水泥混凝土路面損壞原因及分析
摘要:全面分析水泥混凝土路面損壞原因，并提出一些解決辦法。
關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面；損壞；原因
水泥砼路面具有強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)、剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，耐久性優(yōu)良、有利于夜間行車，無(wú)車轍和推移等病害，養(yǎng)護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，特別是水穩(wěn)定性較好。因此近幾年各地區(qū)都修筑了一定數(shù)量的水泥混凝土路面，積累了豐富的修筑經(jīng)驗(yàn)。
然而，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量的猛增，特別是大型車輛軸載的成倍提高，導(dǎo)致部分水泥混凝土路面不能適應(yīng)公路運(yùn)輸發(fā)展的需要，近年來(lái)，水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的損壞，有的甚至不能保證車輛的正常運(yùn)行。
一、重交通荷載因素
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和公路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，運(yùn)輸車輛中大型貨運(yùn)車輛的比重不斷增加，且車輛超載現(xiàn)象十分普遍。由于重交通和汽車超載，造成了水泥混凝土路面早期損壞，使路面使用壽命大大縮短，路面使用性能衰減加快，同時(shí)加劇了其它路面損壞形式的程度，如地基脫空，接縫破壞，路面接縫唧泥等。
汽車超載引起標(biāo)準(zhǔn)軸載換算系數(shù)明顯增加，累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次顯著增大，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的使用壽命大大縮短，造成路面結(jié)構(gòu)的早期損壞。
二、施工質(zhì)量因素
通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分水泥混凝土路面由于選擇不當(dāng)或施工質(zhì)量差、設(shè)計(jì)欠合理等原因，不久路面即出現(xiàn)脫皮，麻面，露骨，錯(cuò)臺(tái)，斷板病害，有的路面才使用幾年就不能正常使用，施工中存在較多的質(zhì)量問(wèn)題有如下幾個(gè)方面：
（一）混凝土施工厚度不夠或不均勻
調(diào)查發(fā)現(xiàn), 混凝土路面施工中存在厚度不均勻，板最薄的地方達(dá)不到設(shè)計(jì)板厚的60%, 另一方面,由于厚度不均勻,造成板內(nèi)荷載應(yīng)力分布不均勻,存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,在重荷載作下，破壞是必然的。因此控制板厚均勻性是關(guān)鍵。
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水泥混凝土應(yīng)是一個(gè)密實(shí)體,從調(diào)查混凝土破碎斷面分析,填充空隙的水泥耗資過(guò)多，大部分破壞界面是從碎石表面剝開(kāi)。由于水泥石的干縮在集料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，一般隨著集料粒徑的增大而增大,如果它們超過(guò)水泥石和集料的粘結(jié)強(qiáng)度,則產(chǎn)生細(xì)小裂縫，這種微裂縫在水泥凝結(jié)和硬化時(shí)期就已經(jīng)存在。在非均質(zhì)的混凝土系統(tǒng)中,粗集料與砂漿(水泥)的界面粘結(jié)力是非常薄弱的環(huán)節(jié),如果級(jí)配不佳,破壞的程度就更嚴(yán)重,同時(shí)混凝土還會(huì)因表面溫度和濕度的差別而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂縫,混凝土強(qiáng)度明顯降低。
因此,在施工中,由于水灰比控制不好,造成水泥漿過(guò)多,用水量過(guò)大,混凝土強(qiáng)度下降；施工中早期養(yǎng)護(hù)不好,造成混凝土內(nèi)部水份大量蒸發(fā),產(chǎn)生干縮變形, 形成微裂縫,降低混凝土強(qiáng)度；碎石等原材料的質(zhì)量問(wèn)題,如級(jí)配不好、針片狀含量多、含泥量大、水泥質(zhì)量不好等,也造成混凝土強(qiáng)度低。
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在混凝土路面施工過(guò)程中,因氣溫、風(fēng)力、振搗及用水量等施工因素,都會(huì)影響到新混凝土的硬化強(qiáng)度,尤其在收面工作中撒干粉、撒水等不規(guī)范操作,也會(huì)導(dǎo)致路面脫皮、平整度較差及其它病害的產(chǎn)生,直接影響到車輛的行駛安全和舒適性。
