水泥混凝土路面常见病害与防治论文
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【摘要】水泥混凝土路面常见病害的出现影响了汽车行驶的舒适度和公路的使用寿命，需做好预防措施，减少病害的发生。本文分析了水泥混凝土路面常见病害的成因，并探讨了相应的预防措施。
【关键词】原材料;裂缝;振捣
一、水泥混凝土路面常见病害
水泥混凝土路面的病害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。下面对几种常见病害的成因进行分析。
(一)裂缝
在水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析实际是粗骨料从混合料中分出，集中颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水。表面泌水的结果使水泥混凝土路面表面含水量增加，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面内，水面形成凹面。
由于表面凹面较凸面所受压力大，同时固体颗粒问产生毛细管张力，促使颗粒凝集，当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝。裂缝的发生时间大抵与泌水时间相对应，在混凝土浇筑后数小时混凝土表面将普遍出现细微的、各方向均存在的裂缝。
(二)错台
由于基层或路基体压实不均匀，致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降，导致相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差。
(三)拱起和沉陷
胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张导致横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显抬高;填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉，两侧的混凝土路面板板体发生明显下沉。
(四)板底脱空
板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的基层细料被渗入并滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部范围脱空。公路排水系统不完善如路面横坡设置不当或路基排水不畅时，路基、路面被水浸泡时会使路面产生唧泥现象，进面出现板底脱空;另外由于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不均匀沉降同样会导致底板出现脱空。
(五)锯齿型啃边
仔细观察浇筑混凝土路面面板使用的钢模可以发现，钢模板在重复使用后，表面由于锈蚀和沾在模板上的混凝土无法清除干净而变成凹凸状，模板顶边则形成不规则的锯齿状，用这种模板浇筑的混凝土面板板顶边自然也就成了锯齿状。根据力学应力集中原理，锯齿状板边的齿形混凝土在重载、超载车的多次作用下是很容易被破坏的，这也就是形成锯齿型啃边的原因。
二、水泥混凝土路面常见病害的防治
(一)原材料的选择
建好高速公路水泥混凝土路面的基本物质条件是路面水泥混凝土原材料要精良，进场前控制好原材料的质量相当重要。
水泥主要控制水泥的抗折强度。我国水泥厂家众多，生产技术良莠不齐，因此，选择合格的水泥是保证混凝土强度的首要因素。另外，对水泥的安定性及游离氯化钙含量，水泥的细度、干缩率与凝结时间、水泥的含碱量，以及控制水泥中混合材料的掺量，夏天施工时注意控制水泥的施工温度。
粉煤灰要采用一、二级灰，主要控制粉煤灰中烧失含碳量和细度等指标。
外加剂的选用是路面混凝土材料科学中的关键。合适的外加剂，一是要满足适应性要求，二是满足施工混凝土路面所要求的较低水泥用量下的高抗折强度;三是满足所用的机械施工方式对可施工性质的要求，四是满足小变形和耐久性要求。
