水泥混凝土路面的病害分析与处治

水泥混凝土路面的病害分析与处治对策探讨水泥混凝土路面的病害分析与处治对策探讨摘要：水泥混凝土路面的病害对于行车速度、安全及舒适性具有重要影响。本文分析了水泥混凝土路面的四大类病害：断裂类病害、竖向位移类病害、接缝类病害、表层类病害，对各类病害的类型及轻重程度分级进行了详细讨论，而后探讨了水泥混凝土路面病害的处治对策，并提出了相应的预防建议。关键词：水泥混凝土路面；病害；处治1水泥混凝土路面的病害概述水泥混凝土路面损坏可分为：断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等；竖向位移类主要指沉陷和胀起；接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等；表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。2水泥混凝土路面病害的处治对策2.1裂缝修补水泥混凝土路面裂缝型式多样，处治时要根据具体情况采用相应的技术措施。缝宽不足0.5mm的非扩展性表面裂缝，采用压注灌浆法；局部性裂缝，且缝口较宽时，采取扩缝灌浆法；对贯穿全厚的裂缝，采用条带罩面法。对裂缝宽度大于3mm的裂缝，用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。2.2接缝修补接缝施工时，为保证清缝质量，对杂物充填较多的纵缝，必须用切缝机切割，其它缝也应用铁铲对杂物和老化的填料进行清理，然后用高压气体吹净。对加热型填缝材料，按规定进行熔化，使其具有较好的流动性，加热温度不宜过高、过低，时间不宜过长，以避免材料老化或流动性较差。用黄油枪或扁嘴铁壶沿缝方向均匀浇灌加热后的填缝料至缝填满为止（不宜过高或过低），灌缝深度至少应大于1.5cm。灌缝应在路面干燥及路面板下没有积水时进行，保证填料与缝壁粘接牢固且不被高压水剥离、挤出。根据填缝料性质，做好施工交通控制工作，待填缝料冷却后开放交通（一般需30min），以免其被行车粘掉。坚持周期性养护，根据填料有效使用寿命，对全部构造缝进行全面清缝和普灌，其后每年入冬和雨季之前进行补灌，保证构造缝全部密封。2.3局部修补对出现错台的板块，先采用压浆调整，恢复平顺，调整后仍有高差，且错台量小于10mm，可用建筑磨平机打磨掉高出的部分或人工凿除高出部分，凿除（打磨）宽度一般为10~30cm。错台量大于10mm的，在低的一侧用沥青砂或细粒式沥青碎石衬平，衬补长度按高差的1~2%，也可用聚合物水泥砂浆薄层修补。修补前应用钢丝刷将原路面清理干净。大面积麻面、露骨、平整度差等结构性病害，常采用沥青混凝土罩面处理，处理厚度应大于2.5cm，罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理。一般的麻面可不作处理，只对露骨严重部分作整段处理，可用聚合物砂浆作薄层处理。2.4破碎板块修补采取换板方式处理水泥混凝土路面严重破碎板，即挖除整块破碎板，然后浇筑水泥混凝土，板厚与原面板厚度一致，但一般不宜小于24cm，否则可采用钢筋混凝土进行修复。板角断裂等破损采用局部修补方式，即对板角断裂的部分渐除成正方形或矩形，在原板壁上加装传力杆后，在凿除位置浇筑混凝土。其具体工艺流程为：板块破碎、凿除一＞基底清理一＞补设拉杆、传力杆一＞混凝土拌和及运输一＞钢筋网制作一＞混凝土浇筑一＞接缝设置一＞养生。2.5脱空板块处治技术路面使用期间出现的裂缝、破碎板儿乎都与板底脱空有关。即使一些当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块，其板底仍可能存在脱空，这种病害较隐蔽，但其危害性却非常之大［2］。在路面修复中，若脱空板不处理，即使加铺层达到20cm以上，也无法防止反射裂缝的出现。板底脱空可使用钻孔压浆法处理，此法是借鉴后张法预应力构件的孔道压浆原理，在混凝土面板底部有脱空处钻孔，通过孔洞利用高强压力将流质材料压入脱空空隙，流质材料凝固后产生一定的强度，对面板产生均匀承托的作用，进而达到稳固板块的目的。