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1、水泥混凝土路面早期断板的原因与防治措施【摘要】当前，断板病害已经成为公路工程的通病之一，必须引起足够的重视，认真 分析 原因，积极采取措施加以防治。本文结合工程实践，分析了水泥混凝土路面面板破坏的原因，并提出了防治水泥混凝土路面裂缝形成的工程措施。 【关键词】水泥混疑土路面；破坏；成因；防治措施 在水泥混凝土路面修建技术不断提高的同时，路面也出现了开裂、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，必须引起足够的重视，认真分析原因，积极采取措施加以防治。随着水泥混凝土路面的使用到中后期容易逐步出现部分破坏，如开裂、断板、沉陷、错台等。为了进一步
2、提高其质量，下面重点将水泥混凝土路面早期断板的病害做一研究。 一、 影响水泥混凝土路面早期断板的原因1：路面表面所出现的裂缝。主要原因是荷载应力、温度变化致使混凝土自身收缩产生的应力、以及混凝土面板与基层间强大的摩阻力超过了混凝土面板的抗拉强度而引起的。 2：早期表面裂缝与早期断板。早期表面裂缝原因是由于混凝土表面早期过快失水干缩而引起的末完全断裂的表面性裂缝，大多发生在混凝土路面摊铺成型初期，裂缝规律不很明显。早期断板产生的原因较为复杂，主要发生混凝土路面成型初期，断裂规律比较明显，大多为横向裂缝，一般会贯通板底部。裂缝和胀、缩缝原因是预留胀缝不合理，填缝材料性能较差或收缩缝和切缝后，雨雪水
3、通过缝隙灌入缝内，造成混凝土板底部冲刷发生病害。个别地段由于路基填料土质不均匀，湿度大，膨胀土、冻胀、排水设施不良等造成路基稳定性不足，产生沉陷，路面在受荷载时底部产生过大的弯拉应力，导致混凝土路面破坏。 3：温度的应力变化是裂缝和胀、缩缝病害形成的另一种原因。4m*5m混凝土板块在夏天3 04 0的气温条件下，地表温度达到6 0左右时，由于板块内温度应力的作用，使其发生四角的翘曲，板块发生盆状变形，四周的板块填缝材料被扰动。这样的长期高温天气，昼夜温差的变化，板块也在不断发生变化。在盆状变形状态下重载车通过时发生翘板性跳动，将填缝材料压出，遇雨天进入雨水，会出现混凝土板底部冲刷发生卿浆病害。
4、 4：在水泥混凝土路面使用期内，嵌缝材料主要受到拉伸和翦切两种作用。嵌缝料的拉伸是指水泥混凝土路面板温度下降引起的板收缩而导致了按缝的张开。剪切是指汽车行驶经过接缝时，受荷载板与相邻的未受荷载板的竖向位移差也导致了接缝的张开。当路面和填缝材料发生重度损坏，板下垫层长时间受水的冻融侵害和高速重载的作用，形成一种活水冲刷，由于冲刷的反复作用，将混凝土板下灰土从板缝挪出，即出现卿浆，灰土卿浆后在重载车的反复作用下将粒料磨成泥浆逐渐唧出，板下出现掏空，掏空到一定面积后4mx5m的板块出现跳板现象或重载车通过时发生断裂，严重时会影响行车。 5：设计是水泥混凝土路面施工的依据，只有合理的设计才能施工出优质
5、工程。水泥混凝土路面是置于路基和基层之上的结构面层，它们之间有着十分紧密的关系。路基是公路重要的组成部分，路基是支撑路面结构的基础，它的稳定性直接影响路面结构的安全，因此路基的设计必须认真详细的调查该地区地质和水文地质，使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性。确定路基的干湿类型，使路基始终保持在干燥或中湿状态下，否则要对路基进行处理以达到要求，路基在稳定状态下要进一步压实，就是把路基从松散状态通过压实机械的碾压，使其达到最大密实，符合公路工程质量检验评定标准的规定。基层通常是直接支撑混凝土路面的结构层，同时它还随时承受和传递由路面传来的荷载，它必须具有足够的刚度和稳定性，设计的基层必须稳定、密实
