楊子魁

(廣西岑溪公路管理局)

混凝土路面養(yǎng)護(hù)的分析與探討

楊子魁

(廣西岑溪公路管理局)

主要分析了水泥混凝土路面常見的各種病害,并分析了其產(chǎn)生的原因,提出了一些混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和重點養(yǎng)護(hù)的常用的方法。

水泥混凝土路面;病害;日常養(yǎng)護(hù);預(yù)防性養(yǎng)護(hù);重點養(yǎng)護(hù)

1 前 言

近年來,我國水泥產(chǎn)量居世界之首,水泥原材料資源充足,為水泥混凝凝土路面的修建提供了物質(zhì)前提和發(fā)展空間,為適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,充分利用本地原材料資源,水泥混凝土路面在我國各地發(fā)展迅速。水泥混凝土公路因為具有使用壽命長、承載力大、剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、行車舒適、適應(yīng)性強(qiáng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點而被廣泛采用。但是水泥混凝土路面因為種種原因容易產(chǎn)生各種病害,如不及時處理將會影響道路的使用性能。從分析水泥混凝土路面常見病害產(chǎn)生的原因出發(fā),探討水泥混凝土路面日常養(yǎng)護(hù)及預(yù)防性養(yǎng)護(hù).

2 混凝土路面常見病害及產(chǎn)生原因

2.1 常見的混凝土路面病害

常見的混凝土路面病害按表現(xiàn)形式分為裂縫、板邊緣和角偶的損壞、接縫的損壞、板面磨損和板錯臺等。按損壞形式可分為四大類：其一為裂縫類,包括橫向裂縫、斜向裂縫、交叉裂縫、網(wǎng)裂等;其二為變形類,包括脹起、沉陷等;其三為接縫損壞類,包括接縫碎裂、接縫張開、拱起、錯臺、唧泥等;其四為表面損壞,包括紋裂、網(wǎng)裂、起皮、磨損、孔洞、露骨、坑槽等。

2.2 常見的混凝土路面病害的產(chǎn)生原因

按產(chǎn)生原因可分為主觀原因和客觀原因兩大類。主觀原因有設(shè)計不合理、施工不規(guī)范、材料不合格和養(yǎng)護(hù)不及時等?？陀^原因有氣候環(huán)境變化和車輛荷載作用等。

在造成路面破壞的眾多因素中,客觀因素是難以改變的,而主觀因素中設(shè)計不合理、施工不規(guī)范、材料不合格都是在混凝土路面完工之前發(fā)生的,控制起來也相對較為困難。養(yǎng)護(hù)管理發(fā)生在混凝土路面完后以后,是混凝土路面使用性能的緩解和使用壽命的延長起很大的作用,是比較容易控制的。

(1)材料不良引起的裂縫

①水泥引起的裂縫

水泥熟料如果不經(jīng)過充分鍛燒,就會產(chǎn)生較多的游離氧化鈣,由于游離氧化鈣的水化過程很慢,將會導(dǎo)致水泥己凝結(jié)硬化后繼續(xù)水化而產(chǎn)生體積膨脹,引起體積變化不均勻現(xiàn)象,導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫或斷板等。

②有害雜質(zhì)引起的裂縫

水、砂及碎石等中有害雜質(zhì)對水泥混凝土有腐蝕作用,有害雜質(zhì)與混凝土產(chǎn)生反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì),使混凝土被腐蝕,當(dāng)值強(qiáng)度降低,在車輛荷載的不斷作用下,便會遭到破壞,從而導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫。因此,每個料場應(yīng)對砂、石材料的試驗檢測要做一次分析,是否含有有害物質(zhì),檢測合格后方可使用。

③拌和物引起的裂縫

由于拌和物溫度過高,便會出現(xiàn)“假凝”現(xiàn)象,并使混凝土路面斷裂。水泥拌合后不久,便會硬化,然后又變軟,再開始逐步正常硬化,這一過程中開始出現(xiàn)的現(xiàn)象即為“假凝”。產(chǎn)生“假凝”是因為拌合物溫度過高,在水泥顆粒表面形成了一層薄的硬殼,使混凝土拌合物的和易性變差,影響后期強(qiáng)度。也會導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫。

④堿—骨料反應(yīng)引起的裂縫

砂、石材料中的活性材料與水泥中堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),使混凝土結(jié)構(gòu)遭到破壞,集料中的活性二氧化硅與水泥中堿性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),并在集料表面生成一種堿—硅酸凝膠體,這種凝膠體吸水后體積產(chǎn)生膨脹,使混凝土結(jié)構(gòu)破壞,出現(xiàn)較深的網(wǎng)裂,這就是“堿—骨料”反應(yīng)。

