水泥混凝土路面断板原因与处治

引用回复 搜索 献花 顶贴 第 2 楼2007-12-9 17:04:00关于这种问题的处理问题我上次在网上已经发过一次了，在这里再发一次吧， 希望能对你有用。第一章水泥混凝土路面断板原因与处治第一节概述作为高级路面两大类型的沥青混凝土（黑色）路面和水泥混凝土凝土（白色）路面，各有其优点和不足。在世界各国长期存在着所谓（黑白之争）。我国的公路路面一直以黑色（沥青）路面为主。由于我国沥青资源有限，沥青含蜡量高，用于重交通的道路石油沥青大量依据进口。90 年代以来，根据我国资源条件和公路事业发展需要，交通部提出了“黑白并举 ”的路面发展战略。对发展水泥路面以采取了“因地制宜，积极稳妥，确保质量，加快发展”的 16 字方针，水泥混凝土路面发展速度明显加快。据统计，1994 年以来，每年修建里程超过了10000 ，到 1997 年达到了68740 。在水泥路面修建技术不断提高的同时，也出现了一些开裂、断板、沉陷、错台等病害， 给养护、 修复带来了极大的困难。尤其是断板病害已经成为公路工程的通病之一，必须引起重视，认真分析其原因，积极采取措施加以防治。第二节水泥混凝土路面断板分类由纵向、 横向、斜向裂缝发展而产生的已完全折断成两块以上的水泥混凝土路面板，称为断板。其特征是裂缝贯通全厚和板面。但斜向裂缝虽垂直通底，而其从角隅到断裂两端的距离等于或小于板边长度一半的称为板角断裂。混凝土路面板浇筑完成后，未完全硬化和开放交通就出现的断板或施工断板。混凝土路面开放交通后出现的断板称为使用期断板或后期断板。断板的计量方法是不论一块板上有多少处断裂，均按一块板计算。水泥混凝土路面的断板率是已完全折断成两面三刀块以上的水泥混凝土路面的块数与路面板的总块数的比值，以百分数表示。水混凝土路面断板按其损坏程度分为三类：1、 轻微断裂： 裂缝无剥落或轻度剥落；未封缝的裂缝宽度小于3mm ；已封缝的裂缝宽度不限，但封缝良好。2、 中等断裂：裂缝处有中等程度剥落；未封缝的裂缝宽度为 325mm ；已封缝的裂缝无剥落或轻微剥落，但填缝料明显损坏；板被分割成 3 块以内，但均属轻微裂缝。3、 严重断裂：裂缝处有严重剥落；未封缝的裂缝宽度大于25mm ；板被分割成3 块以上，裂缝损坏程度在中等程度以上；有错台，裂块已开始活动。按断板形式以可公为纵向断板和横向断板两类。1998 年颁发的公路工程质量检验评定标准（JTJ071-98）指出： “混凝土板的断裂属路面不合格问题，应该是不允许出现的，多数施工单位均作返工处理。但据国内外资料。个别断板尚难以避免 ”。故规定 “混凝土板的断裂块数，高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板总块数的 2 ，其它公路不得超过4 。对于断裂板应采取适当措施予以处理。第三节水泥混凝土路面断板原因温度应力与荷载应力超过混凝土的抗拉强度，水泥混凝土板就会产生断裂并发展为断板。这些断裂，有的是在施工期间由于混凝土的初期受到阻碍而产生的拉应力超过了混凝土的抗拉强度而引起的横向裂缝；有的是由于板块尺寸过大所产生的温度翘曲应力超过了混凝土的抗弯拉强度而引起的横向裂缝；有的是由于地基的不均匀沉降或地基受到侵蚀而使板底出现脱空后，致使应力增加而引起的纵向、横向或角隅断裂；有的是由于车辆荷载的多次重复作用，所产生的重复荷载应力超过了混凝土的疲劳强度而引起的纵向或横向裂缝。有的研究认为：水泥混凝土路面开裂的主要原因是混凝土的自身收缩（包括干燥收缩和温度收缩）及其与基层间的强大的摩阻力（包括静磨擦力和层间粘结剪应力），因此减少或改善混的自身收缩及与基层的摩阻力，就能有效地防止开裂。下面将早期开裂断板和使用期开裂断板的原因作以下分析：一、早期开裂断板原因1、原材料不合格（ 1） 水泥安定性差，强度不足。水泥中的游离氧化钙（f-CaO）在凝结过程中水化很慢，水泥结硬化后还在继续起水化作用，当f-CaO 超过一定限量时，就会破坏已硬化的水泥石或使用抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度，使开裂断板的机率大大增加。水泥的水化热高、收缩大、也易导致开裂。（ 2） 集料（砂、碎石）含泥量及有机质含量超标。水泥混凝土中水泥石与骨料的界面粘结不良，往往是产生初期开裂的薄弱部位。集料的含泥量和有机质含量超过规范要求，必然会造成界面缺陷，容易开裂。另外，有资料表明，在同样的水灰比条件下，石灰岩、石英岩等亲水性骨料与水泥石界面粘结力大，花岗岩等亲水性差的骨料则的之。2、基层标高失控和不平整（ 1） 基层标高失控，造成路面厚度不一致，过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，难以承受拉应力而开裂。（ 2） 基层不平整会大大地增加其与混凝土界面的摩阻力，易在较薄弱路面开裂。（ 3） 用松散材料处理基层标高失控或不平整时，上层混凝土拌和物的水分或砂浆会下渗或被基层吸收，使下部混凝土变得疏松，强度下降。