2.6xx沥青层加铺沥青层是旧水泥混凝土路面有效的补强措施之一，不仅提高了路面的承载能力，消除了原有接缝处易产生卿泥、断裂、脱空等多种病害的不利影响，同时也提高了路面平整度和抗滑能力，改善了路面使用性能，提高了路面服务水平，目前在城市道路水泥混凝土路面维修工程中逐渐推广应用［3］。旧水泥混凝土路面沥青加铺层的施工主要环节为：⑴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。⑵稳定原路面板：对唧泥、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。⑶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1.5~2.5cm沥青混和料隔离层，不做隔离层的应洒布粘层油，以减少路表水下渗并提高加铺层与原路面的结合能力。⑷xx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4~8cm），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2~4cm），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xx不小于1.5%。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致混凝土路面加铺后再次唧泥问题，可在旧板与沥青层间铺筑玻璃纤维布隔离层。3水泥混凝土路面病害预防的建议水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法，对水泥混凝土路面病害，更多的应当以建立预防为主的思想，尽量在设计和施工中予以避免减少，本文在此提出以下几点建议：⑴严格路基特别是基层参数的选取，如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等，确保施工值与设计值一致，并且设计取值与现场客观实际相符，因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作，而不能仅按规范选取［4］；⑵加强路基施工管理，对填方路基，确保分层回填，分层碾压，并强化施工单位自检和监理检查工作，一要保证达到要求的压实度，并要求压实均匀，特别是路肩部位及车道与路肩交接部位，此处极易产生纵向错台；对半填半挖路基，特别注意挖、填结合部位的碾压；⑶对用作路基的土，应加强土质的鉴别和性能测试，对膨胀土，注意区分其类别，对强膨胀土，必须置换，对中、弱膨胀土，采用适当的方法对土质进行改良，基坡较大时，采用适当的设施来加强土坡稳定性，从而保证路面不破坏；⑷加强路面材料研究，选择适宜的材料及配比，对特殊路段，也可适量采用成本较高的新型路面材料，如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等，初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用；⑸加强路面施工管理，采用规范化、程序化的施工和养生方法，适时切缝，掌握适合的操作时机，并根据气温变化的不同情况做不同的处理.混凝土路面起粉起砂的原因分析与控制措施［内容提要］通过混凝土路面、地面等一起粉层的对比的检验，分析了造成混凝土表面一起粉一起砂的原因，并从混凝土强度、水泥、砂石等原材料、混凝土配合比设计及施工养护等角度提出了预防或减少混凝土表面一起粉一起皮或一露砂的技术措施。路面、地面、楼面等混凝土工程要求其平整、美观、耐磨，而且不起灰、不跑砂。但实际上许多地面工程常会出现表面一起粉、一起皮或一露砂等现象。虽然混凝土表面的一起粉、一起皮或一露砂并不影响其抗压强度等级，但会影响混凝土路面、地坪或楼面的美观性、耐磨性、抗渗性等。引起用户投诉，施工单位和水泥企业互相扯皮，对工程交付有较大影响。一混凝土一起粉面层的取样检验某地混凝土路面工程，采用C35强度等级的商品混凝土，其中有部分路面用的是不掺粉煤灰（纯水泥混凝土）的商品混凝土，另一部分路面用的是掺有10%粉煤灰的商品混凝土。