6、，表现平整和具有足够的厚度，使混凝土路面始终处于稳定的状态。在路基与基层之间要设置垫层，使水通过垫层时路基处于水稳定的良好状态，垫层设计的优劣关系到混凝土面板的安全，垫层材料选用不当就不能起到透水或均质作用，使路面被除数水浸或出现不均匀沉陷，使板面的支承不均匀而被折断，出现断板。混凝土路面面板是直接接触和承受车辆荷载的，它的设计必须具有足够的强度，能承受荷载和面板变形所产生的拉弯应力，同时还有平整、抗滑和耐磨的特点，使路面不出现断板，行车舒适安全。 交通 量越大，设计的强度应越高，在水泥混凝土路面设计强度方面应加以考虑，混凝土路面面板的混凝土混合料的组成设计是直接影响板面质量的重要因素之一，它
7、与板面断板开裂有直接关系。混合料的组成、选料、配比合适时，混合料的质量就有保证，其强度稳定性等指标就符合要求，反之，混合料的质量就无法保证。例如：骨科选用了劣质的石料，混凝土的强度，耐磨性必然会很差，板面就极容易破坏，所以混合料组成设计是十分重要的。6：水泥混凝土施工选用材料的优劣，施工季节的选择，施工机械、施工工艺和施工方法 等方面都直接关系到混凝土板面的寿命，混合料选用的水泥必须强度高、具有收缩性小，耐磨性好，安定性、抗冻性好等特点，水泥的收缩性大易开裂，会出现早期收缩裂痕，水泥标号不低于425#，品种为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，砂必须选用中粗砂，含泥和杂质不能超过3%，混合料的施工配合
8、比必须达到设计配合比，施工中的试配强度应大于设计强度的实际值。混凝土混合料的拌和和运输也影响着混凝土的质量，混凝土拌和必须均匀，拌和时间不能太短，也不能过长，只有拌和时间比较适宜时混凝土混合料才有较好的和易性。混合料从搅拌至运输到工地浇筑完毕的最和时间必须根据水泥的初凝时间和施工时气温来确定，在运输过程中不能漏浆和发生离析，否则会使混凝土板面质量受到影响，出现开裂或断板。二、 水泥混凝土路面断板的预防措施 为避免裂缝产生，应严格按设计、施工、验收规范组织精心施工。 1：位置缝 1.1混凝土路面施工缝应尽可能设置于构造物处，当不能避免时，应保证施工缝接缝处两侧面板混凝土的振捣密实，并有足够的间隔
9、时间，以形成强度。 1.2当与原有混凝土路面相接时，应采用机械将原路面连接缝处切割整齐，并清除表面浮尘及松动石子，用水将连接缝处清洗干净。 1.3水泥混凝土路面为刚性路面，纵横缝应及时填充材料，填料应与板的粘结力强，适应混凝土面板的收缩。如氯丁橡胶、沥青玛蹄脂等。加强养护管理，防止渗水，避免杂物进入缝内。 2：施工缝 2.1避免高温作业，温度宜控制在35度以下，注意昼夜温差，并掺减水剂等外加剂以保持应有水份。 2.2避免大风天气施工，防止表面水份丧失过快。 2.3水泥混凝土终凝后即覆盖稻草等并充分洒水养护或大面积喷洒养护剂，防止水份丧失过快，产生干缩裂缝。养护时间由水泥混凝土强度增长情况而定，
10、一般应在半个月至20天左右，并不得少于七天。 2.4控制水泥混凝土搅拌质量和速度，做试验段，求取施工参考值并借鉴其它已完成公路的施工控制。 2.5 加强施工自检，严格控制基层平整度，使其符合规范要求。 2.6清除基层表面积水，严禁洒用生水。 2.7做软弱基础处理专项设计，薄弱部位可用钢筋网补强并加强碾压质量。 2.8计算水泥用量，控制水泥含量合理范围，参考其它路面，做试验段取得充分的科学数据。 2.9为满足混凝土路面重载交通的强度要求，可根据规范采用钢纤维混凝土路面等特殊路面型式，以提高路面混凝土的强度，达到设计要求。 2.10注意水泥质量，实现设计目的，完成设计意图。 2.11注意混凝土配合