粗集料主要控制其最大粒径、硬度以及含泥量和粒形。一般选用火成岩和变质岩，不使用沉积岩，可以保证岩石的强度，进而保证混凝土的抗弯拉强度。加工则采用反击式，冲击式或锤式二级破碎设备，仅用鄂式破碎很难满足其针片状含量要求;细集料主要控制砂中含泥量的要求以及细度模数。滑模摊铺水泥混凝土路面砂的细度模数为2、0～3、5之间，含泥量应小于2%。
(二)混凝土配合比设计
混凝土配合比是根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、和易性等要求和经济合理的原则，通过计算、试验和必要的调整，确定混凝土单位体积中各组成材料的用量(通常以水泥为1，按水泥、粗集料、细集料的顺序表示)。试验室配合比是按粗、细集料在标准含水状态下计算出来的，但是施工现场的集料含水量是经常变的，因此，必须根据每天拌制时集料的实际含水率，换算为现场材料的实际用量，最后计算出施工配合比。一般混凝土的用水量为130L/m3～170L/m3，水灰比为0、40～0、55，含砂率一般为28%～33%。
(三)模板
模板以钢板材料制成，并配有合适的装置以保证模板连接牢固可靠，使在浇注混凝土时能经受捣实和饰面设备的冲击和振动。模板安装应顺直，无扭曲;相邻钢模应平头锁接方式紧密联接，不得漏浆;模板接缝在任何方向都应不能活动。模板高度应与混凝土路面厚度相同，误差为+0，-5mm。用于胀缝和施工缝的模板，根据传力杆和拉杆的设计位置放样钻孔。)模板在整个长度完全紧压在基层上，并正确地按完成后的路面边缘要求的坡度和纵向安置。模板要彻底清扫干净，并在每次浇注混凝土之前涂隔离剂。
(四)摊铺及振捣
应有专人指挥车辆的均匀卸料，混凝土由高处落下，高度不得超过2m，超过时应采取措施保证混凝土不发生离板。局部边角、模板端头需人工用铁锨补料，严禁抛掷，应采用扣锨轻放，不得使用尖头铁锨。混凝土布料长度大于10m时，可开始振捣作业，密排振捣棒组间歇插入振捣时，每次移动距离不宜超过振捣棒有效作业半径的1、5倍，并不得大于500mm，振捣时间宜为15-30秒，密排振捣棒组连续拖行振捣时，作业速度宜控制在4m/min的以内，振捣质量以混凝土表面不再冒气泡并泛出水泥浆为准，振捣过程中多余的混凝土应刮走，低陷处则随时补足。振捣过程中应尽量避免振捣使传力杆移位，发生移位时应立即复位，对边、角应加强振捣，时间不低于30秒，达到表面泛浆、粗集不再下沉，表面不再有气泡冒出为宜。面板振实后，应随即安装纵缝拉杆，位置和插入深度应符合设计要求。在浇筑过程中要连续无间断，随时检查支架、模板、钢筋和预埋件的稳定情况，发现有变化应及时采取措施恢复原状。
(五)切缝
1、缩缝
缩缝分压缝、割缝2种形式。由于画线割缝是确保接缝处强度、平整度及接缝顺直的有效工艺，不但保持混凝土面板边角完好无损，线条平直美观，施工简易质量好，而且可以连续浇筑，加快施工进度，便于流水作业，又有利于应用真空脱水工艺。所以除一些交通量小的三、四级公路及其他道路上仍采用压缝形式外，其他绝大部分水泥混凝土路面均广泛采用割缝形式。提高割缝质量的关键是掌握最佳开割时间。过早开割，由于混凝土强度不足，容易引起上层砂浆蹦落，拉起碎石，缝槽不顺直;过迟开割将加快刀片磨损，增加造价、延误工期。特别是昼夜温差在l5℃以上时，如不及时割缝，很容易引起断板。
2、纵缝
纵缝有企口缝、平缝2种形式。平缝分设拉杆与不设拉杆2种做法。城市道路采用企口缝形式居多，而公路上采用平缝形式的较多。从过去修筑的混凝土路面的调查情况看，无论是企口缝还是平缝，当未设拉杆时，都有局部拉开错台病害出现。所以建议高等级公路混凝土路面的纵缝最好采用企口加拉杆的形式。对三、四级公路可视具体情况和施工条件而定，可不设拉杆。
企口式纵缝的作用是将一块板的荷重传递一部分到相邻一块板上去，同时因路面有横坡度以及混凝土板热胀冷缩，行车使用后水泥混凝土板常会出现向路边两旁滑移，造成纵缝拉开变宽，因此，都在纵向板之间设纵向模板拉杆。当浇筑另一幅路面时，应先在凹槽壁上涂抹沥青，再在槽上部嵌好压缝板，然后摊铺混凝土。拆除模板时，应注意不要损伤混凝土板的企口，特别是凹槽的上部混凝土。对平式纵缝合横向工作缝，在已凝固的侧混凝土板壁上也应涂沥青，并嵌上压缝板，再浇筑另一侧混凝土。
参考文献：
[1]曹红星，刘伟，杨吉光.刍议对农村公路水泥砼路面质量问题的分析与思考[J].城市建设理论研究(电子版)，2012年31期.
