机场水泥混凝土道面接缝破坏的分析与修复

机场水泥混凝土道面接缝破坏的分析与修复

缝合破坏是机场道路破坏的主要形式之一。根据中国南方近20个机场道路破坏类型的研究统计，这些机场不同程度上存在着裂缝破坏、裂缝断裂、填充材料损坏、错台和磨损海滩。其中，接缝剂损坏超过40%的机场占27%。调查机场的成本占37%。本文从设计、施工、管理维护等方面分析接缝产生破坏的机理,并从施工的角度分析了引起接缝破坏的敏感因素及对应处理措施。1连接破坏的形式和主要原因1.1缝合误差接缝碎裂包括纵缝碎裂和横缝挤碎两种类型。(1)道面面实地处理面为应面干上的出现,槽纵向接缝碎裂是机场道面的主要损坏类型之一,并且损坏多与未设拉杆的企口接缝有关。损坏的内部形态大多为企口缝槽口上部的断面掉块,并且断裂面较为整齐,从槽口上沿内角点起斜向至道面表面的裂缝与道面本身的接缝一起形成一楔形掉块。企口缝接缝碎裂的主要原因是企口缝在接缝张开的情况下,槽口上侧的内角点受较大剪应力和拉应力的综合作用,从而造成该部位形成很大的斜向主拉应力,在此主拉应力作用下的疲劳寿命远比道面的其他部位低,应力集中程度严重,使接缝在机轮荷载作用下易产生破坏。(2)在横向裂缝或接缝处横缝挤碎是由于温度的升高而道面板没有足够的空间膨胀(如未设胀缝),在横向裂缝或接缝处发生,也可能发生在与建筑物的连接处和排水口处。当挤压应力超过混凝土的抗剪强度时,混凝土面板即发生剪切挤碎。1.2混凝土板抗压强度的影响拱胀是混凝土面板在受热膨胀而受阻时,某一接缝两侧的面板突然向上拱起的现象。拱起现象主要发生在胀缝设置处,产生的原因有:(1)由于水泥混凝土的温度胀缩系数较大,面板收缩时缝隙张开,而且填缝料失效后,胀缝被堵死,使板在膨胀时产生较大的热压应力,当压应力未超过混凝土板的抗压强度时,胀缝两侧的板块向上拱起。(2)施工中胀缝板安装不当,造成胀缝无充足伸缩距离,或使用了膨胀性较大的石料(如混凝土岩)做粗集料,也会引发此病害。1.3胀缝板设置出现倾斜,造成板板与嵌缝不均匀。根据《第二缝板》错台是接缝两侧面板出现竖向相对位移的现象。造成接缝错台的主要原因为:①当地面水通过接缝渗入到基础使其软化,导致横缝位置错台的发生;②胀缝板设置时发生倾斜,造成板与嵌缝料未对齐,在伸胀挤压过程中上下错开;③基层施工不均匀,基层承载力分布不均匀,也可由于不均匀沉降造成一定程度的错台;④接缝传荷能力下降,传力杆周围混凝土被挤碎破坏,传力杆与周围混凝土形成空隙,在机轮荷载作用下相邻板在接缝处出现挠度差。1.4横向开裂试验唧泥是飞机轮载行经接缝时,由缝内喷溅出稀泥浆的现象。唧泥的出现,使面板边缘部分失去支撑,因而往往会在离接缝1.5～1.8m以内导致道面板横向开裂。产生接缝唧泥的主要原因为:基层强度不足,耐冲刷能力差,在轮载的频繁作用下,强度低、稳定性差的基层由于塑性变形累积而与水泥混凝土面板脱空,当填缝料老化、粘结力下降而丧失防水功能时,地面水经接缝下渗而积累在脱空的空隙内,在轮载作用下,空隙内的积水变成有压水而快速流动,侵蚀冲刷基层而形成泥浆,并沿接缝缝隙喷溅出来,产生唧泥。1.5混凝土的滑动掉边掉角是接缝边角出现小块混凝土剥落的现象。剥落的深度较浅,通常发生在道面表面5cm深度的范围内,并伴有一些混凝土小碎片松动或散失。导致接缝掉边掉角的原因有模板侧边砂浆层过厚、拆模时引起的边角损伤、锯缝时引起的混凝土损伤等施工缺陷,以及道面使用中有不可压缩硬物嵌入接缝而阻碍混凝土板的自由膨胀而引起的挤碎。1.6角堂断裂裂缝由于板角处承受重载、基础支撑强度不足或者翘曲应力的影响,在角隅处产生的裂缝从板角到裂缝两端的距离小于板边长的一半(否则为斜向裂缝)时称为角隅断裂。角隅断裂的裂缝贯穿整个板厚,造成道面板的承载能力显著下降。