11、比的实际选用值要结合施工现场求得。 3：材料缝 3.1利用同一厂家同一标号的水泥。 3.2使用同一性能的钢筋，纵、横向钢筋直径尽可能保持一致。 3.3严格控制材料购进渠道，必须通过实验来严把质量关，不合格材料一定要清除出场。 3.4使用合格水泥，使用免检产品，使用名优水泥。 3.5注意水泥混凝土的初凝时间，搅拌站距摊铺现场距离不能过远，保证运输过程中的规范性。 4： 选择合格的原材料。 选用强度高、收缩性小、耐磨性强、安垒性好的水泥，可减少混凝土成型早期的收缩变形，提高混凝土的抗弯拉强度。 粗集料选用反击破生产的连续级配碎石，最大粒径不大于31.5mm(方孔筛)，针状片含量不大于15。碎石宜采
12、用强度高、抗温差能力强的非活性骨料，以防止碱性骨料产生混凝土裂缝及强度下降等不良现象。 选择合理的混凝土配合比。混凝土配合比是混合料的灵魂，必须满足强度，耐久性，经济性的要求。施工中混凝土配合比的强度以大干设计强度的1015为宜，水灰比0.4-0.48为宜，塌落度1.8-2.0cm为宜，含砂率3035为宜，混凝土24h弯拉强度应不低于3.0MPa。集料含水量应根据实测值及时准确调整。为确保水泥、集料、水的准确用量，混凝土配料应采用电子自动计量。 5：做好施工工艺的控制。 水泥混凝土路面施工时，由于浇筑混凝土水分的蒸发，体积在收工后改缩，会将路面板拉断。为防止路面裂缝、断板，控制切缝时间十分关键
13、。根据我们的经验：在平均气温7摄氏度左右时，养护时间花10天切缝比较合理：在平均气温14摄氏度左右时，养护时间在7天切缝比较合理。在平均气温20摄氏度左右时，养护时间在3天切缝比较合理。水泥混凝士路面分格切缝时要尽量花4mx5m之间分格，以减轻温度应力对板块的破坏。 选择适宜的摊铺时间。为避免温差应力造成开裂断板，必须选择日照温度不高，风力不大，且温度变化不大的时间段进行摊铺。 为防止板边裂缝，混凝土面板纵、横向自由边缘部分应增加补强钢筋，正确安装传力杆。边缘钢筋一般选用2根12号16号的钢筋，布置在板的下部，距面板底部一般为板厚的14，并不小于5cm，间距10cm，钢筋两端应向上弯起，钢筋保
14、护层应不小于5c m。传力杆应与道路中心线平行、传力杆应按设计要求，使用高塑料套管和涂沥青隔层。 加强混凝土面板早期养护。宜采用麻袋或草帘覆盖，酒水进行湿润方法养护，确保养生时期混凝土板面始终湿润，养生时间不少于14天。养生期间加强交通管制，严禁车辆通行。 为阻止缝内灌水，填缝料应选用与混凝土板壁粘结力强、回弹性好、能适应混凝土板的胀缩，不溶于水和不渗水、高温不溢出、低温时不脆裂和耐久性好的材料填充。接缝板应选用能适应混凝土面板膨胀收缩，施工时不变形、耐久性良好的材料。 6：严把水泥混凝土路面的设计关认真及时地组织设计人员和有关专家，对水泥混凝土路面设计 理论 和规范要求进行深入细致的 研究
15、和讨论，提高对设计理论的认识和了解，根据当地的地理位置、地理环境、沿线工程地质和水文，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，提出符合实际的轴载等设计参数，以及路面结构、材料组成、路基填料的碾压方案和要求，设计出合理的水泥混凝土面板以及排水系统，提出 经济 合理的配合比设计和施工要求。 7：严把工程施工 7.1：水泥混凝土路面的施工中保证工程质量的关键是严格控制混合料配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质并及时调整施工配合比。同时要检查含泥量，使其不能超过规范要求，在施工中特别注意水灰比的控制，水灰比过大混合料容易发生离析现象。在其凝固时收缩率