（四）施工中的早期裂縫
早期裂縫指混凝土澆筑后沒(méi)有及時(shí)切縫 ,由于混凝土的干縮與溫縮產(chǎn)生的收縮裂縫。施工中造成早期開(kāi)裂主要有幾個(gè)因素 :
1、溫差的影響
在晝夜溫差較大的季節(jié),如春夏之交,白天溫度高,可達(dá)到30°C以上,澆筑的混凝土在凝結(jié)過(guò)程中,水份快速蒸發(fā),產(chǎn)生干縮.到夜間低溫時(shí),混凝土風(fēng)產(chǎn)生拉應(yīng)力,很快混凝土表面即出現(xiàn)裂縫。
2、切縫時(shí)間過(guò)遲
一般收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土內(nèi)最薄弱處,目前施工中一般采取整體長(zhǎng)線作業(yè), 一定時(shí)間后再切縫,如果切縫不及時(shí),板內(nèi)收縮應(yīng)力就使混凝土板在薄弱處開(kāi)裂。
3、混凝土配合比不良
由于集料等材料供應(yīng)不能滿足級(jí)配要求,為達(dá)到強(qiáng)度要求一般采用提高水泥用量,必然造成混凝土內(nèi)部的塑性變形增大,產(chǎn)生裂縫。
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4、施工質(zhì)量不好
施工中應(yīng)特別注意混凝土強(qiáng)度的均勻性和混凝土路面板厚度的均勻性。混凝土松鋪厚度要根據(jù)試驗(yàn)確定以達(dá)到混凝土振搗成型后厚度均勻一致的要求,從而減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位,進(jìn)而減少早期裂縫的產(chǎn)生。
5、養(yǎng)生的影響
混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié),養(yǎng)生不夠,造成混凝土被“燒灼”；養(yǎng)生不及時(shí),造成表面水份蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。
三、地基不均勻沉降引起的斷板現(xiàn)象
由于水泥混凝土路面剛度大,抗變形能力差,當(dāng)?shù)鼗痪鶆虺两禃r(shí),改變了其受力狀態(tài)和工作條件,混凝土板內(nèi)部應(yīng)力增加,造成混凝土板破壞。公路不均勻沉降主要有幾種情況 :
?。ㄒ唬└呗返痰牟痪鶆虺两惮F(xiàn)象
高路堤由于各種原因引起路堤本身的不均勻沉降,軟弱地基上的高路堤,一是路基失穩(wěn),產(chǎn)生邊坡滑動(dòng),引起路面縱向裂縫；二是地基固結(jié)沉降,引起路基的不均勻沉降。
（二）填挖交界處的不均勻沉降
公路填挖交界處,由于土質(zhì)的變化、密實(shí)程度的不同,必然造成沉降差異,特別是路堤填筑施工控制不好時(shí),沉降差異更明顯。
?。ㄈ?gòu)造物臺(tái)背填筑處不均勻沉降現(xiàn)象
目前公路建設(shè)中構(gòu)造物很多,如橋梁、涵洞、擋土墻等,這些構(gòu)造物的修建都存在一個(gè)臺(tái)背回填的問(wèn)題,由于工作面太小,壓實(shí)機(jī)械難以動(dòng)作,回填材料的壓實(shí)度難以保證,都不同程度地存在臺(tái)背不均勻沉降問(wèn)題,尤其是橋臺(tái)等高填方段，沉降差異更大,造成路面錯(cuò)臺(tái)和跳車,引起混凝土板斷裂。
四、混凝土路面接縫損壞現(xiàn)象
接縫破壞主要是接縫處擠碎、拱起、錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象。接縫擠碎主要是脹縫施工控制不嚴(yán),造成傳力桿位置不正確、活動(dòng)功能失效、脹縫收縮受阻,發(fā)生剪切擠碎。接縫拱起主要是填縫料失效、有不可壓縮的材料填塞縫隙,板膨脹時(shí)產(chǎn)生較大熱壓應(yīng)力,出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。錯(cuò)臺(tái)是接縫處兩側(cè)面板出現(xiàn)豎向相對(duì)位移,主要是接縫伸脹時(shí)錯(cuò)開(kāi)、地基不均勻沉降、板底脫空、荷載的分布不勻等造成的。
目前水泥砼路面正在高速發(fā)展,有其突出的優(yōu)點(diǎn),也存在很多問(wèn)題,產(chǎn)生的破壞因素如荷載、施工、路基等,應(yīng)引起廣泛的重視,以使混凝土路面得到更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]JTG D40-2003, 公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范 [5] .
[2]JTG F30 一 2003, 公路水泥混凝土路面施工 技術(shù)規(guī)范 [5] .
[3]傅智 .公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范實(shí) 施與應(yīng)用指南 [ 日 .人民交通 .
[4]TJJ073.1-2001, 公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù) 技術(shù)規(guī)范 [5] .
