水泥混凝土路面裂缝或断裂的原因分析及防治

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　　摘  要：水泥混凝土路面，具有使用寿命长、抗压强度高、承载能力大、耐磨耗、水稳定性和热稳定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常维护费用低的优点。在使用中受到诸多因素的影响，其受力情况是很复杂的。通常认为起决定作用的因素是：在多种外力的综合作用下，其主要力学指标为：抗弯拉强度（即抗折强度）。用于刚性路面的水泥混凝土标号不能用抗压强度作为主控指标，而应以28天龄期的极限抗弯拉强度，即极限抗折强度作为主要控制指标。
　　关键词：隐患;寿命;控制;防治
　　中图分类号：U418.6        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）13-0132-02
　　Abstract： Cement concrete pavement has the advantages of long service life， high compressive strength， large bearing capacity， wear resistance， good water stability and thermal stability， good roughness and skid resistance， and low daily maintenance cost. In practice， it is affected by many factors， and its stress is very complex. It is generally believed that the decisive factor is： under the comprehensive action of a variety of external forces， the main mechanical index is flexural tensile strength （that is， flexural strength）. The compressive strength can not be used as the main control index of cement concrete label for rigid pavement， but the ultimate flexural strength of 28 days old， that is， the ultimate flexural strength should be taken as the main control index.
　　Keywords： hidden danger; life span; control; prevention and treatment
　　水泥混凝土路面，具有使用壽命长、抗压强度高、承载能力大、耐磨耗、水稳定性和热稳定性好、粗糙度和抗滑性能好，日常维护费用低的优点。黑色路面的主要材料——沥青，资源有限，有被水泥混凝土路面取代的趋势。但是，水泥混凝土路面的裂缝和断裂，严重影响了道路的使用寿命和功能。
　　下面将水泥混凝土路面施工中路床土基、道路基层、水泥混凝土面层等各工序中常见的隐患和防止措施加以论述：
　　1 道路土基施工中常见的隐患
　　（1）填筑材料不合格。沼泽土、泥炭和含有树根、杂草、易腐朽物质的材料，不能用于路基填筑;液限指数大于50%，塑限指数大于25%的材料或有机质含量大于3%的材料或压实含水量和最佳含水量之差大于2%的材料，无法压实稳定达到规定压实密度，不能形成合格的路床。因此要严格控制填筑材料的质量。（2）路基断面不符和设计要求。路基施工中如果坡度不标准、断面不符合设计要求会造成路床表面排水不畅，积水渗入下层路基影响路基质量;路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够，二次填筑不均匀：新旧交界，挖台阶分层填筑压实密度不达标，补上来的路基部分就会形成沉陷或滑移等不良后果，破坏路面混凝土板。（3）软基处理不彻底、不规范造成基础不稳定。检测软土地段路基的承载力，然后采取适当的软基础处理方案和施工工艺。例如： 挖除软基，换填优质土方、石方、土石混合料或砂砾。施工时，如果方案或施工工艺不合理或填料整平效果不好，低凹的地方达不到密实度要求，且大量积水，将造成基础不稳定，而导致路面板的破坏。（4）半填半挖段施工质量不佳。半填半挖的交界处或路堤处在横坡大于1：5的地段时，必须做台阶式处理，台阶宽度应不小于1m，用合适机械设备进行平整、碾压或夯实，并向内侧倾斜2%，且台阶上不能有积水，然后再分层填筑压实，这样，才能保证路堤的稳定。施工不规范，路堤填筑的质量就保证不了，必然会给路面混凝土板留下破坏的隐患。（5）构造物的台背回填质量不合格。构造物台背跳车是常见的道路病害，台背沉陷或错台的危害更严重，根源是台背回填质量不合格。台背深度大、平面面积不规则，回填施工难度较大。应该分层回填，每层松铺厚度因压实机具而定，保证压实度大于重锤击实的95%，回填材料的质量要严格把控。如果台背回填的平面尺寸未按规范要求开挖，会给回填材料的压实工作增加难度，达不到规定的密实度;如果台背缘为不透水性填料，要进行更换，否则路面渗入的水积存在台背，时间长了必然会影响路基的稳定性，造成台背沉陷，致使路面板体破坏。（6）未按规程碾压。基层施工，每层填料松铺厚度与碾压机械不搭配，或含水量不佳，碾压工序不符合要求导致路基填方的压实度达不到规范要求的低限值。造成路基下沉或塌方，致使路面混凝土板破坏。（7）水泥混凝土部分路段路基含水量大。水泥混凝土路面的结构厚度虽然满足了防冻厚度的要求，但是由于部分路段路基含水量大，或地下水侵蚀，或管网漏水，没有采取相应的施工措施去除隐患，冬季冻胀会引起整个路面结构层的冻裂或拱起。