[2]曾海生.分析水泥路面施工早期表面裂缝原因及防范措施[J].科技创新与应用，2013年27期.
拓展阅读：
水泥混凝土路面的`施工技术
我国对水泥混凝土路面铺筑都非常重视，对路面的修筑施工技术进行了不断研究，使水泥混凝土路面得到了较快的发展。特别是在高等级交通道路上，水泥混凝土路面得到了更广泛的应用。
1、水泥混凝土路面特点分析
1.1水泥混凝土路面概念
(1)常规混凝土路面。我国于20世纪80年代末从国外引进，而且抗冲击、抗冻、抗裂等性能也大大提高，有利于延长路面使用寿命、减小路面截面厚度。
(2)碾压混凝土路面。我国于20世纪80年代末从国外引进，收效较大，目前主要用于低速和重荷载道路、重型汽车停放场等的铺筑。
(3)钢纤维混凝土路面。钢纤维能提高路面强度和韧性，而且抗冲击、抗冻、抗裂等性能也大大提高，有利于延长路面使用寿命、减小路面截面厚度。
(4)接缝钢筋混凝土路面。该种路面的横向接缝的间距较常规混凝土路面大，可大大减少接缝数量，但造价较高。
2.2水泥混凝土路面结构特征
水泥混凝土路面具有良好的使用特性，具体说明如下：
(1)刚度大。水泥混凝土具有较高的抗压、抗弯、抗拉和抗磨等力学强度。混凝土路面的抗弯强度达4.0MPa～5.5MPa，抗压力强度达30MPa～40MPa，具有较高的承载力和扩散荷载能力。
(2)稳定性好。水泥混凝土路面的水稳定性好、热稳定性好，特别是其强度能随时间而增长，因而，水泥混凝土路面用于气倏条件急剧变化地区时，不易出现沥青路面的某些稳定性不足的损坏。
(3)耐久性好。由于水泥混凝土路面的强度和稳定性好，无需很多的养护和维修，使用耐久。
(4)抗侵蚀能力强。水泥混凝土对油和大多化学物质不敏感，具有较强的抗侵蚀能力。
(5)养护费用少。在正常设计和施工养护的条件小，水泥混凝土路面的养护工作量和养护费用仅约为沥青路面的1/3～1/4。当然，水泥混凝土路面也存在一些不足之处，具体说明如下：
①筑初期投资大;
②水泥和水的用量大;
③水泥混凝土路面接缝是水泥混凝土路面的薄弱点，一方面增加了施工的复杂性，另一方面在施工和养护不当时易于导致错台和断裂等操作的出现，影响路面平整度;
④修筑时养生时间长(14～21天);
⑤修补困难。水泥混凝土路面的不足之处需要通过良好的施工工艺、合理的管理措施以及高效的资金利用率来逐步解决，而其具有的显著特点，能适应现代汽车运输载重量大、速度高且密度大的要求，决定了水泥混凝土路面具有良好的应用前景。
2、水泥混凝土路面的施工技术
2.1施工前准备
(1)材料准备。
在施工前按设计要求分批备好所需要的各种材料，并按规范要求进行送样试验，满足要求后方可使用。
(2)基层检验。
检查基层的宽度、路拱与标高、表面平整度、厚度和压实度等是否符合规范要求，如有不符之处，应予整修。
2.2测量放样和安设模板
测量放样是水泥混凝土路面施工的一项重要工作。首先，应根据设计图纸放出中心线及边线，设置胀缝、缩缝、曲线起讫点和纵坡转折点等桩位;其次，根据放好的中心线及边线，在现场核对施工图纸的混凝土分块线，放样时为了保证曲线地段中线内外侧车道混凝土块有较合理的划分，必须保持横向分块线与路中心线垂直;最后，对测量放样必须经常进行复核，包括在浇捣混凝土过程中，要做到勤测、勤核、勤纠偏。基层检验合格后，即可安设模板。模板可采用木模或钢模，尽量采用钢模，钢模多采用型钢或槽钢，长度3m～4m，高度与混凝土面层板厚度相等。