[5]王秉綱 .水泥混凝土路面設(shè)計(jì)與施工 [M] . 北京 : 人民交通出版社
（中國(guó)混凝土與水泥制品網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處）
關(guān)鍵詞:水泥混凝土路面；損壞；原因
水泥砼路面具有強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)、剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，耐久性優(yōu)良、有利于夜間行車，無(wú)車轍和推移等病害，養(yǎng)護(hù)工作量少等優(yōu)點(diǎn)，特別是水穩(wěn)定性較好。因此近幾年各地區(qū)都修筑了一定數(shù)量的水泥混凝土路面，積累了豐富的修筑經(jīng)驗(yàn)。
然而，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量的猛增，特別是大型車輛軸載的成倍提高，導(dǎo)致部分水泥混凝土路面不能適應(yīng)公路運(yùn)輸發(fā)展的需要，近年來(lái)，水泥混凝土路面出現(xiàn)不同程度的損壞，有的甚至不能保證車輛的正常運(yùn)行。
一、重交通荷載因素
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和公路交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，運(yùn)輸車輛中大型貨運(yùn)車輛的比重不斷增加，且車輛超載現(xiàn)象十分普遍。由于重交通和汽車超載，造成了水泥混凝土路面早期損壞，使路面使用壽命大大縮短，路面使用性能衰減加快，同時(shí)加劇了其它路面損壞形式的程度，如地基脫空，接縫破壞，路面接縫唧泥等。
汽車超載引起標(biāo)準(zhǔn)軸載換算系數(shù)明顯增加，累計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸次顯著增大，水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)的使用壽命大大縮短，造成路面結(jié)構(gòu)的早期損壞。
二、施工質(zhì)量因素
通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)部分水泥混凝土路面由于選擇不當(dāng)或施工質(zhì)量差、設(shè)計(jì)欠合理等原因，不久路面即出現(xiàn)脫皮，麻面，露骨，錯(cuò)臺(tái)，斷板病害，有的路面才使用幾年就不能正常使用，施工中存在較多的質(zhì)量問(wèn)題有如下幾個(gè)方面：
（一）混凝土施工厚度不夠或不均勻
調(diào)查發(fā)現(xiàn), 混凝土路面施工中存在厚度不均勻，板最薄的地方達(dá)不到設(shè)計(jì)板厚的60%, 另一方面,由于厚度不均勻,造成板內(nèi)荷載應(yīng)力分布不均勻,存在應(yīng)力集中現(xiàn)象,在重荷載作下，破壞是必然的。因此控制板厚均勻性是關(guān)鍵。
?。ǘ┧嗷炷翉?qiáng)度不夠
水泥混凝土應(yīng)是一個(gè)密實(shí)體,從調(diào)查混凝土破碎斷面分析,填充空隙的水泥耗資過(guò)多，大部分破壞界面是從碎石表面剝開(kāi)。由于水泥石的干縮在集料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，一般隨著集料粒徑的增大而增大,如果它們超過(guò)水泥石和集料的粘結(jié)強(qiáng)度,則產(chǎn)生細(xì)小裂縫，這種微裂縫在水泥凝結(jié)和硬化時(shí)期就已經(jīng)存在。在非均質(zhì)的混凝土系統(tǒng)中,粗集料與砂漿(水泥)的界面粘結(jié)力是非常薄弱的環(huán)節(jié),如果級(jí)配不佳,破壞的程度就更嚴(yán)重,同時(shí)混凝土還會(huì)因表面溫度和濕度的差別而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂縫,混凝土強(qiáng)度明顯降低。
因此,在施工中,由于水灰比控制不好,造成水泥漿過(guò)多,用水量過(guò)大,混凝土強(qiáng)度下降；施工中早期養(yǎng)護(hù)不好,造成混凝土內(nèi)部水份大量蒸發(fā),產(chǎn)生干縮變形, 形成微裂縫,降低混凝土強(qiáng)度；碎石等原材料的質(zhì)量問(wèn)題,如級(jí)配不好、針片狀含量多、含泥量大、水泥質(zhì)量不好等,也造成混凝土強(qiáng)度低。
?。ㄈ┎涣际┕し椒ㄔ斐傻脑缙趽p壞
在混凝土路面施工過(guò)程中,因氣溫、風(fēng)力、振搗及用水量等施工因素,都會(huì)影響到新混凝土的硬化強(qiáng)度,尤其在收面工作中撒干粉、撒水等不規(guī)范操作,也會(huì)導(dǎo)致路面脫皮、平整度較差及其它病害的產(chǎn)生,直接影響到車輛的行駛安全和舒適性。
（四）施工中的早期裂縫
