水泥混凝土路面病害的原因分析及预防措施

水泥混凝土路面病害的原因分析及预防措施

随着我国水泥工业和道路运输的发展，以及道路密度、重量和速度的日益增加，水泥混凝土路面得到了广泛应用。其使用性能在行车和自然因素作用下逐渐出现各类损坏现象,以路面裂缝最为普遍,造成修复困难、开放交通迟缓等缺点。水泥混凝土路面泛指就地浇筑的普通混凝土路面,是指除接缝区和局部范围(边缘和角隅)外不配置钢筋的混凝土路面。下面就水泥混凝土路面病害中的裂缝原因进行分析并针对具体情况提出一些相应的预防和修补措施。1混凝土砌块的常见裂缝和预防措施1.1角父破坏机制混凝土路面板角处,沿与角隅等分线大致相垂直方向产生断裂,在胀缝处特别容易发生,块角到裂缝两端距离小于横边长的一半。原因分析:(1)角隅处于纵横缝交叉处由于水的渗入容易产生唧泥,形成脱空,导致角隅应力增大,产生断裂。(2)基础在行车荷载与水的综合作用下,逐步产生塑性变形累积,使角隅应力逐渐递增,导致断裂。(3)胀缝往往是位于端模板处,拆膜容易损伤,而在下一相邻板浇捣时,由于已浇板块强度有限,极易损伤,造成隐患致使角隅较易断裂。预防措施:(1)选用合适填料,防止接缝渗水,重视接缝养护,使接缝处于良好的防水状态。(2)采用抗冲刷、水稳性好的材料如水泥稳定粒料作基层,可以减少冲刷与塑性变形。(3)为防止水经胀缝渗入基层可在板与基层之间铺两层油毛毡或2cm沥青砂。(4)混凝土路面浇捣时要注意充分捣实,拆膜时防止角隅损伤。(5)胀缝处角隅应采用角隅钢筋补强。1.2混凝土与模板工程不合理水泥混凝土路面表面产生网状、浅而细的发丝裂缝,呈小的多角形花纹,深度5~10mm。原因分析:(1)混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,在炎热和大风天气表面水分蒸发过快,体积急剧收缩导致开裂。(2)混凝土在拌制时水灰比过大,模板与基层过于干燥、吸水性大。(3)混凝土配合比不合理,水泥用量和砂率过大。(4)混凝土表面过度振捣或抹光,使水泥和细骨料过多上浮至表面,导致缩裂。预防措施:(1)水泥混凝土路面浇筑后,及时用潮湿材料覆盖,认真浇水养护,防止强风和暴晒。在炎热夏天应避开高温时段或搭置凉棚施工。(2)配制混凝土时,严格控制水灰比和水泥用量,选择合适的粗集料级配和砂率。(3)浇筑混凝土路面时,要将基层浇水湿透,避免基层吸收混凝土中的水分。(4)干硬性混凝土采用平板振捣器时,要防止过度振捣使砂浆集聚表面,砂浆层厚度应控制在2~5mm内,可不必过度抹光。(5)如混凝土在初凝前出现龟裂,可用抹刀反复压抹或重新振捣的方法消除,再加强湿润覆盖养护;一般对结构强度无影响的可不予处理。1.3长间距胀缝处拱胀混凝土路面在接缝处拱起,少数情况发生在非接缝处,严重时混凝土发生碎裂。原因分析:(1)胀缝设置的传力杆水平、垂直方向偏差大,使板伸胀受阻。(2)长间距胀缝混凝土板在小弯道、陡坡处以及厚度较薄时,易发生纵向失稳,引起拱胀。长间距胀缝处拱胀的发生同施工季节、连续铺筑长度、基层与面板之间的摩阻力等因素有关。(3)胀缝设置数量不够与位置不当。预防措施:(1)填缝料应符合规范要求,严格操作规程,保证应有的胀缝间隙(20~25mm)。(2)传力杆设置要正确定位,水平、垂直向偏差应≤3mm,防止施工过程中移动,传力杆应按设计要求制作,端部要有足够空隙,以利热胀。(3)依据规范选择合适的胀缝数量及位置:在邻近桥梁或其它固定结构物处、与柔性路面相接处、板厚改变处、隧道口、小半径平曲线和凹型竖曲线纵坡变换处,均应设置胀缝。在邻近构造物处的胀缝,应根据施工温度至少设置2条。