安装模板时，按放线位置在基层两侧打入铁钎固定，在弯道和交叉路口边缘处应适当加密。模板安装完毕后，宜再检查一次模板相接处的高差和模板内侧是否有错位和不平整等情况，高差大于3mm或有错位和不平整的模板应拆去重新安装。满足要求后在内侧面均匀涂刷一薄层油或沥青，以便拆模木模或钢模，尽量采用钢模，钢模多采用型钢或槽钢，长度3m～4m，高度与混凝土面层板厚度相等。安装模板时，按放线位置在基层两侧打入铁钎固定，在弯道和交叉路口边缘处应适当加密。模板安装完毕后，宜再检查一次模板相接处的高差和模板内侧是否有错位和不平整等情况，高差大于3mm或有错位和不平整的模板应拆去重新安装。满足要求后在内侧面均匀涂刷一薄层油或沥青，以便拆模。
2.3混凝土摊铺机的合理使用
(1)振捣器间隔距离会对混凝土的密实度产生直接影响。振捣不足，易使混凝土中出现气孔、蜂窝，在行车荷载作用下产生应力集中而导致裂缝;振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析，影响其强度。振捣器的间隔应根据不同混凝土的级配、和易性、塌落度以及摊铺后的密实度要求，予以适当调整，尤其是两边的振捣器距侧模板的距离更应该常调整，以防止塌边。
(2)许多摊铺机边模板的升降是通过液压缸来调整的。在实际使用中，边模板不能与基层间距太大，以防止严重漏浆。摊铺行走过程中随着基层变化，边模板会直接与基层接触，使边模板形成支承点，严重影响成型模对混凝土的挤压成型，因此也要随时调整。
(3)在施工中宜将摊铺速度控制在1m/min～2m/min，可会使摊铺机运行平稳，路面平整度好并便于连续摊铺。
2.4接缝施工
纵缝应根据设计文件的规定施工。拉杆在立模后浇筑混凝土之前安设，纵向施工缝的拉杆则穿过模板的拉杆孔安设，纵缝槽宜在混凝土硬化后用锯缝机锯切;也可以在浇筑过程中埋人接缝板，待混凝土初凝后拔出即形成缝槽。锯缝时，混凝土应达到5MPa～10MPa强度后方可进行，也可由现场试锯确定。横缩缝宜在混凝土硬结后锯成，在条件不具备的情况下，也可在新浇混凝土中压缝而成锯缝必须及时，在夏季施工时，宜每隔3～4块板先锯一条，然后补齐;也允许每隔3～4块板先压一条缩缝，以防止混凝土板未锯先裂。横胀缝应与路中心线成90°，缝壁必须竖直，缝隙宽度一致，缝中不得连浆，缝隙下部设胀缝板，上部灌封缝料。胀缝板应事先预制，常用的有油浸纤维板(或软木板)、海绵橡胶泡沫板等。预制胀缝板嵌大前，应使缝壁洁净干燥，胀缝板与经壁紧密结合。
2.5摊铺后的养护
混凝土的养护对其早期强度增长和防止收缩裂缝极为重要，因此一定要加强混凝土的早期养护。在表面收浆后予以覆盖和洒水养护，同时保证养护的时间，实际养护天数根据混凝土强度增长情况而定，一般宜为14d～21d。
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