16、比较大，而缩缝设置和施工如按正常进行，会造成缩缝间距相对过长，在较大的收缩应变作用下容易造成裂缝甚至 发展 成混凝土断板现象。 7.2：施工中及时正确掌握切缝时间是防止断板的有效措施。水泥达到终凝后，水泥混凝土凝结成型使水泥混凝土收缩变形不断进行并产生较大拉应力，在混凝土面板承受拉应力最弱的位置会产生断板。 7.3：施工中严把材料关是保证混凝土质量的前提，材料是混凝土路面的主体，如石料的压碎值、硬度达不到要求，这样的材料组成混凝土路面面板的弯拉应力就不到设计要求，很容易在施工期间产生不规则断裂，水泥技术指标达不到要求，从而形成了水泥混凝土面板不规则断板，所以说严格控制材料质量是防止断板的一个重
17、要措施。7.4：在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀，造成水泥混凝土的密实度不均匀，密实度大与密度小的水泥混凝体产生了不同应力，在密度水的地区域内混凝土面板下部多形成峰窝和空洞，造成了承受应力的薄弱部位从而使板面容易产生断板。7.5：在施工中要避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变容易造成混凝土板面强度形成的不同步。气温较高时，上部强度的形成比下部要快，当气温较低，上部强度的形成比下部要慢，旦有不规则裂缝发生就会诱发强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板。7.6：正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中线及路面平行，如果传
18、力杆安装偏斜则在传力过程会将混凝土顶破，从而形成裂缝断板。7.7：正确地纵坡变处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，也是预防断板的有力措施。在纵坡变化处，平曲线及构造物结合部位都是应力应变集中的位置，在此处设胀缝隙天线是减少应力应变的最有利位置，可以大大降低在此处的断板率。7.8：在混凝土浇筑过程中，要保持施工作业连续性，如果出现间断作业，必须设置胀缝，布置传力杆，从而防止不设施工缝出现的断板。7.9：在基层工作施工中，基层表现凹凸不平，使面析与基层间摩阻力增大，在摩阻力集中的地方就容易形成断板，当基层标高低时，浇筑砼的面板偏厚，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此基层的标高控制准确、表
19、面平整光滑是预防断板的一个措施。7.10：加强养生和养护。水泥砼路面完成后必须及时进行养生，采取洒水清扫，确保砼湿润、整洁，防止因缺水而产生干缩裂缝或断板，同时还要及时地将胀缝进行封堵，对路肩进行养生维修，保证排水畅通，路基稳定，从而预防因排水不畅致使基层、路基变软，最后导致断板的发生。预防水泥砼断板的措施还有：水泥砼路面必须有完善的排水系统，在砼面板底面与基层顶面间设置滑动层，严格控制开放交通时间等。 总之, 混凝土路面早期断板的原因如上所述，施工生产中只有逐一落实控制，才能有效地预防断板的出现。【 参考 文献 】1袁凤水泥混凝土路面早期断板的预防措施J新西部(下半月)，2007，（4）2钱红梅水泥混凝土路面裂缝的原因及预防措施J科技咨询导报，2007，（12）