水泥混凝土路面的主要病害分析
2015-06-03
1概述
公路具有机动、灵活、直达、迅速、适应性强、服务面广的特点，在社会主义现代化建设中发挥着巨大的作用。在所有路面类型中，水泥混凝土路面具有承载能力大，设计寿命长和使用效果好，且具有强度高，稳定性好，养护费用小等优点。
但由于水泥混凝土自身的低韧性，随温度、湿度变化的变形大以及需设置接缝等缺点，特别是由于受到地区的地质、气候等自然环境多变的影响，加上混凝土路面设计标准不高和建设者们对路基、路面修筑技术的认识不足，工程质量监管机制不完善，养护管理不到位等原因，不少路段出现开裂、唧泥、错台、拱起等病害。现就水泥混凝土路面病害的产生原因、影响因素进行一些探讨。
2水泥混凝土路面病害机理分析
2.1裂缝
水泥混凝土路面裂缝主要表现为表层裂缝和贯通板厚裂缝，其各自产生的原因如下：
2.1.1表层裂缝：在水泥混凝土路面上，表层裂缝的主要表现形式为龟裂。即混凝土路面表面上呈现碎小的六角形花纹状裂缝，裂缝很浅。其产生的原因既有设计上的原因，也有施工方面的原因。设计方面的原因主要是指混凝土配合比设计不当。如水泥用量过大或砂率过大；外加剂使用不当或者掺量过大，混凝土在重力作用下产生离析而导致这类裂缝产生。施工方面的原因主要是混凝土浇注后没有及时覆盖所造成的。混凝土浇注后，尤其是在炎热的天气或大风天气里，如果不及时覆盖，混凝土表面的游离水分蒸发过快，产生急剧的体积收缩，而此时混凝土早期强度很低，其值不能抵抗这种收缩应力而导致开裂。
2.1.2贯穿裂缝：贯穿裂缝是指水泥混凝土路面板产生纵向、横向贯穿板厚的裂缝，也即断板现象。
纵向贯穿裂缝成因：纵向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生平行于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因是在路面施工后，由于地基沉降不均匀而导致出现不均匀裂缝，产生断板现象。如基层碾压不实，未达到密实标准；产生断板现象。基层材料搅拌不均，导致基层不均匀沉降，也即由于路基发生局部的不均匀沉陷，如沟槽下沉、路基拓宽部分沉陷、路基未充分压实等原因导致路面板脱空，产生裂缝。
横向贯穿裂缝成因：横向贯穿裂缝是指水泥混凝土路面发生垂直于道路纵轴线方向的贯穿板厚的裂缝。其产生的原因一是由混凝土本身的性质――混凝土抗拉强度太低造成的，二是由于施工不当――切缝不符合要求所造成。混凝土抗拉强度很低，一般只有混凝土抗压强度的1／17～1／18。混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗干缩变形和温度变形的能力，这些变形所引起的拉应力，如超过了混凝土的极限抗拉强度时，就发生裂缝。
由于温度和湿度的变化，混凝土会产生体积膨胀和收缩现象，这种变形如受到限制，将会使混凝土内部产生内应力，就有可能产生裂缝。因而水泥混凝土路面上每隔一段距离要设置胀缝或缩缝，而切缝质量的好坏直接影响着水泥混凝土路面的质量。如切缝时间掌握不当，切割不及时；切缝深度不符合要求，切缝过浅；切缝未切到头等因素均可引起混凝土路面发生横向贯穿裂缝。
2.2唧泥
水泥混凝土路面在凝结硬化过程中具有较大的干缩变形和温缩变形，从而要求混凝土路面设置间距很密的缩缝，这些按缝无疑是水泥混凝土路面最薄弱、最易损坏的部位，目前我国生产的填缝料使用期都较短，大都有不同程度地出现渗水现象，特别是南方多雨地区，雨水通过接缝、裂缝和板边缝隙渗入到板底，从而形成了产生卿泥的潜在因素。一般卿泥由以下过程形成。
超重车辆的破坏作用，路段上质量载重车辆较多，其主要集中与右侧行驶，现交通量大，其以载重车辆为主，对混凝土板破坏大。
路面设计不合理，非机动车道基层面高出混凝土路面机动车道基层面，且路面基层为不透水结构层，使得混凝土路面行车道板出现“挡坝蓄水”，致使混凝土路面板底内部排水不畅，非机动车道基层就如一挡水堤坝“将路面渗水蓄于道槽之中”。由于基层表面长时间处于潮湿状态，材料间的胶结能力由此变弱，强度下降。
板内温度的非线性分布引起板向上或向下翘曲，加速板与基础之间的分离，再加上车轮荷载的重复作用，使板底基础发生微小的塑性变形，于是水泥混凝土路面板底与基层之间出现微小空隙，即原始脱空区。
2.3接缝损坏
胀缝处钢筋翘动作用加剧了胀缝损坏。混凝土路面胀缝处的钢筋设置在一块胀缝板上，要求钢筋处于平行状态，实际上在施工中钢筋不可以完全处于平行位置，而支撑钢筋的只有一个活动支点胀缝板，经各种振捣器的振动，就会使钢筋翘起，与路面形成一个角度，翘起一端钢筋下部将产生微裂缝，形成隐患存在于砼内部，当路面受载荷的压力时，内部的微裂就随之扩大，使路面产生损坏，因此钢筋在砼内部的翘起，是混凝土由微裂到破坏的根源。
胀缝在使用中随气温而变化，气温上升时填缝料会被挤出；当气温下降填缝料不能恢复使缝中形成空隙，泥、砂、石屑等杂物侵入，成为再次胀伸时的障碍，且雨水亦能沿此空隙渗入，损坏基层和垫层，造成路面板接缝处的变形和破损，缩缝的变化较小，但经过若干次收缩，能把假缝折断成真缝，填缝料自身的老化，也会造成象胀缝一样的后患。
施工初期养护不规范，切缝、清缝不及时或没有达到规定的深度，也是造成接缝破损的原因之一。
2.4变形损坏
2.4.1错台
按缝处相邻两块板垂直高差在8mm以上出现的竖向相对位移。按缝处仅有部分传荷能力时，轮载作用下相邻板端出现挠度差；沿接缝渗入面空隙内的水分冲蚀基层和路肩；车轮驶经时，带有被冲蚀材料的有压水把这些材料冲积在驶近板板底脱空区域内，使之升高，而驶离板后由于板下基层材料被冲蚀而下沉。因此，错台现象取决于接缝的传荷能力、基层材料的耐冲蚀性和水分三方面因素。错台的出现，降低了行车的平稳性和舒适性。
2.4.2拱起
拱起是纵向相邻两块板或多块板相对其邻近面板向上突起在3cm以上的现象。其成因在春季和炎热夏季时，混凝土面层板在热膨胀受到约束时，某一接缝两侧的数块板突然出现的向上拱起的屈曲失稳。板收缩时接缝缝隙张开，填封料失效，坚硬的碎屑落入缝内，致使板在收热膨胀时产生较大的热压应力，板发生纵向失稳而出现拱起。轻度拱起使路面平整度变差，而严重拱起则会导致前后板块断裂。
2.5总结
综上所述，引起水泥混凝土病害的内在原因主要是设计因素，外部原因主要是水的渗入和车辆的超载。所以混凝土设计配合比要科学、合理，拌制混凝土混合物时要严格按照设计配合比进行。在路面施工中和使用中，采取有效措施使降落在路表的水尽量排到路面结构以外。此外，交通管理部门要严格控制超载车辆的运行，保证路面所受荷载在设计荷载范围之内。