（ 4） 基层干燥会吸收混凝土拌和物中的水分，使底部混凝土失水，强度降低，导致开裂。4、 混凝土配合比不当（ 1） 单位水泥用量偏大，混凝土中引起收缩的主要是水泥石部分，过多的水泥用量，必然会导致较大的收缩。（ 2） 水灰比偏大。水泥完全水化的最低水灰比约为，施工中采用较高的水灰比是为了满足和易性需要。 但偏大的水灰比，增大了水泥水化初期骨料表面的水膜厚度，影响了混凝土强度。（ 3） 施工计量不准，尤其是未根据集料中的含水量及时调整用水量，会影响混凝土的配合比的准确性，从而影响其初期强度。（ 4） 一般情况下， 混凝土配合比按 “饱和面干 ”的状态设计， 如使用长期在日光爆晒下的骨料，会大量吸收拌和用水而影响水灰比的准确性，影响混凝土强度。5、 施工工艺不当（ 1） 搅拌不足或过分， 振捣不密实， 形成的混凝土强度不足或不均匀， 易导致早期开裂断板。振捣时间不易过长，否则会造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加，导致开裂。（ 2） 混凝土拌和时，如果水泥或集料温度过高，再加上水泥的水化热，会使混凝土拌和物的温度很高，在冷却、硬化过程中会使温差收缩加大，导致开裂。（ 3） 混凝土浇筑间断。因停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等原因使混凝土浇筑作业中断，再浇筑时未按施工缝处理，新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致会形成一条不规则的接缝。（ 4） 养生不及时或养护方法不当。尤其是气温高，湿度大，风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。（ 5） 切缝不及时。由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。（ 6） 施工车辆过早通行。某些施工作业面，由于受到地理条件的限帛或因混凝土养护作业需要在混凝土弱度不足条件下过早的通车，产生荷载应力，这是产生裂缝的又一原因。（ 7） 采用真空吸水工艺时，如因两吸垫之间未重叠而导致漏吸，则漏吸处水灰比较两侧大，混凝土强度较低，收缩也大，会形成薄弱环节而开裂。（ 8） 传力杆安装不当，上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏，形成裂缝损坏。（ 9） 在日温差较大的季节和地区，混凝土表面修整过程中，要避免阳光直射，整修后要及时覆盖养生，防止混凝土白天过多的升温，造成夜间降温时收缩过大。5、边界原因（ 1） 在双幅路面施工中，已浇筑一边的缩缝在另一边未开始浇筑前已经裂缝，气温下降一定幅度时，断裂的缩缝两边混凝土板收缩，这样后浇筑不未切割的混凝土板受到较大的拉应力，而这时其混凝土强度还较低，当拉应力大于混凝土初期抗拉强度时，就会在先浇筑板缩缝对应位置发生不规则裂缝。（ 2） 有中央分隔带路缘石等高速公路和街道施工中，路缘石常设有混凝土平基背座，由于路缘带先于路面施工，当混凝土下降时路缘带本身会收缩，路缘带下半部具有粗糙面会带动初期强度很低的混凝土面板在路缘带裂缝处产生边界裂缝。（ 3） 同样原因，如果基层稳定层已经发生裂缝，裂缝两边基层在气温下降时收缩，由于摩擦力作用，同样也会带动上面初期混凝土面板开裂。二、使用期开裂断板原因1、设计不当（ 1） 路面厚度偏薄。根据美国的研究资料，路面的使用寿命与路面厚度成5 次方关系，如果设计时交通量调查不准，路基、基层、底基层的模量和材料参数选用不当等原因而使路面厚度偏薄，就会使路面寿命缩短，过早地出现开裂、断板。（ 2） 板块平面尺寸不当。（ 3） 混凝土原材料配合比不当，混凝土产生碱集料反应或抗冻融差等耐久性问题。（ 4） 排水设计不当水泥混凝土路面直接暴露在大气之中，一年四季大气温度、湿度周期性的变化，以及每一昼夜气温的变化，都会使得混凝土路面板在不断的伸缩和翘曲中处于拉应力和压应力的反复交替作用状态，此拉、压应力称为温度应力。混凝土板越长，温度应力就越大，若设计时板块过长或长宽比例不当，温度应力超出容许范围，路面板即产生开裂断板。2、超重车影响由于交通运输业的迅速发展，大吨位车辆逐年增多，单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍，由于轴载等效换算系数成16 次方关系，所以，超重车的增加是水泥混凝土路面使用期开裂断板的重要原因。3、路基不均匀沉降路基不均匀沉降主要发生在：（ 1） 填挖相交断面处，半填半挖结合处，新老路基交接处，土基密度不同部位；（ 2） 软弱地基、湿陷性黄土以及采空区、陷穴等特殊路段；（ 3） 桥涵、构造物附近压实机械难以施工的部位；（ 4） 路基不同填料的界面或层面；（ 5） 压实度不足。压实不均匀路段，在路面长期使用过程中，由于水温条例的变化和行车荷载作用，路基产生不均匀沉降，致使沉降量不同一结合面产生错台，面板由于荷载作用导致断裂。