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        水泥混凝土路面接縫處破壞的原因與預(yù)防措施

        2010-08-15 00:49:27李方軍
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年18期
        關(guān)鍵詞:基層混凝土施工

        李方軍

        (河南省公路工程局集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450052)

        我國的水泥混凝土路面發(fā)展非常迅猛,目前每年的建設(shè)里程已超過1.5萬公里。與其他類型路面相比,混凝土路面具有強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐久性好、經(jīng)濟(jì)效益高和有利于夜間行車等特點。但是一般水泥混凝土路面要形成許多接縫,這些接縫往往成為路面的弱點,如果處理不當(dāng),將會嚴(yán)重破壞路面。

        1 接縫處的破壞及其產(chǎn)生原因

        水泥混凝土路面在凝結(jié)硬化過程中具有較大的干縮變形和溫縮變形,從而要求混凝土路面設(shè)置間距很密的脹縫、縮縫及符合施工要求的施工縫。這些接縫加上施工期或使用期所產(chǎn)生的各種裂縫,毫無疑問成為路面最薄弱、最易損壞的部位。盡管這些部位均經(jīng)填縫料處理,但目前的填縫料使用期都較短,兩三年后都不同程度地出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,雨水通過接縫、裂縫及板邊縫隙滲入板底,在車輛動荷載的反復(fù)作用下,形成高壓水流,在板底接縫、裂縫及板邊高速流動,對基層頂面進(jìn)行沖刷,細(xì)顆粒從接縫、裂縫和板邊被帶到路面,泥水在負(fù)壓作用下被吸入板底,如此反復(fù),板底逐漸脫空,改變了混凝土面板原有的支承條件,造成受力狀態(tài)的改變,從而產(chǎn)生錯臺、脫空、板體下沉、嚴(yán)重時斷板,進(jìn)而發(fā)展到破碎。

        1.1 錯臺

        錯臺現(xiàn)象常常與唧泥現(xiàn)象、填縫料喪失、路基的不均勻變形等密切相關(guān)。一方面,填縫料的喪失,會造成路面水的滲入,在車輛荷載的作用下,產(chǎn)生唧泥,隨著唧泥的連續(xù)不斷發(fā)生,路基游離土被不斷帶走,路基表面標(biāo)高不斷降低,產(chǎn)生錯臺。另一方面,路基若處理不好,如壓實程度不一致,則會隨著通車時間的增長,不均勻沉降和變形也會增加,也可以產(chǎn)生錯臺。此外,以下原因也可造成錯臺:

        (1)下部嵌縫板與上部縫隙未能對齊,或脹縫兩側(cè)混凝土壁面不垂直,使縫旁兩板在伸脹擠壓過程中,會上下錯開而形成錯臺。

        (2)地面水通過接縫滲入基礎(chǔ)使其軟化,或者接縫傳荷能力不足,或傳力效果降低時,都會導(dǎo)致錯臺。

        (3)當(dāng)交通量或基礎(chǔ)承載力在橫向各幅板上分布不均勻,各幅板沉降不一致時,縱縫也會產(chǎn)生錯臺。

        1.2 擠碎和拱起

        在橫向接縫、特別是脹縫兩側(cè)數(shù)十厘米范圍內(nèi),由于脹縫內(nèi)的滑動傳力桿位置不正確,或滑動端的滑動功能失效,或施工時脹縫內(nèi)部有混凝土搭連,或使用期間脹縫內(nèi)落入堅硬雜屑等原因,阻礙了板的伸長,使混凝土在膨脹時受到較高的擠壓應(yīng)力,當(dāng)該應(yīng)力超過混凝土的抗剪強(qiáng)度時,板即發(fā)生剪切擠碎?;炷涟逶谑軣崤蛎浂茏钑r,某一接縫兩側(cè)的板突然向上拱起。這是由于混凝土板收縮時縫隙張開,填縫料失效,堅硬碎屑等不可壓縮材料塞滿縫隙,使板在膨脹時產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力,從而出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。

        1.3 脫空、板塊活動和唧泥

        脫空是面板與基層之間存在的一定間隙,脫空往往伴隨著唧泥的發(fā)生和發(fā)展而出現(xiàn)。唧泥是在車輛荷載作用下,面板接縫、裂縫和板邊下部產(chǎn)出的水和細(xì)粒土混合物的強(qiáng)制性位移造成的。在車輛荷載作用下,板下基層的細(xì)粒材料從接縫或裂縫處與水一起噴出,致使板體與基礎(chǔ)逐步脫空。唧泥也往往是錯臺、斷板、接縫附近斷板等病害的誘因。

        路面唧泥的產(chǎn)生,一般需具備以下條件:路基或基層的土壤處于松散狀態(tài),即存在松散的細(xì)粒土;在面板與基層及路面之間有自有水存在,并與松散細(xì)粒土混合形成泥漿;頻繁的重載車輛軸載的作用,水泥混凝土路面板產(chǎn)生泵吸作用將泥漿噴入、吸入。

        1.4 填縫料的失效、損壞

        使用一段時間后常常會出現(xiàn)填縫料剝落、擠出、老化碎裂等現(xiàn)象。填縫料失效或損壞后,接縫內(nèi)逐漸被砂、石、土等填塞,阻礙了板的膨脹,從而引起板的壓曲、破碎和接縫剝落等損壞。路面表面水流入基礎(chǔ),導(dǎo)致基礎(chǔ)軟化唧泥或凍脹,進(jìn)而誘發(fā)其它病害。

