浅谈低等级水泥混凝土路面病害及修补
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摘要:通过对混凝土路面板断裂现象的研究,分析了水泥混凝土路面板使用初期断裂的原因,并从裂缝修补、局部修补以及整块板更换三方面提出了处理断板的方法。
关键词:水泥混凝土路面,断裂,水泥,裂缝,修补技术
县乡级公路是国省道的重要补充,是直接服务于广大农民群众生产生活的“生命线”和“致富线”。近几年来国家实施“村村通工程”使得农村公路建设得到迅速发展,水泥混凝土路面具有强度高,耐久性好,工作量小,便于就地取材,而且机具施工工艺较为简单,便于掌握等诸多优点,已成为农村和等级要求较低公路建设的首选。我国的县乡道路已经取得了不小的成绩,然而在很多地方,公路修建不长时间就出现了损坏,给当地的经济和社会发展造成了不小的影响,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。在对某段公路进行调研时,所看到的多为路面板断裂的情况,并且这种破坏直接影响着车辆的正常通行,同时也易引起交通事故。
1. 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(f2CaO)在凝结过程中水化很慢,水泥凝结硬化后还在继续水化作用,当f2CaO 超过一定限量时,就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度,使开裂断板的几率大大增加。水泥的水化热高、收缩大,也易导致开裂。
2)集料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。3) 集料级配较差。在道路水泥混凝土路面中,级配好的混凝土结构体中,集料之间形成密实的嵌挤结构,既节省了水泥用量,又能
提高强度;相反,级配较差的混凝土,强度较低,路面容易发生破坏。
1. 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,上层混凝土拌合物的水分或砂浆会下渗或被基层吸收,使面板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合物中的水分,使底部混凝土失水,强度降低,导致开裂。
1. 3 混凝土配合比不当
1) 单位水泥用量偏大。
2) 水灰比偏大。
3) 施工中计量不准,
会影响混凝土的配合比准确性,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”状态设计,如使用长期在日光曝晒下的过干骨料,会大量吸收拌合用水而影响水灰比的准确性和混凝土强度。
1. 4 施工工艺不当
1) 搅拌不足或过长,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。
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,会使混凝土拌合物的温度很高,在冷却、硬化过程中使温差收缩加大,导致开裂。
3) 混凝土浇筑间断。
4) 养生不及时或养护方法不当。
5) 切缝不及时。
6) 施工车辆过早通行。
7) 采用真空吸水工艺时,如果因两吸垫之间未重叠而导致漏吸,则漏吸处水灰比两侧大,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。
1. 5 边界原因
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通,气温下降一定幅度时,断裂的缩缝两边混凝土板收缩,这样后浇筑还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。
1. 6 路面基层原因
路面底基层、基层结构不合理、强度过高,使半刚性基层达到刚性基层,基层在强度发展硬化过程中因温度应力、施工车辆荷载等造成基层、底基层裂缝,这些裂缝反射到面层,造成面层板断裂或网裂,随着雨水或地表水沿裂纹缝隙渗透到土基,造成路基湿软―淘空―塌陷―路面断裂或网裂,严重者阻断交通。
2 断板的修补和处理
2. 1 裂缝修补
对于轻微断裂,裂缝无剥落或轻微剥落,裂缝宽度小于3 mm的断板,应采用灌入粘结剂的方法进行修补。粘结剂灌入方法分为:直接灌入法、喷嘴灌入法、注射器注射法等。
1) 粘结剂材料有聚氨酯、聚硫环氧树脂(聚硫橡胶+ 环氧树脂) 、甲凝、环氧树脂、日产BL2GROUT 等高分子树脂工程材料。
2) 裂缝修补工艺。
a. 直接灌入法:适用于施工中产生的混凝土收缩裂缝。b. 喷嘴灌入法:适用于通车路段冬季修补裂缝。c. 注射器注射法:适用于通车时间短,裂缝杂物少,较清洁、干燥,裂缝宽度在3 mm 左右的路面断板修补。
2. 2 局部修补
1) 对于轻微断裂,裂缝有轻微剥落的,先画线放样,按画线范围开凿成深约5 cm～7 cm 的长方形凹缝。刷洗干净后,用快凝微膨胀小石子混凝土填补。
2) 对于轻微断裂,裂缝较宽且有轻微剥落的断板,应按裂缝两侧至少各20 cm 的宽度放样,按画线范围开凿成深至板厚1/ 2的凹槽应与中线垂直,刷洗干净凹槽,在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻沿与中线平行方向,间距30 cm～40 cm ,打眼贯通至板厚达基层表面,然后再清干净凹槽和孔眼,在孔眼安设Ⅱ级钢筋, Ⅱ
级钢筋采用
2. 3 整块板更换
由于基层强度不足或渗水软化,以及路基不均匀沉降,造成混凝土板断裂成破碎板或严重错台时,应将整块板凿除,在处治好基层以及路基后,重新浇筑新的混凝土板,或采用混凝土预制块或条块石换补。
3 结语
1) 县乡公路是我国公路建设中重要的组成部分,对发展广大农村地区的经济有着举足轻重的作用。
2) 水泥混凝土路面板使用初期发生断板的主要原因有:原材料不合格、基层标高失控和不平整、混凝土配合比不当、施工工艺不当、边界原因、路面基层原因等。
3) 断板的处理,根据其损坏程度不同可分为裂缝修补、局部修补、整块板更换三种。
4) 裂缝修补法包括直接灌入法、喷嘴灌入法、注射器注射法等。
5) 局部修补又根据裂缝的破损程度不同采用不同的方法。
6) 当由于基层强度不足或渗水软化,以及路基不均匀沉降造成的面板断裂时应将整块板凿除,在处治好基层以及路基后,重新浇筑新的混凝土板。