形成原因:①角隅处的基层由于受到两个方向的地表水渗透和浸蚀,基层承载力降低或板下形成空隙,面板将产生过大的挠度和弯曲应力,导致面板损坏;②面板的翘曲将导致混凝土板与基层部分脱离,如在角隅位置有轮载作用,将产生较大的弯曲应力而导致角隅断裂。1.7板角剥削阶段板角剥落是在距离板角0.6m以内的混凝土开裂或剥落的现象。板角剥落与角隅断裂的主要区别是剥落的裂缝通常是斜交于接缝,而角隅断裂的裂缝则垂直贯穿整个板厚。板角剥落的裂片被裂缝分开,并有一些混凝土小碎片松动或散失。板角剥落的原因与接缝剥落相似。1.8填缝料表面特征填缝料脱落缺失是指填缝料在环境和荷载因素的作用下,失去封堵的作用,使得砂土、碎石等杂物能够进入缝内或雨水能通过接缝渗入道面结构。杂物进入接缝会阻止混凝土板自由伸胀,引起翘曲、胀裂或剥落;雨水渗入道面结构会降低基础的承载能力。填缝料损坏的主要特征有以下几类:①填缝料脆裂;②填缝料挤出;③缝内长草;④填缝料老化(氧化作用);⑤填缝料与板边脱离;⑥填缝料不足或缺失。2组合破坏的敏感因素和预防和控制2.1施工要素混凝土道面整个施工流程的各项施工工艺留下的质量缺陷或潜在损伤,均有可能引起接缝病害。(1)填仓混凝土板倒边①模板本身翘曲变形,导致混凝土道面板边缘的直线性不符合要求,在浇筑填仓混凝土前对独立仓进行削边处理时未切够深度,形成一个台阶而造成填仓混凝土板掉边;②模板支撑不牢固,振捣时模板下沉、松动、位移或变形。在校模时,由于橇模板,使混凝土造成内伤,尤其是校模太晚超过了混凝土终凝时间,内伤更严重;③模板拼接或堵缝不严而漏浆,边角混凝土不密实,造成蜂窝麻面,混凝土强度降低,容易掉边掉角。(2)混凝土增强和振捣不实①边角处未按规定扣锹,使边角处粗骨料过分集中。灰浆少、和易性差,边角混凝土强度降低;②边角处的虚高未控制好,振捣后出现低洼缺料,补料后混凝土强度降低;③边角处插入振捣方法不当,拔出振捣棒的速度太快,使混凝土出现孔洞不密实;振捣棒碰撞模板或振捣时间过长,发生过振,造成边角处混合料离析,模板底部跑浆;或振捣时间过短、漏振等,均可导致边角混凝土强度明显降低。(3)胀缝板长度①胀缝板事先未用沥青作防腐处理,当埋入混凝土后遇水膨胀,形成一种张力造成内伤;②胀缝板长度不够,胀缝不到头,混凝土热胀冷缩时,将边角拉掉或损坏;③胀缝下得过低,分缝不直不清造成不规则掉边;堵头胀缝板的牵制钉钉得过高,拆模时钉子掰掉边角。(4)易发现坏边缘①混凝土板尚未达到一定强度,过早拆模,容易碰坏边角;②模板底部的障碍物(模板卡子、支撑等)还未清除干净,就采取硬橇、硬砸等不正确方法进行拆模,导致混凝土板边角留下暗伤。(5)现配混凝土拉拔①切缝时间过早,容易打掉边角;②切缝的操作要领未掌握好也有掉边现象;③切缝不到头,混凝土在热胀冷缩时也能顶坏或拉掉边角;④已成缝直线性差,为取直切缝形成双缝而引起掉边。(6)填仓混凝土板侧壁混凝土板拆模后,边角处的养生往往得不到保证。①模板拆除后,混凝土板侧壁要等晾干后才能涂刷沥青,而沥青未干前,不能覆盖,此时混凝土板侧壁,特别是侧壁上部3cm不刷沥青处暴露在外;②铺筑填仓混凝土板时,该部位侧壁与板边需暴露较长时间。因此,板边暴露时间较长,难以得到相应湿度的养护,从而导致边角混凝土早期失水使混凝土强度降低。(7)混凝土膨胀情况①切缝后未及时用草绳塞缝,如缝中掉进石子,当混凝土因温度升高引起膨胀时,石子将混凝土边角挤坏;②在浇筑填仓混凝土时,施工工具和车辆等碰坏边角;③有机械、车辆在混凝土道面上行驶压坏边角。2.2结合废物预防和控制2.2.1锚点缝的施工控制缝的设计(1)严格控制模板加工制作的质量。凡裂缝较大或拼接不严的模板,须经修整后方可使用,否则极易造成混凝土板边的不密实。拆下的模板要及时维修,使其保持湿润状态,防止风吹日晒、干燥变形而开裂。