        2 接縫處破壞的預(yù)防措施

        唧泥現(xiàn)象往往是錯臺、脫空、斷板的誘因,危害是巨大的,應(yīng)在設(shè)計和施工中盡量采取措施來避免和減少。根據(jù)成功的工程實踐,筆者認(rèn)為可從以下幾個方面采取措施:

        2.1 選擇適宜的基層材料,提高基礎(chǔ)的抗沖刷能力

        水泥混凝土路面板體下存在松散細(xì)粒土是唧泥產(chǎn)生的內(nèi)因之一,選擇適宜的基層材料是杜絕唧泥現(xiàn)象之根本。高等級公路一般采用強(qiáng)度較高和抗沖刷的無機(jī)結(jié)合料或是瀝青穩(wěn)定粒料作基層,杜絕細(xì)粒土在基層上的應(yīng)用,給混凝土面板提供均勻支撐,防止唧泥。

        2.2 加強(qiáng)防排水措施

        路面水通過接縫或板邊縫隙進(jìn)入基層又無法自行排出是產(chǎn)生唧泥的重要原因,采用適當(dāng)?shù)穆访娣琅潘胧┛纱蟠鬁p少唧泥現(xiàn)象產(chǎn)生的概率。這可以從以下三方面進(jìn)行:

        (1)采用路面排水措施加強(qiáng)路面排水,采取的措施應(yīng)保證表面水的排泄暢通,縮短雨水在路面的滯留時間,減少接縫和板邊縫隙滲水,可通過設(shè)置盡可能大的路面橫坡(1~1.5%)、設(shè)置路肩表面排水系統(tǒng)來實現(xiàn)。

        (2)采取合適的路面結(jié)構(gòu),增強(qiáng)排水能力

        改善路面結(jié)構(gòu)形式,盡快將進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)中的雨水排出,也可以通過設(shè)置路肩排水系統(tǒng)、具有排水功能的基層、墊層等設(shè)施,進(jìn)行路面內(nèi)部排水,排出路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部分淤積的層次水。

        (3)加強(qiáng)中央分隔帶排水設(shè)施建設(shè),如設(shè)置進(jìn)水口、排水溝、集水井、排水管等,對進(jìn)入分隔帶的雨水,若有排水設(shè)施,可通過地下排水設(shè)施如盲溝、排水管、橫向排水管等來解決,若無分隔帶排水設(shè)施,則應(yīng)對分隔帶底部進(jìn)行隔水處理,確保分隔帶雨水不進(jìn)入路基。

        2.3 減少荷載應(yīng)力以防止唧泥發(fā)展

        唧泥的發(fā)展與荷載應(yīng)力的大小有關(guān),要想方設(shè)法減少混凝土板接縫、裂縫及板邊底部荷載應(yīng)力,有利于減少唧泥的發(fā)生。加強(qiáng)接縫的傳荷能力,將板上所承受的荷載有效地傳遞給相鄰板,降低板底應(yīng)力。可對橫向接縫(縮縫、脹縫、施工縫)設(shè)置傳力桿,縱向接縫(施工縫、縮縫)設(shè)置拉筋。

        2.4 選用合適的填縫料

        選用合適的填縫料是一種簡單有效的辦法。性能良好的填縫料應(yīng)能與板壁很好地粘結(jié)、回彈性好、能適應(yīng)水泥混凝土路面的脹縮、不溶于水、不滲水、高溫時不溢出、低溫時不脆裂、抗嵌入性和耐久性好,同時應(yīng)具有施工便捷、性能價格比高等特點。在工程實踐中,以橡膠瀝青和QF-94Ⅲ型嵌縫料用作水泥混凝土路面接縫進(jìn)行施工,效果較理想。

        2.5 嚴(yán)格控制施工質(zhì)量

        施工前必須仔細(xì)核對傳力桿和拉桿的數(shù)量、長度、規(guī)格是否滿足設(shè)計要求。在兩側(cè)模板安裝好后,應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求正確安裝傳力桿,防止上下翹動,并按設(shè)計要求安放塑料套管和涂瀝青隔層,以保證傳力桿的滑動功能。路面的鋸縫要及時,并保證縫槽斷面和尺寸正確。進(jìn)行填縫之前應(yīng)清縫吹塵,保持接縫表面清潔干燥,填縫時應(yīng)飽滿密封。

        水泥混凝土路面接縫處破壞的預(yù)防是一項系統(tǒng)工作,日常養(yǎng)護(hù)是水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)工作的一個重要內(nèi)容,是防止路面板出現(xiàn)病害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對填縫料加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)能夠延長混凝土板的使用壽命,填縫料流失或失效應(yīng)及時增補(bǔ)或更換,以保持良好的彈性和防水功能。同時,在日常養(yǎng)護(hù)中,要及時處理好排水系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題,以免造成較大的病害。

        [1]李華等.水泥混凝土路面修補(bǔ)技術(shù)[M].北京:人民交通出版社,1999.

        [2]呂濤.現(xiàn)代土木工程的新發(fā)展[C].南京:東南大學(xué)出版社,1999.

        [3]趙鴻君.水泥混凝土路面的病害防治與維修[J].林業(yè)科技情報.2003,第 4 期.

        [4]閆興明.水泥混凝土路面接縫破壞原因及預(yù)防措施[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化.1998,第6期.

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