮湿环境1804深度破裂断裂f-04潮湿环境3006贯穿破裂断裂f-05潮湿且有积水1808贯穿下陷横断开裂f-06潮湿且有积水30012贯穿下陷横断开裂混凝土面板由于温度应力与荷载应力超过混凝土的抗弯拉强度而出现裂缝。水泥混凝土路面裂缝按形式分有：表面裂缝、横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝和板角断裂等。2、1、1 表面裂缝 表面裂缝是指浅而细或发丝状的网状裂缝，仅产生在路面表面。表面裂缝在混凝土路面上呈短直线或短曲线，分布状态并不规律。但对混凝土路面的承载能力影响不大，不影响其路面的使用。

7、产生表面裂缝的主要原因是由于水灰比过大、过度抹面等，使表面含水量增加，水分蒸发液面产生张力，在水泥混凝土充分硬化前，使其表面产生浅裂缝。养护不及时、集料质量差和水泥中的碱与集料中的某些特定矿物质发生碱硅反应等，也会产生表面裂缝。2、1、2 贯穿裂缝横向、纵向、斜向和交叉裂缝，其损坏特征是裂缝通至底层，将板块分割为两块以上的碎裂板，这样均归纳为贯穿裂缝。产生贯穿裂缝原因比较复杂，归纳起来有以下几种：A、 水泥混凝土凝结硬化过程，养护不当，收缩受到限制，混凝土板块内将产生较大的收缩应力，B、 切缝不及时；C、 因踏路基强度不足或基层水稳定性不好，产生不均匀沉降；D、 因水泥稳定性不良，造成水泥混凝

8、土强度不足，或水泥混凝土板块内活性骨料发生碱集料反应等。贯穿路面已出现说明混凝土路面的局部已经遭到破坏，已经影响到混凝土路面的使用年限和通行能力，要及时进行维修。2、1、3 板角断裂 板角断裂是一种垂直通底且与板角两边接缝相交，从板角到裂缝两端点间的距离分别等于或小于端点所在板长的一半的裂缝。水泥混泥土路面施工的侧模和模壁效应，施工时较难保证板角密实，容易导致板角强度较小，使板角成为水泥混凝土路面板的薄弱部位，若相邻板无传力杆，传荷载能力就更差。板角在车轮连续荷载作用下，会因基础支撑强度不足等因素综合作用产生半角断裂。2、2水泥混凝土路面破坏的原因混凝土路面的裂缝从产生到发展成混凝土路面的破坏

9、是一个渐变的过程，在这过程中初步产生裂缝原因的分析尤为重要。因为裂缝一旦产生便很有可能破坏混凝土路面的内部结构，改变内部力的分布，降低路面的承载能力。进而还可能引发渗水路基下陷等破坏现象，从而加剧了路面裂缝的破坏。水泥混凝土路面施工技术由于不受季节环境等限制，且其整体性能好、强度高、收缩性小、耐磨性强、抗冻性能好，有其独特的优越性。但由于近年来车辆巨增，重载车多，尽管我们提高了混凝土路面的设计标准，对易损坏部位增强了角筋、边筋、传力杆，基层采用水泥碎石、二灰碎石等技术措施，其三缝病害还是难以控制。 三缝之一是施工时期由于混凝土收缩产生的裂缝，即通常所说的断板；三缝之二是预留胀缝不合理和填缝材料

10、性能差发生的病害；三缝之三是缩缝切割后由于雨雪水灌人缝内产生的病害。它们一个共同的特点是。雨雪水通过缝隙灌入缝内，造成板底冲刷发生病害。个别地段由于路基填料土质不均匀、湿度大、膨胀土、冻胀、排水设施不良等造成路基稳定性不足。产生沉陷，路面在受荷时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面破坏。 三缝病害形成的另一种原因，是由于水泥混凝土施工要求一般为顺路方向5m切一道缩缝，横向4m为一作业面并留一道施工缝，这样就形成4m×5m的板块。这种板块在夏天3040的气温条件下，地表温度达到60左右，由于板内温度应力的作用，使其发生四周的翘曲，板块发生盆状变形，由于混凝土板块的变形，四周的板块填缝

