水泥混凝土路面損壞原因及分析
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摘要:全面分析水泥混凝土路面損壞原因，并提出一些解決辦法。
關鍵詞:水泥混凝土路面；損壞；原因
水泥砼路面具有強度高，承載能力強、剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好，耐久性優(yōu)良、有利于夜間行車，無車轍和推移等病害，養(yǎng)護工作量少等優(yōu)點，特別是水穩(wěn)定性較好。因此近幾年各地區(qū)都修筑了一定數(shù)量的水泥混凝土路面，積累了豐富的修筑經(jīng)驗。
然而，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，交通量的猛增，特別是大型車輛軸載的成倍提高，導致部分水泥混凝土路面不能適應公路運輸發(fā)展的需要，近年來，水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的損壞，有的甚至不能保證車輛的正常運行。
一、重交通荷載因素
隨著國民經(jīng)濟和公路交通運輸事業(yè)的發(fā)展，運輸車輛中大型貨運車輛的比重不斷增加，且車輛超載現(xiàn)象十分普遍。由于重交通和汽車超載，造成了水泥混凝土路面早期損壞，使路面使用壽命大大縮短，路面使用性能衰減加快，同時加劇了其它路面損壞形式的程度，如地基脫空，接縫破壞，路面接縫唧泥等。
汽車超載引起標準軸載換算系數(shù)明顯增加，累計標準軸次顯著增大，水泥混凝土路面結構的使用壽命大大縮短，造成路面結構的早期損壞。
二、施工質(zhì)量因素
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分水泥混凝土路面由于選擇不當或施工質(zhì)量差、設計欠合理等原因，不久路面即出現(xiàn)脫皮，麻面，露骨，錯臺，斷板病害，有的路面才使用幾年就不能正常使用，施工中存在較多的質(zhì)量問題有如下幾個方面：
（一）混凝土施工厚度不夠或不均勻
調(diào)查發(fā)現(xiàn), 混凝土路面施工中存在厚度不均勻，板最薄的地方達不到設計板厚的60%, 另一方面,由于厚度不均勻,造成板內(nèi)荷載應力分布不均勻,存在應力集中現(xiàn)象,在重荷載作下，破壞是必然的。因此控制板厚均勻性是關鍵。
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水泥混凝土應是一個密實體,從調(diào)查混凝土破碎斷面分析,填充空隙的水泥耗資過多，大部分破壞界面是從碎石表面剝開。由于水泥石的干縮在集料界面上產(chǎn)生拉應力和剪應力，一般隨著集料粒徑的增大而增大,如果它們超過水泥石和集料的粘結強度,則產(chǎn)生細小裂縫，這種微裂縫在水泥凝結和硬化時期就已經(jīng)存在。在非均質(zhì)的混凝土系統(tǒng)中,粗集料與砂漿(水泥)的界面粘結力是非常薄弱的環(huán)節(jié),如果級配不佳,破壞的程度就更嚴重,同時混凝土還會因表面溫度和濕度的差別而產(chǎn)生內(nèi)應力和裂縫,混凝土強度明顯降低。
因此,在施工中,由于水灰比控制不好,造成水泥漿過多,用水量過大,混凝土強度下降；施工中早期養(yǎng)護不好,造成混凝土內(nèi)部水份大量蒸發(fā),產(chǎn)生干縮變形, 形成微裂縫,降低混凝土強度；碎石等原材料的質(zhì)量問題,如級配不好、針片狀含量多、含泥量大、水泥質(zhì)量不好等,也造成混凝土強度低。
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在混凝土路面施工過程中,因氣溫、風力、振搗及用水量等施工因素,都會影響到新混凝土的硬化強度,尤其在收面工作中撒干粉、撒水等不規(guī)范操作,也會導致路面脫皮、平整度較差及其它病害的產(chǎn)生,直接影響到車輛的行駛安全和舒適性。
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早期裂縫指混凝土澆筑后沒有及時切縫 ,由于混凝土的干縮與溫縮產(chǎn)生的收縮裂縫。施工中造成早期開裂主要有幾個因素 :
