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水泥混凝土路面裂缝成因

更新时间:2019-05-20 11:00:23点击次数:1177次
随着我国路面等级的不断提高,用于我国高等级公路的重交沥青资源相对匮乏,且质量较差,而我国却是世界上连续十年水泥生产和出口的大国,修筑水泥砼路面的所有原材料都可以自给有余。所以水泥砼路面的建设也是呈现持续上升的趋势,这对合理利用我国丰富的水泥矿产资源,缓和优质路面沥青供给不足的矛盾,具有重要的意义。但是,由于水泥砼的非均匀性、低韧性,及现场环境条件,施工工艺与水平的可变性,以及大型车辆轴载的成倍提高...

随着我国路面等级的不断提高,用于我国高等级公路的重交沥青资源相对匮乏,且质量较差,而我国却是世界上连续十年水泥生产和出口的大国,修筑水泥砼路面的所有原材料都可以自给有余。所以水泥砼路面的建设也是呈现持续上升的趋势,这对合理利用我国丰富的水泥矿产资源,缓和优质路面沥青供给不足的矛盾,具有重要的意义。但是,由于水泥砼的非均匀性、低韧性,及现场环境条件,施工工艺与水平的可变性,以及大型车辆轴载的成倍提高,导致砼路面出现不同程度的损坏,有的甚至不能保证车辆的正常运行。本文就此谈一些浅显的看法以供大家参考。

水泥路面损坏的原因分析

通过对砼路面损坏现场的调查分析,发现路面的损坏主要有两种类型,一种是结构性损坏,一种是非结构性损坏,对结构性损坏有荷载因素和非荷载因素,大部分结构性损坏,不是荷载因素引起的,而是非荷载因素造成的,如:气候、施工、材料、路基等。下面分析砼路面损坏的原因:

(一)设计原因

一些砼路面开裂、断板现象的产生,虽然是在施工过程和工程完工后的运营阶段表现出来,但仍与设计的考虑不周有关。


胀、缩缝及切缝填料选择不当,造成外界水沿缝隙下渗,加上板下基层排水不畅,形成唧泥现象,导致路面板的断裂。


路面板跨越刚性结构物时,配筋不足,在结构物两侧路基填土残余沉降影响下,路基与面板脱空,造成板面断裂。


在当前水泥砼路面设计理论的影响下,忽视了运行期间,路面板块的“活板”形态及受力持性。

(二)基层施工原因

由于基层不平整,造成砼路面施工存在厚度厚薄不均匀,使板内荷载应力分布不均匀,存在应力集中现象,在重复荷载的作用下,断板是必然的。由设计规范可知,荷载应力6p=39.2656*0.7381h-2,即6p与h-2成比例关系,板厚减小,6p明显增强。

高路堤由于各种原因引起路堤本身的不均匀沉降造成路基的不均匀沉降。软弱地基上的高路堤,一是路基失稳,产生边坡滑动,引起路面纵向裂缝;二是地基固结沉降,引起路基的不均匀沉降。

(三)原材料选择不当造成的裂缝

集料(砂、石等)含泥量及有机质含量超标。水泥砼中水泥石与集料的界面黏结不良,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如超过规范要求,必然会造成界面缺陷,容易开裂。

砼配合比选用不当。路面砼的配合比应与结构砼有所区别,尤其是砼的砂率选择,用水量的确定,单位水泥用量的多少,都直接影响砼路面的性能。根据不同的施工工艺和施工机械,应综合考虑上述参数的选择。当单位水泥用量偏大时,由于砼中引起收缩的主要是水泥石部分,那么过多的水泥用量,必然会导致较大的收缩。而对水灰比的控制,在施工中采用较高的水灰比是为了满足砼的和易性需要。一般水泥完全水化所需要的结合水最低水灰比约0.26-0.29.偏大的水灰比,增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度,从而影响了砼强度。

(四)面层施工原因

基层干燥会吸收砼拌合物中的水分,使底部砼失水,强度降低,导致开裂。

搅拌不足和过分,振捣不密实,形成的砼强度不足或不均匀,也易导致早期开裂断板。但振捣时间也不宜过长,否则会造成分层,粗颗粒沉入底层,细颗粒及水留在上层,强度不均匀,使表面收缩裂缝增加。

因停电、机械故障、运输不畅、气候突变和停料等原因,使砼浇筑作业中断,再浇筑是未按施工缝处理,新旧砼由于结合不良和收缩不一致,会形成一条不规则的接缝。

养护不及时或养护方法不当,造成表面水分蒸发太快,从而形成干缩裂缝。

切缝不及时或深度不足,造成砼内部应力集中,在砼板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

传力杆安装不当,上下翘曲,则在砼伸缩和传力过程中砼就会被破坏,形成裂缝损坏。

施工车辆的早期通行。由于某些施工作业面受地理条件的限制和因砼养护作业需要在砼强度不足条件下过早通车,产生荷载应力,易产生裂缝。

(五)自然因素影响

风力和风向。有经验证明,当裸漏的路面砼在四级以上风力的作用下,沿风向的垂直方向最可能出现裂缝。

温差的影响。在昼夜温差较大的季节,如春夏之交,白天温度高,可达30度以上,浇筑的砼在凝结过程中,水分快速蒸发,产生干缩。到夜间低温时,砼内产生拉应力,很快砼表面既出现裂缝。

高温条件下,路面砼受到的负面影响主要表现在两个方面:

1、促使砼水化热在较短时间内集中产生,造成砼强度裂缝。

2、在高温照射下的砼集料,蕴含的大量热能,使得砼入模温度过高,加剧了浇筑砼早期热量的增加,进而影响砼内部应力应变的平衡,形成裂缝。

(六)重交通载荷因素

绥国民经济和公路交通运输事业的迅速发展,运输车辆中大型货运车辆的比重不断增加,且车辆超载的现象十分普遍。由于重交通和汽车超载逐年增多,单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍,轴载等效换算系数,及超重轴载与标准轴载换算成16次方关系,所以超重车的增加,使路面使用寿命大大缩短,路面使用性能衰减加快,同时也加剧了其他路面损坏的程度,如地基脱空、接缝破坏、路面接缝唧泥等。

(七)砼路面接缝损坏与表面滑溜现象

砼路面接缝破坏主要是接缝处挤碎、拱起、错台等现象。接缝挤碎主要是胀缝施工不严,造成传力杆位置不准确,活动功能失效。胀缝伸缩受阻,发生剪切挤碎。接触拱起主要是填料失效,有不可压缩的材料填塞缝隙,板膨胀时产生叫法热压应力,出现纵向压曲失稳。错台是接缝处两侧面板出现竖向相对位移,主要是接缝伸胀时错开、地基不均匀沉降、板底脱空、荷载的分布不均匀造成的。

水泥砼路面接缝破坏目前较普遍,特别是构造物台背不均匀沉降引起的错台。早期修建的水泥砼路面,胀缝设置较多,损坏较严重。所以应尽量不设或少设,胀缝损坏现象有所好转。

路面表现抗滑性能的影响因素很多,构成路面抗滑性能的主要是宏观构造和微观构造。宏观构造主要是指表面构造深度和纹理深度;而微观构造主要是石料表面的粗糙度。水泥砼路面的表面纹理深度由表面砂浆所形成,因此砂浆的强度和耐久性至关重要。目前,表面光滑的主要原因是水灰比过大或表面铺装撒水泥浆,造成砼强度低,耐磨性能明显降低。

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