(2)施工中產(chǎn)生的裂縫

①溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫

溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫主要是因晝夜溫差太大,而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力,由于沒有設(shè)置伸縮縫和對混凝土面板進(jìn)行及時切割,而造成面板拉裂。因為混凝土材料對溫度的變比而引起的伸縮量約為每度 0.01 m m,當(dāng)累計長度內(nèi)溫度應(yīng)為超過抗拉強(qiáng)度時,就會發(fā)生裂縫。一般在 20～40 m范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置伸縮縫,切割時間在 24 h內(nèi)或強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的25%～30%(6～12 MP a)時及時切割,而且寬度 4.5 m m,深度大于路面厚度的 1/4～1/5 h,以防止早期斷裂。脹縫在使用中隨氣溫而變化,氣溫上升時,填縫料被擠出,當(dāng)氣溫下降填縫不能立即恢復(fù),使縫中形成空隙,泥、砂、石屑等雜物侵入,成為再次脹伸時的障礙,且雨雪水沿此空隙滲入,損壞路面結(jié)構(gòu)層基層和墊層,造成路面板接縫處的變形和破損、施工、養(yǎng)護(hù)不規(guī)范、切縫、清縫不及時或沒有達(dá)到規(guī)定的深度,也是造成接縫破損的原因。

②基層原因而產(chǎn)生的反射裂縫

由于基層的裂縫沒有進(jìn)行及時處理,而反射到面層,會導(dǎo)致面層斷裂?；炷谅访婊鶎硬捎玫慕Y(jié)構(gòu)形式多以水泥碎石穩(wěn)定基層為主。由于受到溫度應(yīng)力及其它因素的影響,基層澆筑好后,便會在一定范圍內(nèi)會自然斷裂,如在基層上人為地設(shè)置一些伸縮縫為使上下縫對齊,會增加不少施工難度?；炷谅访婊鶎訌?qiáng)度不夠或均勻,行車后也會容易產(chǎn)生裂縫或斷板。

(3)客觀原因產(chǎn)生的裂縫

①行車,開放交通過早產(chǎn)生的裂縫

開放交通施工中的交通管制對水泥混凝土路面的施工質(zhì)量有很大關(guān)系。交通管制不到位而使車輛駛?cè)腽B(yǎng)護(hù)期未到的面板,不僅會使面板斷裂,而且還是混凝土路面縱縫啃邊的一個因素。在對雙車道公路第二幅混凝土面板進(jìn)行施工時,當(dāng)沖卡車輛與正常放行的車隊在養(yǎng)護(hù)期未到的地段交匯時,由于邊上有標(biāo)示,車輛不敢駛?cè)腽B(yǎng)護(hù)期未到的面板,只能在單幅板上交匯,這時車輛的輪胎就可能正好壓在道路中線上,養(yǎng)護(hù)期未到的一幅面板板邊的強(qiáng)度明顯低于已開通一幅面板板邊的強(qiáng)度,這樣,養(yǎng)護(hù)期未到的一幅面板板邊就很容易受到損傷,開放交通后就有可能形成啃邊現(xiàn)象。

②板底脫空產(chǎn)生的裂縫

由于路基材料具有一定的塑性,在車輛的反復(fù)作用下,路基會產(chǎn)生累計塑性變形。而由于板底各處產(chǎn)生的彎沉不同,累計塑性變形也不盡相同。由于水泥混凝土板具有很大的剛度,勢必在基層累計彎沉較大處產(chǎn)生脫空。

另一方面,累計彎沉產(chǎn)生的路面板脫空為雨水的下滲提供了空間。當(dāng)車輛駛過接縫時,板底的積水會產(chǎn)生高壓水流,形成泵吸現(xiàn)象,進(jìn)一步擴(kuò)充板底的脫空區(qū)域。水泥混凝土路面板底脫空區(qū)域的存在,使路面板的彎沉值有很大程度上的增加,特別是脫空面積較大時,彎沉值的增長更快。更加容易產(chǎn)生斷板或沉陷、錯臺等病害。因此,當(dāng)水泥混凝土板底出現(xiàn)脫空時,應(yīng)及時灌漿處理,防止脫空的進(jìn)一步擴(kuò)展。

3 混凝土路面養(yǎng)護(hù)

3.1 日常性養(yǎng)護(hù)

(1)公路縱向排水的日常性養(yǎng)護(hù)

公路縱向排水的目的是防止地表水滲透至混凝土路面結(jié)構(gòu)層,造成混凝土路面結(jié)構(gòu)層因過濕而降低結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度,使混凝土面板破壞,縮短混凝土路面的使用壽命。因此要從以下兩個方面消除該不良現(xiàn)象,確保水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)層呈干燥狀態(tài)。

