浅探水泥砼路面质量影响因素及预防

　　引言:
　　水泥混凝土路面具有承载能力高、车辆通过能力强、刚度大、扩散荷载能力强、使用寿命长、稳定性好的路面结构。在公路建设和施工中得到了广泛的应用，在我国公路网构成中占有较大比重。特别是在我国公路事业迅速发展的今天，水泥砼道路以其不可替代的优势，在公路建设中发挥着越来越重要的作用。由于路面经常受重交通荷载、环境条件等外部作用，致使水泥混凝土路面使用性能下降，引起路面的损坏断板，影响了公路运输的效益和行车安全，因此，必须采取措施，加强对水泥混凝土路面的设计、施工及养护管理。
　　关键词：质量影响因素，质量控制，处治
　　水泥混凝土路面，受施工工艺、使用环境等因素的影响，会发生病害。水泥混凝土路面最主要的病害当属裂缝断板，它会把路面板分为数块，破坏路面结构的完整性，进而逐步丧失路面整体刚度，直至最后完全失去承载力而丧失使用功能。路面经受各种复杂的应力作用。有在外力荷载作用下产生的荷载应力、有温度变化引起的温度应力、有湿度变化引起的湿度应力等。假如各种应力的不利组合综合作用超过了混凝土的容许应力范围，路面就产生裂缝。若要求混凝土路面在正常条件下安全工作，设计与施工均必须满足混凝土面板的容许应力大于各种应力的最不利组合。因此，要求混凝土路面应有足够的抗拉强度和抗弯拉强度，同时对各种不利因素进行控制。
　　一、水泥砼路面质量影响因素
　　1、路基施工方面的原因
　　（1）路基填筑使用了不适宜的材料
　　公路路基施工规范规定，在通常情况下，不能被压实到规定的密实度和不能形成稳走填方的材料不能用于路基填筑。如：沼泽土，泥炭、含有树根、杂草和易腐朽物质等材料；液限指数大于50％，塑限指数大于25％的材料；有机质含量大于3％的材料；压实含水量和最佳含水量之差大于2％的材料等等。但是，由于施工单位在路基填筑材料方面控制不严，使用了不适宜材料从而造成路基下沉或塌方，以致影响路面直到路面硷砼板破坏。
　　（2）软基处理不当
　　在软土地段路基填筑前，应该首先探明地基承载力，然后采取合理的软基处理有案和施工工艺。软基处理方案一般有:清淤回填土方、石方、土石混合料或砂砾,袋装砂井，塑料排水板，土工布，土工格栅或以上两种方案的组合等，但是施工时，往往是由于取的软基处方案或施工工艺不合理或施工时未认真按要求处理或处理不完善等；这样给路基的稳定造成了隐患，使成形的路基沉陷或滑移等，最终影响路面砼板。
　　（3）路基土石方填筑方面的问题
　　往往在施工过程中,(1)施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制，有时填料的松铺厚度达60～80cm,这样路基填方的密实度很难达到规范要求的低限值;(2)路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够,有的部分在路基填筑完成时,才发现填筑宽度不够,为达到路基的有效宽度,施工单位往往没有按规范要求挖台阶分层填筑压实至路基要求的宽度,而是将一些松散的土倾倒在边坡上；用人工摊铺拍实；这样补上来的路基部分远未达到密实度的要求，造成路基滑坡、层层冲涮；（3）路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整仇械进行整平或整平效果不好，使低凹的地方达不到密实度要求且大量积水；
　　2、路面施工方面的原因。
　　（1）路面基层施工质量不合要求
　　路面基层一般有底基层和面基层。底基层为级配砂砾集料，面基层为水泥稳定类集料。
　　1）影响路面基层均匀性的因素有：刚性基础填筑层厚、填料粒径及级配、密实度。影响路基稳定性的因素有：地面水和地下水、填料稳定性、基底稳定性、路基密实度。影响路基强度的因素有：基底处理主填料强度、路基密实度。混凝土路面基层是为保证路面的整体强度，延长混凝土路面使用寿命的重要结构层。具有调节路面板与土基之间的关系，缓和或降低水、湿度对土基的影响，防止唧泥现象。使路面整体结构比较经济、合理的功能。
　　基层还具有良好的承载、扩载作用，提高路面的整体结构强度，改善路面板的工作条件，同时改善施工条件，保证面层厚度均匀和保护碾压平整的土基或垫层，有利于提高路面施工质量。
　　2）水泥混凝土路面对土基稳定性的要求
　　刚性路面之下土基承受的应力比较小，一般不会超过0.05MPa，因此混凝土路面无需对土基的强度提出过高的要求。然而，土基的稳定性差或不均匀时，在轮载的反复作用下，以及在周围水温变化的影响下，会出现较大的不均匀变形，仍将导致混凝土路面使用品质的下降和路面板的损坏、断裂。土并非理想的强性体，在受力时具有非线性变形的特征。因此，在施工中，要特别注意路基的均匀压实，在路基排水不良地段增加垫层，以排除或隔断地下水对基层的影响，给混凝土路面创造良好的工作环境。
　　（2）路面水泥砼板施工方面的问题
　　混凝土强度是路面破坏的主要原因