水泥用同一厂家生产的同一品种水泥。竣工后发现，未掺粉煤灰的混凝土路面没有一起粉现象，掺粉煤灰的混凝土路面一段出现了一起粉和一露砂现象，一段没有出现了一起粉和一露砂现象。经工程质检部门抽芯检测结果表明，所有混凝土的抗压、抗折强度均达到了设计要求。施工部门认为：拌制混凝土时掺入的粉煤灰或水泥厂家磨制水泥时掺入的混合材等水硬性较差的材料是导致路面一起粉的主要原因，认为这部分材料密度较小，易富集于新拌混凝土表面，从而导致混凝土表面硬度大幅度下降，造成一起粉、一起皮和一起砂。供应商则认为：混凝土表面一起粉主要是施工过程振捣过度或施工后养护不当造成的，与混凝土掺加材料本身或水泥等是否掺有粉煤灰无关。为此某研究单位对混凝土路面起粉层、未起粉的不掺粉煤灰的混凝土路面面层和不掺粉煤灰的混凝土路面基层灰浆进行了现场取样，即：试样A:不掺粉煤灰的混凝土路面表层灰浆；试样B:掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆；试样C:不掺粉煤灰的混凝土路面基层灰浆。对上述样品的化学结合水和酸不溶物中的SiO2、AL2O3含量进行了检测。众所周知：砂的主要化学成分是SiO2，粉煤灰及粘土质物质的主要化学成分是SiO2与AL2O3。样品的酸不溶物的SiO2和AL2O3的分析结果表明，试样A与试样B的AL2O3含量相近，且小于试样C。这说明掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆中没有大量的粉煤灰，即混凝土路面表层起粉层灰浆中没有粉煤灰聚集现象。可见一起粉主要原因不是粉煤灰在混凝土表面富集。根据水泥的水化程度与化学结合水含量的关系，测定样品中化学结合水与CaO的含量，对比单位CaO所带有的化学结合水的多少，即可比较相对水化程度的高低。从化学结合水含量检验结果看，试样A、B的水化程度均高于试样C，即两面层样品的水化程度均高于基层样品。其中掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆一一试样B的单位CaO带有的化学结合水高达0.73，是纯水泥路面基层混凝土样品C的2.49倍，比不一起粉的纯水泥路面表层样品A高出56.53%。这说明混凝土表层水泥颗粒的水化程度比混凝土内部的颗粒的水化程度要大，其中以掺粉煤灰的混凝土路面表层起粉层灰浆为最大。试验分析结论：从试样的SiO2、AL2O3和化学结合水含量检测结果表明,一起粉主要原因不是粉煤灰在混凝土表面富集。一起粉主要原因是在施工过程中混凝土泌水，造成表层水灰比过大，水泥水化较充分所致。虽然水泥具有较高的水化程度和较大的水化空间，但水化产物搭接松散、强度较低才是表面一起粉的真正原因。类似于路面一起粉一起皮和一起砂的现象还常见于大面积的楼面、停车场、仓库地面等薄壁混凝土等工程，对这类问题的多次现场分析及取样分析结果均表明，一起粉的主要原因不是粉煤灰或其它混合材或掺合料的在面层的聚集，而是混凝土泌水造成混凝土表层结构疏松、强度偏低。二混凝土面层一起粉一起砂的原因分析混凝土面层的一起粉一起砂除由于泌水引起外，也有可能养护时间不足或过分失水的原因引起。规范规定除硅酸盐水泥、普通水泥养护时间不少于7天外；其他的矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥时，不少于14天；掺粉煤灰的混凝土养护时间不少于14天，如养护时间不够，则在太阳暴晒或干燥空气中造成水分大量蒸发，表面水分的蒸发大于混凝土的泌水速度，将导致表层水分大量挥发，水泥会减缓甚至停止水化，表层水泥得不到充分的水化，面层就无法达到设计强度，建立不起足够的表面强度进而发生起粉或起砂等质量问题。从众多起案例分析来看，因泌水而导致混凝土表面一起粉的情况居绝大多数。新拌混凝土是由颗粒大小不同、密度不同的水泥颗粒、砂、石等多种固体和水等组成的混合料，混凝土浇筑后在凝结以前，新浇混凝土内悬浮的固体粒子在重力作用下下沉，当混凝土保水能力不足时，新浇筑的混凝土表面会出现一层水，这种现象叫做泌水。