1、溫差的影響
在晝夜溫差較大的季節(jié),如春夏之交,白天溫度高,可達到30°C以上,澆筑的混凝土在凝結過程中,水份快速蒸發(fā),產(chǎn)生干縮.到夜間低溫時,混凝土風產(chǎn)生拉應力,很快混凝土表面即出現(xiàn)裂縫。
2、切縫時間過遲
一般收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土內(nèi)最薄弱處,目前施工中一般采取整體長線作業(yè), 一定時間后再切縫,如果切縫不及時,板內(nèi)收縮應力就使混凝土板在薄弱處開裂。
3、混凝土配合比不良
由于集料等材料供應不能滿足級配要求,為達到強度要求一般采用提高水泥用量,必然造成混凝土內(nèi)部的塑性變形增大,產(chǎn)生裂縫。
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4、施工質(zhì)量不好
施工中應特別注意混凝土強度的均勻性和混凝土路面板厚度的均勻性?；炷了射伜穸纫鶕?jù)試驗確定以達到混凝土振搗成型后厚度均勻一致的要求,從而減少結構應力集中部位,進而減少早期裂縫的產(chǎn)生。
5、養(yǎng)生的影響
混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié),養(yǎng)生不夠,造成混凝土被“燒灼”；養(yǎng)生不及時,造成表面水份蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。
三、地基不均勻沉降引起的斷板現(xiàn)象
由于水泥混凝土路面剛度大,抗變形能力差,當?shù)鼗痪鶆虺两禃r,改變了其受力狀態(tài)和工作條件,混凝土板內(nèi)部應力增加,造成混凝土板破壞。公路不均勻沉降主要有幾種情況 :
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高路堤由于各種原因引起路堤本身的不均勻沉降,軟弱地基上的高路堤,一是路基失穩(wěn),產(chǎn)生邊坡滑動,引起路面縱向裂縫；二是地基固結沉降,引起路基的不均勻沉降。
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公路填挖交界處,由于土質(zhì)的變化、密實程度的不同,必然造成沉降差異,特別是路堤填筑施工控制不好時,沉降差異更明顯。
?。ㄈ嬙煳锱_背填筑處不均勻沉降現(xiàn)象
目前公路建設中構造物很多,如橋梁、涵洞、擋土墻等,這些構造物的修建都存在一個臺背回填的問題,由于工作面太小,壓實機械難以動作,回填材料的壓實度難以保證,都不同程度地存在臺背不均勻沉降問題,尤其是橋臺等高填方段，沉降差異更大,造成路面錯臺和跳車,引起混凝土板斷裂。
四、混凝土路面接縫損壞現(xiàn)象
接縫破壞主要是接縫處擠碎、拱起、錯臺等現(xiàn)象。接縫擠碎主要是脹縫施工控制不嚴,造成傳力桿位置不正確、活動功能失效、脹縫收縮受阻,發(fā)生剪切擠碎。接縫拱起主要是填縫料失效、有不可壓縮的材料填塞縫隙,板膨脹時產(chǎn)生較大熱壓應力,出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。錯臺是接縫處兩側面板出現(xiàn)豎向相對位移,主要是接縫伸脹時錯開、地基不均勻沉降、板底脫空、荷載的分布不勻等造成的。
目前水泥砼路面正在高速發(fā)展,有其突出的優(yōu)點,也存在很多問題,產(chǎn)生的破壞因素如荷載、施工、路基等,應引起廣泛的重視,以使混凝土路面得到更好的發(fā)展。
參考文獻：
[1]JTG D40-2003, 公路水泥混凝土路面設計 規(guī)范 [5] .
[2]JTG F30 一 2003, 公路水泥混凝土路面施工 技術規(guī)范 [5] .
[3]傅智 .公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范實 施與應用指南 [ 日 .人民交通 .
[4]TJJ073.1-2001, 公路水泥混凝土路面養(yǎng)護 技術規(guī)范 [5] .