　　一般混凝土路面设计强度等级为C35-C40,设计抗折强度为4.5-5.0MPa．。由于施工的不均匀性、组成材料的质量(包括水泥、碎石与砂骨料材料的级配)不符合技术要求、施工工艺不妥、振捣不密实、过早通车、养护不规范、配合比不正确、施工时偷工减料等原因，往往实际的混凝土路面强度达不到设计强度。混凝土路面板在车轮轴载的反复作用产生荷载应力与其它应力共同作用之下，当应力的不利组合达到或超过其强度应力时，便产生裂缝，如此继续作用，将导致混凝土破坏。这类破坏的特点是：不通车不开裂。通车后，裂缝愈早出现，说明强度愈低。这是路面破坏的主要原因，属施工质量问题。因此，在施工过程中应加强技术、质量管理，严格按《路面施工规范》施工
　　水泥砼面层施工，混凝土强度是路面破坏的主要原因；粗集料不具有良好的级配，细长及扁平的颗粒含量太高；细集料和粗集料中含泥量过高，降低了混合料的粘结度；所用水泥质量不稳定或已过期；水泥砼在浇筑过程中未完全振捣密实，蜂窝麻面较严重，这样；势必影响砼板本身的质量，而造成损坏。
　　（3）水泥混凝土路面的温度应力
　　水泥混凝土路面直接暴露在大气中，一年四季大气温度周期性的变化及每一天白昼黑夜气温的变化，使得混凝土路面的温度也随之产生周期性的变化，使混凝土路面产生收缩与膨胀等变形。尤其是带状结构的道路，温度变化引起的路面纵向变形更为突出。一旦路面因温度变化所产生的变形受到约束，不能自由伸缩，路面将产生巨大的温度内应力，同时，混凝土路面的表面同大气直接接触，直接受到外界温度的影响，而且热量向路面内部传导仍需一定的时间。因此，沿着路面的厚度方向温度并不是均匀的，而是存在一定的温差。同样，在晚间，大气温度下降，混凝土路面表面散热快，内部散热慢，也一样会出现同一截面温度不一致、不均匀。因此，水泥混凝土路面的温度应力主要有二类：一类是温度不均匀上升或下降时引起板的热胀冷缩而在板内产生热压应力或收缩应力；另一类是由板截面上温度不一致引起的翘曲应力。当温度内应力超过容许范围，路面板即产生裂缝或被挤碎而破坏。
　　1)收缩应力。混凝土路面在外界温度下降时，产生收缩。由于路面板和基础之间存在摩擦阻力的约束，而且这种摩阻力不同于一般认为的面板底部与基础表面之间的滑动摩擦。由于现场浇筑混凝土的水泥浆渗入基础，与基础表层材料粘结成整体，当板面出现滑动趋势时，阻力来自基础材料内部的水平抗剪力，且这种摩阻力远远超过一般的滑动摩阻力。因此这种约束引起路面的收缩应力。未设接缝的混凝土路面板在温度下降15度时，如取Eo=30000MPa,Mc=0.15，T=-15度，最大收缩应力可达5.29MPa。这一应力作用于新浇筑的混凝土路面，由于混合料在终凝以后很短的时间内容许拉应力极低，混凝土路面通常会出现横向贯穿裂缝，以后在轮载的作用下，将出现唧泥而破坏。所以在施工时，应尽量控制工作温差，并按规定及时锯切缩缝，同时，提高基层的平整度，以减少基层与面层之间的摩阻力。
　　2)翘曲应力。由于砼板、基层、土基的热导性能较差，当气温变化快时，砼板面与板底产生温差，因而板底与板顶的胀缩变形大小不同。这些变形又将受到板的自重、地基反力和相邻板的钳制作用，因而产生温度翘曲应力。我国公路目前重点考虑荷载应力和温度翘曲应力两方面同时产生的综合疲劳作用。实践表明，水泥混凝土路面板长控制在5米左右时，一般很少因温度翘曲应力作用而破坏，同时按翘曲应力控制确定的缩缝间距一般都小于按混凝上均匀收缩控制所确定的缩缝间距，因此，前者能满足，后者便能满足要求。这也是《规范》中规定的缩缝间距取值的依据所在。在施工中，为了控制翘曲应力影响破坏混凝土路面，一般按《规范》规定要求进行施工，同时，避免严冬下霜期施工，就能基本解决问题。
　　生，从而避免了混凝土面板的早期断板。
　　二、水泥砼路面板破坏后的处治
　　1、对于水泥硷板错台、沉陷的现象，由于修补困难，以往人们总是用沥青砼进行填补压实，实际上这种修补方案是不可取的。因为水泥砼路面与沥青砼路面颜色不一致，这样的局部修补，会给汽车驾驶员造成错觉，且在高速行驶的公路上可能发生交通事故。所以，对于错台、沉陷的水泥砼板最好是铲除，用同标号的新砼进行修补。并加入砼快速修补剂，这样，4h后便能开放交通。
　　2、对于水泥砼板裂缝的现象，可采用补裂缝材料进行灌浆处理，4h后能开放交通。
　　3、对于水泥砼龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象，可采用局部换板进行修补并加入砼快速修补剂。
　　四、结束语
　　工程施工工作中，应先了解其采用的设计原理及要求，对照工程中实际发现的问题，确定控制目标。根据控制目标，分析影响因素，并对薄弱环节采取相应的检测手段和控制措施，才能达到预期的控制效果，避免出现质量通病。
　　
　　参考文献
　　[1]姚祖康，公路设计手册（路面），北京，人民交通出版社，1993.8。
　　[2]张应立，现代混凝土配合比设计手册，北京，人民交通出版社，2002.12。
　　[3]交通部，公路水泥混凝土路面养护技术规范，北京，人民交通出版社，2001.10。
　　[4]交通部，公路工程技术标准，北京，人民交通出版社，2004.1。
　　[5]交通部，公路水泥混凝土路面施工技术规范，北京，人民交通出版社，2003.3。
　　[6]交通部，公路水泥混凝土路面设计规范，北京，人民交通出版社，2002.12。

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