在水泥等的凝结过程中，密度大的粒子要沉降，密度小的水往上析出，因而产生了固体粒子与水的分离。即新拌混凝土的泌水和离析一样，是不可避免地的一种趋势。只可减缓，但不能消除。影响混凝土泌水的因素主要有混凝土的配合比、组成材料、施工与养护等几方面。（一）配制混凝土时水灰比过大路面混凝土规范规定其水灰比应小于0.5，而且要求混凝土单位用水量为150--170kg/m3。水灰比的大小直接影响水泥石浆体的强度。水灰比过大时，混凝土中多余的游离水分的蒸发，在水泥浆面层产生过多毛细孔，降低了密实性，降低了混凝土面层的强度，地面容易起粉起砂。另外，表面水分过多，混凝土面层抹压修光时间延长，甚至有可能超过水泥的终凝时间，造成施工地面质量无法保证。混凝土中的水除了与水泥发生水化作用外，是为了满足混凝土施工的要求.有部分施工单位为了赶进度或施工方便，将混凝土坍落度尽量放大，最好是自动摊平。甚至擅自加水放大坍落度，结果造成混凝土表面大量泌水。如某停车场地面工程，因混凝土坍落度大、表面泌水严重，造成地面大面积起砂。混凝土的水灰比越大，水泥凝结硬化的时间越长，自由水越多，水与水泥分离的时间越长，混凝土越容易泌水；泌水越严重，表层混凝土的水灰比越大。（二）混凝土的组成材料1砂石集料含泥量：含泥较多时，会严重影响水泥的早期水化，粘土中的粘土粒会包裹水泥颗粒，延缓及阻碍水泥的水化及混凝土的凝结，从而加剧了混凝土的泌水。2不宜使用细砂：砂的细度模数越大，砂越粗，越易造成混凝土泌水，尤其是0.315mm以下及2.5mm以上的颗粒含量对泌水影响较大。细颗粒越少、粗颗粒越多，混凝土越易泌水。规范要求不宜使用细砂，这不仅是因为细砂的强度低、需水量大、干缩性大，也容易造成地面开裂；也因为细砂引起保水性差，不利于地面修光；与水泥的粘结性能差，降低砂浆的强度。所以混凝土路面或地面一旦使用细砂，地面起砂的可能性很大。如某篮球场的混凝土工程，混凝土地面施工中因为砂紧张，使用了细度模数为1.8—2.0的细砂，结果造成了大面积一起粉一起砂的质量问题。3矿物掺合料的的掺量和品质掺合料颗粒分布同样也影响着混凝土的泌水性能，若矿物掺合料的细颗粒含量少、粗颗粒含量多，则易造成混凝土的泌水。如用细磨矿渣作掺合料，因配合比中水泥用量减少，矿渣的水化速度较慢，且矿渣玻璃体保水性能较差，往往会加大混凝土的泌水量；粉煤灰过粗，微细集料效应减弱，也会使混凝土泌水量增大。粉煤灰在道路混凝土中的应用，国内外已有大量工程实例。试验结果表明:C35道路混凝土中掺入45kg/m3粉煤灰时，混凝土的综合性能最佳，此时粉煤灰掺量为胶材量的12.0%。为此推荐粉煤灰掺量为水泥用量的8%-20%。特别是使用普通硅酸盐水泥时，粉煤灰掺量不能太大，否则早期强度低，如养护不充分，混凝土得不到充分水化，易一起粉和耐磨性降低。粉煤灰的品质也是重要的影响因素，规范规定III级粉煤灰不能用于钢筋混凝土和C30以上路面混凝土。但目前国内的粉煤灰除经过处理的I级灰能保证品质外，II级灰质量很难保证，基本上是统灰，其活性指数达不到要求，许多粉煤灰如同砂、石粉的功能一样，仅仅是改善混凝土和易性，对混凝土路面的性能有害而无利。另外，如直接使用湿排成团粉煤灰或受潮粉煤灰时，因搅拌不开或不均匀，从而引起一起皮、空鼓等质量问题。4水泥的品种和特性水泥作为混凝土中最重要的胶凝材料，与混凝土的泌水性能密切相关。水泥的凝结时间、细度、比表面积与颗粒分布都会影响混凝土的泌水性能。水泥的凝结时间越长，所配制的混凝土凝结时间越长，且凝结时间的延长幅度比水泥净浆成倍地增长，在混凝土静置、凝结硬化之前，水泥颗粒沉降的时间越长，混凝土越易泌水；水泥的细度越粗、比表面积越小、颗粒分布中细颗粒(<5um)含量越少，早期水泥水化量越少，较少的水化产物不足以封堵混凝土中的毛细孔，致使内部水分容易自下而上运动，混凝土泌水越严重。有些立窑企业使用萤石矿化剂，由于控制不好,致使熟料的凝结时间大幅度延缓；有的由于水泥粉磨时，控制细度较粗，比表面积较小，造成凝结时间过长；水泥的凝结时间过长均易导致混凝土泌水最终引起混凝土面层一起粉一起砂。