[5]王秉綱 .水泥混凝土路面設計與施工 [M] . 北京 : 人民交通出版社
（中國混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉載請注明出處）
關鍵詞:水泥混凝土路面；損壞；原因
水泥砼路面具有強度高，承載能力強、剛度大、擴散荷載能力強、穩(wěn)定性好，耐久性優(yōu)良、有利于夜間行車，無車轍和推移等病害，養(yǎng)護工作量少等優(yōu)點，特別是水穩(wěn)定性較好。因此近幾年各地區(qū)都修筑了一定數(shù)量的水泥混凝土路面，積累了豐富的修筑經(jīng)驗。
然而，隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，交通量的猛增，特別是大型車輛軸載的成倍提高，導致部分水泥混凝土路面不能適應公路運輸發(fā)展的需要，近年來，水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的損壞，有的甚至不能保證車輛的正常運行。
一、重交通荷載因素
隨著國民經(jīng)濟和公路交通運輸事業(yè)的發(fā)展，運輸車輛中大型貨運車輛的比重不斷增加，且車輛超載現(xiàn)象十分普遍。由于重交通和汽車超載，造成了水泥混凝土路面早期損壞，使路面使用壽命大大縮短，路面使用性能衰減加快，同時加劇了其它路面損壞形式的程度，如地基脫空，接縫破壞，路面接縫唧泥等。
汽車超載引起標準軸載換算系數(shù)明顯增加，累計標準軸次顯著增大，水泥混凝土路面結構的使用壽命大大縮短，造成路面結構的早期損壞。
二、施工質(zhì)量因素
通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分水泥混凝土路面由于選擇不當或施工質(zhì)量差、設計欠合理等原因，不久路面即出現(xiàn)脫皮，麻面，露骨，錯臺，斷板病害，有的路面才使用幾年就不能正常使用，施工中存在較多的質(zhì)量問題有如下幾個方面：
（一）混凝土施工厚度不夠或不均勻
調(diào)查發(fā)現(xiàn), 混凝土路面施工中存在厚度不均勻，板最薄的地方達不到設計板厚的60%, 另一方面,由于厚度不均勻,造成板內(nèi)荷載應力分布不均勻,存在應力集中現(xiàn)象,在重荷載作下，破壞是必然的。因此控制板厚均勻性是關鍵。
?。ǘ┧嗷炷翉姸炔粔?nbsp;
水泥混凝土應是一個密實體,從調(diào)查混凝土破碎斷面分析,填充空隙的水泥耗資過多，大部分破壞界面是從碎石表面剝開。由于水泥石的干縮在集料界面上產(chǎn)生拉應力和剪應力，一般隨著集料粒徑的增大而增大,如果它們超過水泥石和集料的粘結強度,則產(chǎn)生細小裂縫，這種微裂縫在水泥凝結和硬化時期就已經(jīng)存在。在非均質(zhì)的混凝土系統(tǒng)中,粗集料與砂漿(水泥)的界面粘結力是非常薄弱的環(huán)節(jié),如果級配不佳,破壞的程度就更嚴重,同時混凝土還會因表面溫度和濕度的差別而產(chǎn)生內(nèi)應力和裂縫,混凝土強度明顯降低。
因此,在施工中,由于水灰比控制不好,造成水泥漿過多,用水量過大,混凝土強度下降；施工中早期養(yǎng)護不好,造成混凝土內(nèi)部水份大量蒸發(fā),產(chǎn)生干縮變形, 形成微裂縫,降低混凝土強度；碎石等原材料的質(zhì)量問題,如級配不好、針片狀含量多、含泥量大、水泥質(zhì)量不好等,也造成混凝土強度低。
?。ㄈ┎涣际┕し椒ㄔ斐傻脑缙趽p壞
在混凝土路面施工過程中,因氣溫、風力、振搗及用水量等施工因素,都會影響到新混凝土的硬化強度,尤其在收面工作中撒干粉、撒水等不規(guī)范操作,也會導致路面脫皮、平整度較差及其它病害的產(chǎn)生,直接影響到車輛的行駛安全和舒適性。
?。ㄋ模┦┕ぶ械脑缙诹芽p
早期裂縫指混凝土澆筑后沒有及時切縫 ,由于混凝土的干縮與溫縮產(chǎn)生的收縮裂縫。施工中造成早期開裂主要有幾個因素 :
1、溫差的影響