11、材料被扰动。这样的长期高温天气，昼夜温差的变化，板块也在不断发生变化。在盆状变形状态下，重载车通过时发生跷板性跳动，将灌缝材料蹭出，遇雨天灌进雨水，出现板底冲刷发生唧浆病害。 当路面和填缝材料发生重度损坏，雨水从三缝中灌人，板下垫层长时间受水的冻融侵害和高速重载车的作用，形成一种活水冲刷，由于冲刷的反复作用，将板下灰土从板缝唧出，即出现唧浆，灰土唧完后在重载车的反复作用下将粒料磨成泥浆也逐渐唧出，板下出现掏空，掏至一定程度后，路面出现跳板现象或重载车通过时发生断裂，严重时影响行车。克服水泥混凝土路面破坏的工前措施 ：水泥混凝土路面施工，由于浇筑混凝土水分的蒸发。体积在施工后收缩，会将路面拉断，

12、为防止路面裂缝断板，控制切缝时间十分关键，根据我们经验，在平均温度+7左右时养护时间10天切缝比较合理，在平均气温在+14左右时养护时间7天切缝合理，在平均气温在+20左右时养护时间3天比较合理，在以上的养护时间范围内切缝一般不会出现由于混凝土收缩所发生的断板现象。另外，也可视切缝不带毛及缝边能否切的整齐来确定最佳切缝时间。 由于四季温度的变化，在浇筑混凝土时必须留出胀缝，设计规范中规定浇筑混凝土路面100200m留一道胀缝，根据这些年的施工经验，平均气温在+7左右施工时应在50m内要留一道胀缝，平均气温在+14以上施工时200m留一道胀缝比较合理。否则当夏天气温高时就会出现路面板由于温度的应

13、力将板挤裂或板胀拱起。胀缝的设置要正确合理。如果由于施工时传力杆设置不当或封缝不好等因素，常常会使胀缝处的混凝土板碎裂，影响行车。 为阻止缝内灌水，填缝材料应选用与混凝土板粘结力强、回弹性好、能适应混凝土板的胀缩、不溶于水和不渗水、高温不溢出，低温时不脆裂和耐久性好的材料填充；接缝板应选用能适应混凝土面板膨胀收缩、施工时不变形、耐久性良好的材料。 水泥混凝土路面的承重层选用二灰碎石或贫混凝土做为垫层会缓解裂缝的发展。二灰碎石拌和摊铺后有一定孔隙，水稳定性好，有少量的水灌入时它可吸纳，不会形成板底面与二灰碎石界面存水现象，这一部位不存水，唧浆病害就不会发生；15cm贫混凝土做为垫层，即使有水灌入

14、，板底界面缝隙很小，也不会大量存水，且上下层材料都是刚度较高的板体，有少许水也无浆可唧。 为防止板边裂缝，混凝土板纵、横向自由边缘部分增加补强钢筋，边缘钢筋一般选用2根126的钢筋，布置在板的下部，距板底一般为板厚的1/4，并不小于5cm，间距一般10cm，钢筋两端应向上弯起，钢筋保护层不应小于5cm。 为防止水泥混凝土板块的盆状变形，在路面切缝分格时要尽量在4mx5m之间分格，以减轻温度应力对板块的影响破坏。防止板角断裂，进行角隅补强，可选用2根12或14的螺纹钢筋布置在板的上部，距板顶不应小于5cm，距板边一般为10cm。 2、2、1 荷载作用对水泥混凝土的影响一般说由荷载作用而产生裂缝的

15、原因主要是在施工现场，施工方为了方便工程施工，会把刚刚施工好的路面当做下一步施工的运输通道。由于混凝土凝结、养护的时间不足，并未达到设计强度，过早的承受荷载使混凝土路面产生破坏性裂缝。从而影响混凝土路面的使用寿命。其次，混凝土路面在使用过程中，路面内部的微小裂缝受荷载作用后引起裂缝的扩展，随着荷载作用的增加，刚开始在裂缝的局部位置上有微观破损。当荷载作用进一步加大，局部微观破损不断扩大，这时的裂缝已经开始影响到混凝土路面的性能，必须经过修补才可以使用，如果没做补救措施继续使用只会令混凝土路面破坏更加严重。最后，总的说在混凝土路面的施工和使用中，既要考虑到施工阶段对混凝土路面的养护又要考虑到混凝