在其它位置,当板厚大于或等于0.2m并在夏季施工时也可不设胀缝,其它季节施工,一般可每隔200~400m设置一条胀缝。1.4混凝土板体沿着与道路中线大致相垂直的方向产生裂缝,并往往在行车与温度的作用下,逐渐扩展,最终贯穿板厚。原因分析:(1)混凝土路面锯缝不及时,由于温缩和干缩发生断裂。混凝土连续浇筑长度越长,浇筑时气温越高,基层表面越粗糙越易断裂。(2)切缝深度过浅。由于横断面没有明显削弱,应力没有释放,因而会在邻近缩缝处产生新的收缩缝。(3)混凝土路面基层发生不均匀沉陷(如穿越河渠、沟槽、拓宽路段处),导致板底脱空而断裂。(4)混凝土路面板厚度与强度不足,在荷载和温度应力作用下产生强度裂缝。(5)混凝土配合比不合理,水灰比大;材料计量误差大;振捣不均匀,养生不及时等。(6)横缝在纵缝两旁错开,也将导致板产生从横缝延伸出来的裂缝。(7)板的平面尺寸偏大,使温度翘曲应力过大。预防措施:(1)严格掌握混凝土路面的切割时间,一般在抗压强度达到10MPa时即可切割,切割深度一般不小于板厚的1/3,要尽可能及早进行,尤其夏天昼夜温差大,要多注意。(2)连续浇筑长度很长,切割设备不足时,为减少收缩应力的积聚,可先大段切割,再分小段锯。(3)保证基层稳定、无沉陷,在沟槽、河渠回填处、填挖交界处,必须按规范要求做到基层密实、均匀。(4)选用干缩性较小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,严格控制材料用量,保证计量准确(允许有不超过2%的配合比误差),振捣均匀并及时养生。(5)将(多车道)纵横缝一般做成垂直正交,使混凝土板具有90°的角隅。(6)严格执行《工程建设标准强制性条文》规定,纵向缩缝间距(即板宽)不得大于4.5m,横向缩缝间距(即板长)不得超过6m。1.5基地质量与基础结构不稳定顺道路中心线方向出现的裂缝。这种裂缝一经出现,经过一段时间后,会变成贯穿性裂缝。原因分析:(1)路基发生不均匀沉陷,如由于纵向沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、河渠回填沉陷、路基一侧积水、排灌等导致路基基础下沉,板块脱空而产生裂缝。(2)基础不稳定,在行车荷载和水温的作用下,产生塑性变形或者由于基层材料水稳性不良,产生湿软膨胀变形,导致各种形式的开裂,如纵向裂缝。(3)混凝土板厚度与基础强度不足产生的荷载型裂缝。预防措施:(1)对于填方路基,应充分填筑、碾压,保证填土均匀、密实。(2)在新旧路基界面处应设置台阶或格栅处理,保证路基衔接部位的严格压实,防止相对滑动。(3)沟渠地段淤泥必须彻底清除,采取措施保证回填材料有良好的水稳性和压实度,以减少沉降。(4)在上述地段应采用半刚性基层,并适当增加基层厚度;在拓宽路段应加强土基,使其具有略高于旧路的结构强度,并尽可能保证有一定厚度的基层能全幅铺筑;在容易发生沉陷地段,混凝土路面板应铺设钢筋网或改用沥青路面。(5)基层必须稳定,宜优先采用水泥、石灰稳定类基层。2混凝土表面裂缝修补修补前要搞清楚混凝土路面损坏的类型、程度与密度,分析造成损坏的原因及影响因素,采取相应方法,进行有效修补,要尽可能保持原有结构的承载力、整体性和耐久性,防止出现新的损坏,有效延长路面使用寿命。修补方法的选择应从实际出发,在可靠、耐久、满足水泥混凝土路面修补质量的基础上,力求简单易行、经济合理。水泥混凝土路面裂缝分表面裂缝和贯穿裂缝。裂缝的修补方法有扩缝灌浆法、条带罩面法、加筋维修法、压力注浆法、全厚度补块法等。2.1铺设景观混凝土裂缝较窄且无扩展迹象时,可不予处理。