在晝夜溫差較大的季節(jié),如春夏之交,白天溫度高,可達到30°C以上,澆筑的混凝土在凝結過程中,水份快速蒸發(fā),產(chǎn)生干縮.到夜間低溫時,混凝土風產(chǎn)生拉應力,很快混凝土表面即出現(xiàn)裂縫。
2、切縫時間過遲
一般收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土內(nèi)最薄弱處,目前施工中一般采取整體長線作業(yè), 一定時間后再切縫,如果切縫不及時,板內(nèi)收縮應力就使混凝土板在薄弱處開裂。
3、混凝土配合比不良
由于集料等材料供應不能滿足級配要求,為達到強度要求一般采用提高水泥用量,必然造成混凝土內(nèi)部的塑性變形增大,產(chǎn)生裂縫。
[Page]
4、施工質(zhì)量不好
施工中應特別注意混凝土強度的均勻性和混凝土路面板厚度的均勻性?；炷了射伜穸纫鶕?jù)試驗確定以達到混凝土振搗成型后厚度均勻一致的要求,從而減少結構應力集中部位,進而減少早期裂縫的產(chǎn)生。
5、養(yǎng)生的影響
混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié),養(yǎng)生不夠,造成混凝土被“燒灼”；養(yǎng)生不及時,造成表面水份蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。
三、地基不均勻沉降引起的斷板現(xiàn)象
由于水泥混凝土路面剛度大,抗變形能力差,當?shù)鼗痪鶆虺两禃r,改變了其受力狀態(tài)和工作條件,混凝土板內(nèi)部應力增加,造成混凝土板破壞。公路不均勻沉降主要有幾種情況 :
?。ㄒ唬└呗返痰牟痪鶆虺两惮F(xiàn)象
高路堤由于各種原因引起路堤本身的不均勻沉降,軟弱地基上的高路堤,一是路基失穩(wěn),產(chǎn)生邊坡滑動,引起路面縱向裂縫；二是地基固結沉降,引起路基的不均勻沉降。
?。ǘ┨钔诮唤缣幍牟痪鶆虺两?nbsp;
公路填挖交界處,由于土質(zhì)的變化、密實程度的不同,必然造成沉降差異,特別是路堤填筑施工控制不好時,沉降差異更明顯。
?。ㄈ嬙煳锱_背填筑處不均勻沉降現(xiàn)象
目前公路建設中構造物很多,如橋梁、涵洞、擋土墻等,這些構造物的修建都存在一個臺背回填的問題,由于工作面太小,壓實機械難以動作,回填材料的壓實度難以保證,都不同程度地存在臺背不均勻沉降問題,尤其是橋臺等高填方段，沉降差異更大,造成路面錯臺和跳車,引起混凝土板斷裂。
四、混凝土路面接縫損壞現(xiàn)象
接縫破壞主要是接縫處擠碎、拱起、錯臺等現(xiàn)象。接縫擠碎主要是脹縫施工控制不嚴,造成傳力桿位置不正確、活動功能失效、脹縫收縮受阻,發(fā)生剪切擠碎。接縫拱起主要是填縫料失效、有不可壓縮的材料填塞縫隙,板膨脹時產(chǎn)生較大熱壓應力,出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。錯臺是接縫處兩側面板出現(xiàn)豎向相對位移,主要是接縫伸脹時錯開、地基不均勻沉降、板底脫空、荷載的分布不勻等造成的。
目前水泥砼路面正在高速發(fā)展,有其突出的優(yōu)點,也存在很多問題,產(chǎn)生的破壞因素如荷載、施工、路基等,應引起廣泛的重視,以使混凝土路面得到更好的發(fā)展。
參考文獻：
[1]JTG D40-2003, 公路水泥混凝土路面設計 規(guī)范 [5] .
[2]JTG F30 一 2003, 公路水泥混凝土路面施工 技術規(guī)范 [5] .
[3]傅智 .公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范實 施與應用指南 [ 日 .人民交通 .
[4]TJJ073.1-2001, 公路水泥混凝土路面養(yǎng)護 技術規(guī)范 [5] .
[5]王秉綱 .水泥混凝土路面設計與施工 [M] . 北京 : 人民交通出版社
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