16、土路面竣工投入使用后对荷载作用的限制。2、2、2 路基不均匀沉降对水泥混凝土的影响影响混凝土路面裂缝产生的原因还有路基的不均匀沉降。造成路基不均匀沉降的原因主要是基础整体刚度差，地基承载力不足和地基强度未达到设计要求，结构地基土质不均匀、松软，或回填土不实或渗水等原因。其主要表现在混凝土路面伸缩缝渗水、路面与牙道结合不密实、地下管道线漏水等原因，都会造成地基不均匀沉降。路基不均匀沉降的裂缝有直线和曲线形，其贯穿混凝土路面厚度，裂缝长度较大，对混凝土路面的使用寿命影响非常大。路基的强度及稳定，直接影响水泥混凝土路面的强度和稳定性。基层平整度差，会导致混凝土路面厚度不均匀。这种厚度不均匀的混凝土面

17、层，在行车荷载及温度应力作用下，会导致路面应力集中。当温度应力超过极限强度时，就会在厚度薄弱处产生裂缝。裂缝宽度往往与沉降量成正比例关系，裂缝宽度受温度变化的影响较小，地基变形稳定后，沉降缝也趋于稳定。主要预防措施：A、对松软土、填土地基在上部结构施工前应进行必要稳定的夯实和加固。B、保证模板有足够的强度和刚度，且支撑牢固，并使地基受力均匀。C、防止混凝土浇筑过程中地基被水浸泡。D、模板拆除时间不要过早，且要注意拆模的先后次序。E、在冻土上搭设模板时要注意采取一定得预防措施。2、2、3 施工工艺对水泥混凝土的影响施工工艺是混凝土路面的裂缝成因的令一个原因。施工单位在施工工程中为了赶工期、减少成

18、本经常会简化施工工艺和步骤。如在混凝土浇筑过程中，一次下料过多、振捣的次数不足、混凝土不均匀等都会影响混凝土路面的质量问题引起路面裂缝。还有培训、优选施工人员奠定质量控制基础工程质量的形成受到所有参加工程项目施工的管理技术干部、操作人员、服务人员共同作用，他们是形成工程质量的主要因素。因此要控制施工质量，就要培训、优选施工人员，提高他们的素质。推行科技进步，全面质量管理，提高质量控制水平施工质量控制，与技术因素息息相关。技术因素除了人员的技术素质外，还包括装备、信息、检验和检测技术等。国家建设部技术政策中指出：“要树立建筑产品观念，各个环节要重视建筑最终产品的质量和功能的改进，通过技术进步，实

19、现产品和施工工艺的更新换代”。这句话阐明了新技术、新工艺和质量的关系。2、2、4 温度对水泥混凝土的影响在混凝土路面施工中，温度的控制对混凝土路面的影响不可小视。在路面面积较大时，受外界温度影响程度会远远高于一般混凝土构件。由温度产生的裂缝一般为表面裂缝和深度裂缝。在混凝土的凝结过程中，混凝土内部温度比较平缓，而混凝土路面和路面边沿与外界接触面积较大，路表面温度主要由外部温度决定。混凝土路面表面在白天接受日晒温度升高到了晚上温度会降低。昼夜的温差很大，产生温度的变化会使混凝土路面产生收缩和膨胀。加之，混凝土初期强度偏低很容易产生裂缝。因此，在混凝土浇筑过程中要特别注意保温。1、温度应力产生裂缝

20、的原因A、混凝土硬化期间水泥放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力。后期在降温过程中，也会在混凝土内部出现拉应力。B、气温的降低也会在混凝土的表面引起很大的拉应力。当这些拉应力超过混凝土的承受荷载的时候就会出现裂缝。C、许的混凝土的内部湿度变化很小或变化较慢，但表面湿度可能变化较大或发生剧烈变化。如养护不到位、时干时湿、表面干缩形变受到内部混凝土的约束，也往往导致裂缝。D、由于原材料不均匀、水灰布稳定，以及运输和浇筑过程中的的离析现象，在同一块混凝土中其抗拉强度又是不均匀的，存在着许多抗拉能力很低，易于出现裂缝的薄弱部位。2、主要预防措施：A、尽量选用低热或中热水泥，如矿渣水泥、粉