对非扩展性、非贯穿性裂缝可用扩缝灌浆法进行修补:沿裂缝用电钻打一排直径不小于20mm的孔,开成带状槽,深度不大于板厚2/3,冲洗残屑待干燥后,在槽内铺设洁净的5~10mm石子,用灌浆材料(如改性环氧树脂、聚氨酯类、丙烯酸树脂等胶粘剂)灌入槽内并整平或用快凝小石子混凝土填补,养护达要求强度后即可通车。2.2适用于穿刺裂缝的修复贯穿性裂缝(俗称断板)使板体的刚度明显削弱,需进行部分厚度或全厚度维修,以恢复混凝土板体的承载力和整体性。2.2.1槽内固定、整平沿纵向裂缝每隔60cm锯缝并铺以人工开凿出50×3cm×1/2板厚与横缝平行的凹槽,彻底冲洗净槽内残屑,用16mm的螺纹钢筋弯折成5+45+5cm的扒筋,每槽放置一根。槽内先填入3cm左右高强砂浆后放入扒筋,再填塞砂浆,捣实、整平,与周边接顺。扒筋四周应有不少于2cm的保护层。湿治养护到期后开放交通。2.2.2网片造林沿横向裂缝两侧平行于缩缝标出距离裂缝至少20㎝矩形施工范围线,沿线锯缝,凿出板厚一半的凹槽,在凹槽内放置一层8mm钢筋网片,或沿裂缝两侧10cm,每隔30~40㎝对称钻孔至板透,并清洗凹槽和孔眼,在孔眼内填入高强度砂浆至密实,用16~22mm的螺纹钢筋弯制成扒筋置入孔内,凹槽周壁涂刷砂浆,最后用与原路面强度相同的快凝混凝土浇筑振实,至路面齐平,湿治养护到要求强度后开放交通。当修补范围涉及原路面接缝,则应按原结构锯出接缝并浇灌填缝料。2.2.3注浆管泵送水泥浆注浆混凝土板由于沉陷、唧泥引起的脱空,采用钻孔压力注浆法来填堵板底空隙以抬高板快使板恢复原位。在脱空部位布置梅花型注浆孔位置,孔径3.5~4.0cm,孔距1.5~2.0m,孔深应穿过路面至基层,钻孔成孔后将膨胀橡胶栓塞装入孔内,连接好注浆管泵送水泥浆。注浆压力一般为0.3~0.5Mpa,采用425号普通水泥,水灰比0.8~1.0,可在水泥浆中加入水泥质量1%~3%的速凝剂起促凝作用,还可加入磨细粉煤灰,变成水泥粉煤灰浆(水泥:粉煤灰:水=1:3:1.5)。泵送过程中要加强压力监视与控制,当发现板块顶升或超过预定的标高时,应停止泵送。直接观察到浆液从一孔流入到另一孔,一孔注满后拔出灌浆栓塞用木塞塞孔,再压注另一孔,等浆液凝固后拔掉木塞抹平塞孔。封闭交通进行养护,并根据强度确定合适的开放交通时间。注浆材料应边拌边用边泵送,及时清除留在板体和周边的浆料,用水冲洗干净不留痕迹。2.2.4混凝土板的施工对于板块严重断裂、裂缝处有严重剥落、板被分割成3块以上、有错台脱空、沉陷或裂块活动的断板,应整块板更换。由于基层强度不足或渗水软化,以及路基不均匀沉降,造成混凝土板断裂成破碎板或严重错台时,应将整块板凿除,在处理好路基以及基层后,重新浇筑新的混凝土板,与临板接缝要按要求进行种筋。对于路基稳定性差,沉降没有完全结束的路段,宜先采用混凝土预制块或条石块换补断板,等沉降稳定后重新浇筑新板快,基层要采用水泥稳定结构层。修补块的缝隙用沥青胶填满,以防渗水破坏。重新浇筑新板宜用快凝水泥,以减少养护期,可提早通车。2.2.5修补混凝土与地面钻孔的安装沿裂缝周边划出与板块纵横缝平行的长距形(板角处为扇形)修补范围,该范围的外周边应是未受损伤的结实的混凝土。周边离裂缝最小距离≥30㎝,板宽≥1m,当附近有接缝,且离周边<1m,应将修补范围延伸至接缝处或边缘处。锯缝全深度凿出混凝土,要防止周边混凝土在施工中发生结构性损伤。在保留板的厚度中央,沿横断面按传力杆设置位置钻孔,保证位置准确,将孔穴彻底清洗,在孔内填塞快凝砂浆并插入传力杆,在传力杆露出端涂刷沥青,浇捣修补混凝土与周边接平、接顺,表面拉毛。当修补范围涉及原有路面的纵横接缝处,应按原结构设置接缝及填缝料。湿治养护,到期后开放交通。对于拱胀