　　2 道路基层施工中常见的隐患 　　水泥混凝土面层本身强度较高，因而有些人误认为：基层的强度不够或不均匀，对水泥混凝土面层产生影响不大，因此不注重基层的施工质量。这是很危险的，因为水泥混凝土的力特性是抗压不抗拉——抗拉能力较弱。水泥混凝土路面板是支承在弹性或半刚性基层上的刚性薄板，它对基层产生变形的适应能力不是无限度的。基层产生较大的不可恢复的塑性变形时，路面混凝土板将与之脱离，支承条件变得恶化，增加了板截面的拉应力，發展到一定程度，超出其承受能力时，就会断裂。道路基层按照深浅可分为下基层和上基层。从构筑材料上说下基层多为级配砂砾、级配碎石等天然材料，上基层多为水泥稳定砂砾、水泥稳定碎石等人工材料。基层摊铺施工前要检查路槽：干净、平整、标高准确、断面符合设计要求，否则，会影响工程质量。层的有效厚度（厚度增加提高成本，厚度减小影响路基层的稳定）。下基层集料不得含有粘土块、腐殖质等杂质;集料必须有良好的级配。摊铺好的集料在压实前要调控其含水量——比最佳含水量稍高。水泥稳定类集料上基层，在铺筑前，应对下基层进行验收，不符合规范要求的，要进行整修达到要求为止。水泥稳定材料中骨料的级配要符合设计要求，有机质含量小于2%，不含粘土、腐殖质等杂质。更关键的是水泥质量优良、性能稳定、严格按试验配合比参入，拌和均匀。施工时：路基、下基层、上基层的标高控制不严;所用集料的级配不好，含有粘土块及有害物质;水泥稳定材料含水量控制不准、水泥用量不足、级配不佳等等，都将严重影响基层的质量，以致破坏路面板体。
　　3 水泥混凝土路面面板的设计和施工中常见的隐患
　　（1）水泥混凝土路面使用中受力情况复杂。通常认为起决定作用的因素是：由荷载引起的弯曲应力;由温差及硬化收缩引起的拉应力;以及基层、底层冻胀产生的应力，等等。在多种外力的综合作用下，其主要力学指标为：抗弯拉强度（即抗折强度）。水泥混凝土的抗压强度与抗弯拉强度是没有一定的比例关系的。不能由抗压强度直接换算为抗弯拉强度。因此，用于刚性路面的水泥混凝土标号不能用抗压强度作为主控指标，而应以28天龄期的极限抗弯拉强度，即极限抗折强度作为主要控制指标。（2）水泥混凝土使用的材料的质量直接影响混凝土的品质。a.水泥是组成水泥混凝土的最基本、最重要的原材料，对于水泥混凝土强度的高低是起决定作用的。使用质量合格、性能稳定的水泥，是保证路面混凝土质量的前提。b.石料和砂是水泥混凝土的骨料，是天然原材料，质量差别巨大。强度不佳、级配不合理、含泥量大的骨料，会造成水泥混凝土强度的“先天不足”——细集料和粗集料中含泥量过高，降低了混合料的粘结度，势必影响混凝土板本身的质量，达不到规定的抗弯拉强度标准的要求。水泥混凝土中含砂率高（一般含砂率应控制在30%以内），也是导致水泥混凝土抗弯拉强度低的主要原因之一。（3）水泥混凝土路面病害防治要坚持预防为主原则。要减少或杜绝水泥混凝土路面病害的发生，应坚持以预防为主的原则。在水泥混凝土道路施工的整个过程中，要坚持全过程的检验、监督，控制各个环节，严格按操作规程施工是至关重要的。a.路面施工混凝土浇筑前，取样进行塌落度实验，符合要求才能使用，制作抗压、抗弯拉试块儿，分组标养和同条件养生同时进行。混凝土浇筑摊铺时要有专人操作、专人监督，严格按照最佳浇筑程序进行;严禁往水泥混凝土内任意加水调整塌落度;振捣要均匀，保证混凝土充分密实，防止漏振造成蜂窝麻面或过分振捣导致离析;高温天气浇注水泥混凝土，必要时要搭棚遮挡太阳施工，并及时被覆养生，养生一定要设专人负责和检查避免开裂。水泥混凝土养生达到一定强度，才能开放交通，避免过早通车或加载。注意：路面水泥混凝土面层施工时，容易出现厚度不均匀的情况，主要原因是基层施工标高控制不严导致的，在水泥混凝土收缩拉应力作用下，强度薄弱处被拉断。b.优选施工工艺和机具，是提高水泥混凝土路面质量的有效路径——使用整平、振捣一次成型的全幅宽牵引式振捣梁、组合式拉毛刷、稳定性好的导轨、机械抹子、铝合金刮杠，配合真空吸水机、切缝机施工，可有效提高工程质量。c.水泥混凝土路面一般都在夏季施工，昼夜温差大，造成水泥混凝土收缩，当这种收缩超过一定的幅度时，水泥混凝土路面会开裂。这种开裂有些用眼睛是难看到的。但是已经形成了以后开裂的隐患。真空吸水是水泥混凝土路面施工中的关键工序，吸水后水泥混凝土的强度上升快，缩短了施工时间，较少开裂的程度效果很好。但是必须严格遵守施工操作规程，掌握好吸水时间和吸水量，并做到均匀一致。防止因吸水不好而发生开裂。d.水泥混凝土浇筑后的水化过程中，随着强度增加会不断干燥收缩，特别是表面收缩比较快，尤其是水泥混凝土表面受拉集中，当该拉力大于水泥混凝土本身抗拉强度，即会产生开裂。切缝可以让混凝土面按照设定位置规则的开裂。切缝过早，强度低切不住会产生毛茬，过晚会贻误时机，造成板块不规则开裂。所以把握切缝时机是非常重要的。气候条件是多种因素组成的，例如气温的高低，风力的大小，天气湿润程度等。因此，要因时因地不断积累和总结经验把握最佳时机。切缝深度是关键，是缩缝发挥作用的重要条件，必须保证切缝深度的均匀一致。规范规定切缝的深度为板厚的1/4～1/3。工程实践表明1/3左右效果最理想。切缝时可将几小块做为一大埠先切缝，然后再分切成几小块。以防止水泥混凝土板开裂或断板现象的发生。e.据统计多数混凝土路面板，破坏的主要原因是路面水渗入路基，破坏了路基的稳定性造成的。对施工缝、缩缝、胀缝进行有效的表面处治，防止路表水渗入路基是很重要治理措施。实践中治理效果差强人意，还需要进一步探索。
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