21、煤灰水泥等；B、减少水泥用量。C、降低水灰比。D、改善骨料级配，掺加粉煤灰或高效减水剂等来减少水泥用量，降低水化热；E、改善混凝土的搅拌加工工艺，降低混凝土的浇筑温度；F、在混泥土中掺加一定量的具有减水、增塑、缓凝等作用的外加剂，改善混凝土拌合物的流动性、保水性，降低水化热；G、加强混凝土温度的控制。第3章 修补措施探讨裂缝的出现不但会影响结构的整体和刚度，还会引起钢筋的腐蚀、加速混凝土的碳化作用、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力，因此我饿们应根据裂缝的性质具体情况具体分析，及时处理，以保证路面得正常使用。为了预防和减少混凝土路面裂缝主要的措施就是预防为主，防止结合。3、1 预防水泥混凝土

22、路面裂缝的措施 预防性养护室最经济、最有效、对交通影响最小的养护方式。水泥路面预防性养护必须养护必须采取有效措施，才能达到防患于未然。预防混凝土路面裂缝的措施主要有水泥混凝土路面的浇筑、 水泥混凝土路面的养护、水泥混凝土路面的施工以及加强路况巡查和路面检测、及时封水消除隐患、路面灌浆防止板底脱空等。3、1、1 水泥混凝土路面的浇筑在浇筑前施工现场应做好各项的准备工作。浇筑时，浇筑宽度应保证不出现裂缝为前提，不能过度振捣。在混凝土初凝时，使混凝土再次出浆，然后刮平、补浆、收光、表面修补、养护。3、1、2 水泥混凝土路面的养护旧水泥混凝土加铺沥青层修复施工技术 旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工与新

23、建公路沥青路面的施工基本相同，施工中主要环节为: A、处理破碎板：将原路面严重破碎板、严重裂缝、板角断裂等破碎板块挖除，用早强混凝土或早强钢筋混凝土进行修补至与原路面齐平，原路涵洞盖板铺装层出现破碎的也应一并处理。 B、稳定原路面板：对卿泥、脱空的混凝土面板及轻微、中等裂缝的面板进行板底压浆处理，使混凝土面板处于稳定状态。对使用时间较长，原路面基层为石灰土等水稳定性不良结构的路段，为保险起见，可对全部原有的混凝土面板进行压浆处理。 C、 提高原路面防水能力:对所有缩缝、纵缝、裂缝清缝后，用填缝料灌缝。然后在原混凝土路面上加铺土工布隔离层或加铺1.52.5cm 沥青混和料隔离层，不做隔离层的应洒

24、布粘层油，以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。 D、 加铺沥青层：在隔离层(粘层)上加铺沥青混凝土面层一般应分为二层,下面层较厚(一般48cm)，采用热稳定性较好的开级配粗粒式或中粒式沥青碎石或沥青混凝土，上面层较薄(一般厚29cm)，采用防水性能较好的密级配细粒式或中粒式沥青混凝土。原水泥混凝土路面横坡较小时，通过沥青面层调整路面横坡不小于1.596。桥面部分可仅加铺上面层，桥头两端50m 内的下面层应进行调坡。面层原材料技术要求、配合比设计、拌和、摊铺等与常规沥青类路面施工相同。只是碾压时，选择压实机具吨位应考虑沥青层的厚度，防止过振引起沥青混合料二次细粒化。为防止沥青层渗水导