早期裂縫指混凝土澆筑后沒(méi)有及時(shí)切縫 ,由于混凝土的干縮與溫縮產(chǎn)生的收縮裂縫。施工中造成早期開(kāi)裂主要有幾個(gè)因素 :
1、溫差的影響
在晝夜溫差較大的季節(jié),如春夏之交,白天溫度高,可達(dá)到30°C以上,澆筑的混凝土在凝結(jié)過(guò)程中,水份快速蒸發(fā),產(chǎn)生干縮.到夜間低溫時(shí),混凝土風(fēng)產(chǎn)生拉應(yīng)力,很快混凝土表面即出現(xiàn)裂縫。
2、切縫時(shí)間過(guò)遲
一般收縮裂縫出現(xiàn)在混凝土內(nèi)最薄弱處,目前施工中一般采取整體長(zhǎng)線作業(yè), 一定時(shí)間后再切縫,如果切縫不及時(shí),板內(nèi)收縮應(yīng)力就使混凝土板在薄弱處開(kāi)裂。
3、混凝土配合比不良
由于集料等材料供應(yīng)不能滿足級(jí)配要求,為達(dá)到強(qiáng)度要求一般采用提高水泥用量,必然造成混凝土內(nèi)部的塑性變形增大,產(chǎn)生裂縫。
[Page]
4、施工質(zhì)量不好
施工中應(yīng)特別注意混凝土強(qiáng)度的均勻性和混凝土路面板厚度的均勻性。混凝土松鋪厚度要根據(jù)試驗(yàn)確定以達(dá)到混凝土振搗成型后厚度均勻一致的要求,從而減少結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位,進(jìn)而減少早期裂縫的產(chǎn)生。
5、養(yǎng)生的影響
混凝土的養(yǎng)生是混凝土質(zhì)量保證的重要環(huán)節(jié),養(yǎng)生不夠,造成混凝土被“燒灼”；養(yǎng)生不及時(shí),造成表面水份蒸發(fā)太快,從而形成干縮裂縫。
三、地基不均勻沉降引起的斷板現(xiàn)象
由于水泥混凝土路面剛度大,抗變形能力差,當(dāng)?shù)鼗痪鶆虺两禃r(shí),改變了其受力狀態(tài)和工作條件,混凝土板內(nèi)部應(yīng)力增加,造成混凝土板破壞。公路不均勻沉降主要有幾種情況 :
?。ㄒ唬└呗返痰牟痪鶆虺两惮F(xiàn)象
高路堤由于各種原因引起路堤本身的不均勻沉降,軟弱地基上的高路堤,一是路基失穩(wěn),產(chǎn)生邊坡滑動(dòng),引起路面縱向裂縫；二是地基固結(jié)沉降,引起路基的不均勻沉降。
（二）填挖交界處的不均勻沉降
公路填挖交界處,由于土質(zhì)的變化、密實(shí)程度的不同,必然造成沉降差異,特別是路堤填筑施工控制不好時(shí),沉降差異更明顯。
?。ㄈ?gòu)造物臺(tái)背填筑處不均勻沉降現(xiàn)象
目前公路建設(shè)中構(gòu)造物很多,如橋梁、涵洞、擋土墻等,這些構(gòu)造物的修建都存在一個(gè)臺(tái)背回填的問(wèn)題,由于工作面太小,壓實(shí)機(jī)械難以動(dòng)作,回填材料的壓實(shí)度難以保證,都不同程度地存在臺(tái)背不均勻沉降問(wèn)題,尤其是橋臺(tái)等高填方段，沉降差異更大,造成路面錯(cuò)臺(tái)和跳車,引起混凝土板斷裂。
四、混凝土路面接縫損壞現(xiàn)象
接縫破壞主要是接縫處擠碎、拱起、錯(cuò)臺(tái)等現(xiàn)象。接縫擠碎主要是脹縫施工控制不嚴(yán),造成傳力桿位置不正確、活動(dòng)功能失效、脹縫收縮受阻,發(fā)生剪切擠碎。接縫拱起主要是填縫料失效、有不可壓縮的材料填塞縫隙,板膨脹時(shí)產(chǎn)生較大熱壓應(yīng)力,出現(xiàn)縱向壓曲失穩(wěn)。錯(cuò)臺(tái)是接縫處兩側(cè)面板出現(xiàn)豎向相對(duì)位移,主要是接縫伸脹時(shí)錯(cuò)開(kāi)、地基不均勻沉降、板底脫空、荷載的分布不勻等造成的。
目前水泥砼路面正在高速發(fā)展,有其突出的優(yōu)點(diǎn),也存在很多問(wèn)題,產(chǎn)生的破壞因素如荷載、施工、路基等,應(yīng)引起廣泛的重視,以使混凝土路面得到更好的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
[1]JTG D40-2003, 公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì) 規(guī)范 [5] .
[2]JTG F30 一 2003, 公路水泥混凝土路面施工 技術(shù)規(guī)范 [5] .
[3]傅智 .公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范實(shí) 施與應(yīng)用指南 [ 日 .人民交通 .
[4]TJJ073.1-2001, 公路水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù) 技術(shù)規(guī)范 [5] .
[5]王秉綱 .水泥混凝土路面設(shè)計(jì)與施工 [M] . 北京 : 人民交通出版社
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