①確保排水溝暢通。在日常養(yǎng)護(hù)工作中,應(yīng)經(jīng)常保證排水溝內(nèi)清潔,確保無雜物和雜草以及淤塞等現(xiàn)象發(fā)生,經(jīng)常檢查溝底有無滲漏現(xiàn)象,如果發(fā)現(xiàn)有,則應(yīng)及時進(jìn)行清除、疏通和處理,以確保地表水順暢地排除。

②確保混凝土路表面清潔。在日常養(yǎng)護(hù)工作中,應(yīng)經(jīng)常清掃混凝土路表面,確保路面無泥土、飛石、雜物等,保證路表面經(jīng)常清潔,以利路面地表水快速順暢地排入排水溝,減少地表水滲入路面結(jié)構(gòu)層的機(jī)率,有利于路面結(jié)構(gòu)層保持干燥狀態(tài)。

(2)公路橫向排水的日常性養(yǎng)護(hù)

公路橫向排水的目的是防止地下水和地表水滲漏至路基和路面結(jié)構(gòu)層,弱化路基和路面結(jié)構(gòu)層的強(qiáng)度,使路基出現(xiàn)沉陷、空洞、翻漿等病害,造成水泥混凝土面板破損,縮短混凝土路面的養(yǎng)護(hù)周期。應(yīng)確保排水暢通,定期和不定期進(jìn)行詳細(xì)檢查,以及在汛前、汛中、汛后及時進(jìn)行詳細(xì)檢查,都是是不容忽視的,能確保地表水快速順暢地排至路基以外的主要渠道,如果發(fā)現(xiàn)有堵塞和滲漏現(xiàn)象,必須及時進(jìn)行疏通和治理,以防止路基病害產(chǎn)生,確保路基干燥穩(wěn)定。確保路基兩側(cè)排水暢通。如果路基兩側(cè)堆積物較多,將嚴(yán)重影響地表水的排泄,甚至?xí)斐陕坊访娣e水,導(dǎo)致公路迅速破損。出現(xiàn)這種情況應(yīng)立即清除垃圾,將路基路面裸露出來,迅速降低地下水水位,確保地表水迅速排出路基,保證路基處于干燥狀態(tài),以利路基穩(wěn)定。

3.2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵在于養(yǎng)護(hù)時機(jī)的選擇。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)時機(jī)的選取應(yīng)基于公路的功能性能,道路養(yǎng)護(hù)治理者必須弄清道路功能失效的時間。預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的實施時機(jī)應(yīng)該是在路面尚處于良好狀況,或者只有某些病害先兆時進(jìn)行。一旦結(jié)構(gòu)損壞發(fā)生,預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施就不再是可行的選擇。及時地采取預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施將大大減少交通延誤時間,延長公路的使用壽命。針對混凝土路面破壞的特點,在混凝土板塊微裂縫或裂縫初期,采取用灌縫材料進(jìn)行灌封的辦法,灌填混凝土板塊的裂縫,以阻止裂縫的繼續(xù)發(fā)展和防止地表面水往下滲透,達(dá)到延緩和阻止混凝土路面被破壞的目的。重用的灌縫材料有環(huán)氧樹脂類、聚氨脂與改性聚氨脂類、烯類及瀝青橡膠類?常用的改性環(huán)氧樹脂類材料有聚硫改性環(huán)氧灌縫材料,雙組分快速固化灌縫材料。

3.3 重點養(yǎng)護(hù)

混凝土路面出現(xiàn)破損比較的嚴(yán)重的情況就應(yīng)進(jìn)行重點養(yǎng)護(hù)。重點養(yǎng)護(hù)主要分為逐塊換板法和整段加鋪法兩種。逐塊換板法就是對已破壞混凝土路面挖除以后,進(jìn)行基層處理,再在基層上重新鋪筑混凝土路面。整段加鋪法就是針對特殊路段,在原路面上重新鋪設(shè)一層混凝土面層作為路面。

4 結(jié) 語

由于造成混凝土路面病害的原因,都是漸變的,不是突變的。因此,容易被大家忽視,但其危害性是潛在的和巨大的,應(yīng)引起高度重視。因此,在日常養(yǎng)護(hù)工作中,應(yīng)對脹縫和縮縫的填縫料進(jìn)行詳細(xì)地檢查,將潛在的隱患消滅在萌芽狀態(tài),確保混凝土路面少受病害的侵?jǐn)_,從根本上達(dá)到延長混凝土路面使用壽命提高社會效益的目的。

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1008-3383(2010)07-0064-02

2010-05-21