25、致混凝土路面加铺后再次卿泥问题，可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层，方法是在混凝土路面上均匀浇洒一层乳化沥青,洒布量为0.3kg/m2,然后全幅摊铺幅宽1.2m 的玻璃纤维布，纵缝处搭接宽度0.2m,横缝处搭接宽度0.4m，其上再均匀洒布一层乳化沥青及石屑，洒布量分别为0.5kg/m2,0.01m3/m2，碾压成形后再摊铺沥青面层。实验检测表明，此种隔离层透水率为零，对卿泥现象有明显效果。3、1、3 水泥混凝土路面的施工水泥混凝土路面，包括素混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土、钢纤维混凝土和混凝土小块铺砌等面层板和基(垫)层所组成的路面。目前采用最广泛的是就地浇

26、筑的素混凝土路面，简称混凝土路面。其路牙、伸缩缝等应严格按照施工工艺进行施工。 3、1、4 加强路况巡查和路面检测及时发现隐患是预防性养护的关键环节，为此必须经常进行路况巡查，定期进行路面检测。路况巡查的目的是查找渗水通道，重点查找板块裂缝，局部唧泥，中央分隔带和路面积水。路况巡查应详细记录病害类型、位置、范围、程度等，并做好标记。利用雨天调查路面翻浆和排水情况，冬季重点巡查灌缝料状态。挖方路段、病害经常发生路段应作为重点路段加密巡查。每年应在1月和7月定期进行弯沉检测等，利用弯沉检测评定路面承载力，凡是弯沉大于20，或前后检测弯沉增加4以上的路段应视为隐患路段。3、1、5 及时封水消除隐患

27、水石水泥路面病害的诱因，封水是预防性养护的有效方法，主要有三种途径：一是对膨胀和缩缝填缝料老化失效的重新灌缝。方法是清除旧的填缝料，将缝壁清理干净，待其干净干燥后灌入填缝料。二是对中央分隔带填筑透水性小的种植土，尽量减少水分渗入路基，也可以采用水泥混凝土封闭中央分隔带。三是对地下水位高的路段要加深边沟，必要时增设纵向和横向盲沟，保持路面基层干燥。3、2 修补水泥混凝土路面裂缝的措施由于施工条件的限制和各种因素的影响，可能造成预防措施出现问题后产生裂缝。混凝土路面的裂缝是随时间的增加而扩展，其危害性也就会越来越大。这就要求裂缝出现时,尽快找出原因进行处理,以减小裂缝对混凝土路面的破坏。混凝土裂缝

28、的修补措施主要有以下一些方法：表面修补法、填充法、灌浆法等。3、2、1 表面修补法表面修补法是一种简单、常见的修补方法，它主要适用于稳定和对结构承载力没有影响的表面裂缝，以及深进裂缝的处理。通常的处理措施是在表面涂刷油漆沥青等防腐材料，在保护的同时为了防止混凝土受各种作用的影响继续开裂，通常可以采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。3、2、2 填充法 填充法用修补材料直接填充裂缝，一般用来修补较宽的裂缝（大于等于0.3mm），作业简单，费用低，宽度小于0.3mm，深度较浅的裂缝，或是裂缝中有充填物，用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取于V型槽，在槽中嵌填塑性或刚性止水材料

29、，以达到封闭裂缝的目的。3、2、3 灌浆法灌浆法主要适用于对结构整体右影响或有防渗要求的混凝土裂缝的修补，它是利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后与混凝土形成一个整体，从而起到封堵加固的目的。常用的胶结材料有水泥浆、环氧树脂等化学材料。3、3水泥混凝土路面初期前的裂缝处理及方法3、3、1 水泥混凝土路面初期前的裂缝处理可以采用刮刀反复压抹,重新振捣或者换新的材料，拌合、振捣、整平，润湿覆盖养护。这样来消除或减少裂缝。3、3、2 水泥混凝土路面表面裂缝的处理方法对于轻微断裂,裂缝无剥落或轻微剥落，裂缝宽小于3mm的裂缝，可以采用灌入粘结剂方法修补裂缝。对于宽度较大的裂缝，可在裂缝两边各3040mm范围内凿一条深度为裂缝深度的槽，槽内各面保持粗糙。将槽清理干净，先涂刷一层水泥净浆（起膨胀作用），水泥净浆的稠度以涂刷后用手指刮有痕无槽为宜。约15min后，在槽内浇筑比原路面设计标号高一个级别的混凝土。3、3、3 水泥混凝土路面基层以破坏的处理