(2)对混凝土板边的振捣,特别是填仓混凝土板边与堵头的混凝土板边,要严格旁站检查。(3)设置传力杆就位时,最好在混凝土浇筑前,先用预制的支架使传力杆就位,并确保一端真正“自由”。(4)胀缝板的安设:①要将胀缝板两侧(堵头胀缝板为一侧)的混凝土抹压密实;②胀缝板的长度一定要和混凝土板的宽度相同;③凡低于混凝土板面的胀缝板必须清除板顶面的砂浆,使其外露,胀缝板两侧的混凝土板边,用“L”形角抹压成圆弧形;④堵头胀缝板牵制钉的位置,距混凝土板面≥3cm。(5)施工控制缝的设置:当压缝刀压出凹槽,安放钢锯条时,要将锯条两侧的混凝土抹压密实,取出锯条宜早不宜晚,以防混凝土收浆后取出困难或造成暗伤。每次取出钢锯条后,要及时清除锯条上的沾浆,并刷油润滑。在锯条取出的位置,沿靠尺用钢抹准确地划出一条印迹,便于切缝,并防止混凝土板在切缝前收缩而产生不规则裂缝。(6)切缝:切缝要在混凝土达到一定强度后进行,以不打边为原则,宜迟不宜早。晚切虽要多费些刀片,但不至于打掉混凝土板边角。切缝打掉的边角,一般比较小,很难修补,即使修补了,也不会坚固耐久。对于纵缝,有时因模板弯曲变形不直,或局部超出规定范围,这样在切缝时,不要强求取直,以免形成双缝。切成双缝,极易掉边、掉角,形成质量问题,影响飞行安全。(7)接缝填封材料应具有粘结力强、弹性好、耐水、抗老化等优良性能。(8)接缝的清洗和表面处理要做好。接缝壁上粘附水泥浆,有灰尘或潮湿,即使性能好的密封材料也难以粘结牢固。接缝壁粗糙有利于提高粘结强度,混凝土强度低时切割的缝壁具有较粗糙的表面;强度较高时,切缝表面较光滑。因此,接缝的引导槽和密封槽最好能采用不等厚特制锯片一次切出。(9)灌注密封材料前,最好采用带有吹扫清缝功能的清缝机,先进行吹尘清缝,彻底清除接缝中杂物,然后用带有自动控温装置的嵌缝机灌缝。若用人工灌缝,需先用空压机吹净缝中的粉尘,几次注满,最后修整缝口。2.2.2土板及邻板的覆盖和养护水泥混凝土道面施工完毕后要及时养护,发现病害及时处理,保证较好路况,养护部分及时填嵌缝料,防止硬物进入缝中。出现错台、唧泥现象可采用高压旋喷法注入新的加固材料(如水泥浆、细料土、粉煤灰石膏等组成的材料),防止病害进一步发展,如出现接缝边缘破损,可视情况适当扩大填缝宽度,一般不超过3cm,重新填入新材料。(1)混凝土板拆模后,板边及侧壁应及时采用湿麻袋(或草袋)严密覆盖,以保持养护温度,侧壁涂刷沥青或铺筑填仓混凝土时,应边揭麻袋(涂刷沥青时,上部3cm不得揭开)边晾干边涂刷,或边铺混凝土,麻袋不要揭得过早、距离过长,或两侧邻板表面揭得过宽。当沥青基本不沾养护材料时,应立即覆盖,并洒水湿润。在铺筑填仓混凝土板过程中,被揭开外露的邻板表面,应及时洒水养护。(2)对接缝密封材料应加强养护,接缝中的密封料流失或老化,应及时补充或更换,以保持良好的弹性和防水功能。在不同季节及时填充或铲除多余的填缝料,保持接缝完好,表面平顺。当气温下降接缝扩大有空隙时,宜选择在当地气温最低时灌缝填隙。当气温上升填缝料挤出缝外时,应将挤出的填缝料铲除,并防止泥、砂土挤压进接缝内,影响板的正常伸缩,保证缝隙能伸缩自如且不渗水。填缝料宜2～3年更换一次。(3)水泥板成品保护:水泥混凝土道面板现场浇注结束后,若成品保护不当,很容易造成现浇水泥板掉边掉角现象。因此,要广泛宣传教育和加强现场管理。开放交通前,凡机械、车辆有可能驶入混凝土道面的地方,均应设立标志,最好能设专人看管,禁止通行。3混凝土振捣统一某大型机场第二跑道水泥混凝土道面施工中,通过对各种接缝病害成因机理进行认真剖析,采取科学、可靠的预控措施,尤其注重模板边角混凝土振捣、拆模、切缝等施工工艺。(1)混凝土振捣统一采用自行式高频排式振捣器振实,对靠近模板、钢筋、灯坑、传力杆、拉杆等处,采用插入式振动棒补振,确保每个部位混凝土均匀密实。(2