有些粉磨设备磨制的水泥，尤其是带有高效选粉机的系统磨制的水泥，虽然比表面积较大，细度较细，但由于选粉效率很高，水泥中细颗粒中小于3微米的含量少，也容易造成混凝土表面泌水和起粉等问题。5混凝土外加剂品种和掺量：掺量过多或者缓凝组分掺量过多，会造成新拌混凝土的大量泌水和离析，大量的自由水泌出混凝土表面，影响水泥的凝结硬化，混凝土保水性能下降，导致严重泌水。（三）施工原因混凝土工程，不仅了提高混凝土的质量，改善了环境，而且提高施工效率。但由于一些单位在施工中不注重施工与养护，出了质量问题将责任推向水泥生产企业，由此引起一些意想不到的质量纠纷。因施工引起的原因归纳起来有以下几个方面：1局部xx混凝土振捣的目的是使其密实，并便于收浆、抹面。因此不管哪种振捣设备，只要不漏振，以混凝土表面平整、基本不再冒泡、表面出现浮浆即可。但有的施工人员不按规范施工，振动到一个位置不移动，而且振捣充分也不关闭，造成局部过振，造成过分离析或泌水，引起局部起皮、起砂。2非正常的淋水、洒水在浇筑地面混凝土之前，淋湿模板时应避免使地面基础积水，如有积水，会使浇注地混凝土水灰比过大，经过振捣，过多地水会泌出表面；有的施工人员为便于收光、抹面，在混凝土面层随意洒很多水，致使混凝土面层水灰比增大，强度严重降低而出现起皮、起砂现象。3不适宜的压平xx时间修光过早，混凝土表面会析出水，影响表层砂浆强度；修光过早，有时会由于修光阻断泌水通道，在修光压实层下形成泌水层，造成修光层脱落（即起壳）。修光时间过迟，则会扰动或损伤水泥凝胶体的凝结结构，影响强度的增长，造成面层强度过低，也会产生起粉或起砂现象。4其它因素当混凝土表层的水泥尚未硬化就洒水养护或表面受到雨水的冲刷时，亦会造成混凝土表面的水灰比增大。混凝土施工中，如下雨时未覆盖，随意撒水泥粉处理等等，也是经常碰到的问题。一些施工单位在下小雨时，没有覆盖措施，一旦表面露砂，就撒水泥粉处理，结果工程完工后，用不了多久地面就起皮或起砂。三混凝土路面、地面起灰或起砂的预防措施（一）足够的混凝土强度等级混凝土耐磨性与强度成正比关系。根据城市道路工程的有关规范，用于普通路面混凝土的单位水泥用量不应少于300kg/m3,水灰比不应大于0.5。根据碎石混凝土的抗压强度计算公式：C=0.46XCISOX（C/W-O.52）式中：C——混凝土试件抗压强度，Mpa；CISO——水泥实际抗压强度，假定为35.0；45.OMPa；C/W——混凝土灰水比，为1/0.5=2；即普通路面混凝土强度分别为：C=0.46X35.0X（2-0.52）=23.82MPa。C=0.46X45.0X（2-0.52）=30.64MPa。因此，正常情况下，普通路面采用32.5级或42.5级的水泥，其混凝土强度应达到C23.8或C30才具备足够的抗磨性能。但是有的施工单位一味地降低工程成本，盲目降低混凝土标号，把很多有特殊抗磨性要求（如有叉车经过的仓库、停车场、球场等）的道路、地面的混凝土强度降到C20，甚至C15,严重降低了混凝土的抗磨性能。（二）要有合理的配合比设计在进行配合比设计时，首先要保证水泥用量、水灰比、粉煤灰掺量、砂率等技术指标满足规范要求，不能随意增大或减小。外加剂掺量不能过量，否则容易造成泌水。（三）原材料质量控制尽量不用细砂，否则应增加水泥用量，以提高粘结性能；不能使用受潮的粉煤灰或水泥，因为受潮的水泥或粉煤灰往往因结团，活性降低，不易搅拌均匀，胶结性能差，造成其强度、硬度和耐磨性都显著降低。（四）坍落度的控制在施工允许的范围内，坍落度应尽可能地小，这样才能做到降低水灰比，减少泌水。（五）施工单位应注意1不随意往混凝土搅拌车内加水，施工路基不能有积水，更不可过量洒水做面层。防止增大水灰比而影响路面强度和耐磨性。2不漏振不过振，抹面应及时；出现泌水时不能简单采用撒干水泥粉的抹面处理方法。3终饰后的混凝土表面不能雨淋，在混凝土终凝后应立即采取覆盖措施（比如：草袋、麻袋、塑料薄膜等）；每天均匀洒水养护，始终保持混凝土处于潮湿状态，直至养护期满。4施工后要注意及时养护，既要防止混凝土表面硬化之前被雨水冲刷造成混凝土表面水灰比过大，又要防止混凝土中的水分在表层建立起强度之前散失。尤其是掺