混凝土路面养护的分析与探讨

2010-08-15杨子魁

黑龙江交通科技 2010年7期

关键词：结构层预防性面板

杨子魁

(广西岑溪公路管理局)

混凝土路面养护的分析与探讨

杨子魁

(广西岑溪公路管理局)

主要分析了水泥混凝土路面常见的各种病害,并分析了其产生的原因,提出了一些混凝土路面日常养护、预防性养护和重点养护的常用的方法。

水泥混凝土路面;病害;日常养护;预防性养护;重点养护

1 前言

近年来,我国水泥产量居世界之首,水泥原材料资源充足,为水泥混凝凝土路面的修建提供了物质前提和发展空间,为适应社会经济发展的需要,充分利用本地原材料资源,水泥混凝土路面在我国各地发展迅速。水泥混凝土公路因为具有使用寿命长、承载力大、刚度大、强度高、稳定性好、行车舒适、适应性强、养护费用低等优点而被广泛采用。但是水泥混凝土路面因为种种原因容易产生各种病害,如不及时处理将会影响道路的使用性能。从分析水泥混凝土路面常见病害产生的原因出发,探讨水泥混凝土路面日常养护及预防性养护.

2 混凝土路面常见病害及产生原因

2.1 常见的混凝土路面病害

常见的混凝土路面病害按表现形式分为裂缝、板边缘和角偶的损坏、接缝的损坏、板面磨损和板错台等。按损坏形式可分为四大类：其一为裂缝类,包括横向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝、网裂等;其二为变形类,包括胀起、沉陷等;其三为接缝损坏类,包括接缝碎裂、接缝张开、拱起、错台、唧泥等;其四为表面损坏,包括纹裂、网裂、起皮、磨损、孔洞、露骨、坑槽等。

2.2 常见的混凝土路面病害的产生原因

按产生原因可分为主观原因和客观原因两大类。主观原因有设计不合理、施工不规范、材料不合格和养护不及时等。客观原因有气候环境变化和车辆荷载作用等。

在造成路面破坏的众多因素中,客观因素是难以改变的,而主观因素中设计不合理、施工不规范、材料不合格都是在混凝土路面完工之前发生的,控制起来也相对较为困难。养护管理发生在混凝土路面完后以后,是混凝土路面使用性能的缓解和使用寿命的延长起很大的作用,是比较容易控制的。

(1)材料不良引起的裂缝

①水泥引起的裂缝

水泥熟料如果不经过充分锻烧,就会产生较多的游离氧化钙,由于游离氧化钙的水化过程很慢,将会导致水泥己凝结硬化后继续水化而产生体积膨胀,引起体积变化不均匀现象,导致路面出现裂缝或断板等。

②有害杂质引起的裂缝

水、砂及碎石等中有害杂质对水泥混凝土有腐蚀作用,有害杂质与混凝土产生反应生成易溶于水的物质,使混凝土被腐蚀,当值强度降低,在车辆荷载的不断作用下,便会遭到破坏,从而导致路面出现裂缝。因此,每个料场应对砂、石材料的试验检测要做一次分析,是否含有有害物质,检测合格后方可使用。

③拌和物引起的裂缝

由于拌和物温度过高,便会出现“假凝”现象,并使混凝土路面断裂。水泥拌合后不久,便会硬化,然后又变软,再开始逐步正常硬化,这一过程中开始出现的现象即为“假凝”。产生“假凝”是因为拌合物温度过高,在水泥颗粒表面形成了一层薄的硬壳,使混凝土拌合物的和易性变差,影响后期强度。也会导致路面产生裂缝。

④碱—骨料反应引起的裂缝

砂、石材料中的活性材料与水泥中碱产生化学反应,使混凝土结构遭到破坏,集料中的活性二氧化硅与水泥中碱性氧化物水解后生成的氢氧化钠和氢氧化钾会产生化学反应,并在集料表面生成一种碱—硅酸凝胶体,这种凝胶体吸水后体积产生膨胀,使混凝土结构破坏,出现较深的网裂,这就是“碱—骨料”反应。

(2)施工中产生的裂缝

①温度应力而产生的裂缝

温度应力而产生的裂缝主要是因昼夜温差太大,而产生较大的温度应力,由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割,而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为每度 0.01 m m,当累计长度内温度应为超过抗拉强度时,就会发生裂缝。一般在 20～40 m范围内应设置伸缩缝,切割时间在 24 h内或强度达到设计强度的25%～30%(6～12 MP a)时及时切割,而且宽度 4.5 m m,深度大于路面厚度的 1/4～1/5 h,以防止早期断裂。胀缝在使用中随气温而变化,气温上升时,填缝料被挤出,当气温下降填缝不能立即恢复,使缝中形成空隙,泥、砂、石屑等杂物侵入,成为再次胀伸时的障碍,且雨雪水沿此空隙渗入,损坏路面结构层基层和垫层,造成路面板接缝处的变形和破损、施工、养护不规范、切缝、清缝不及时或没有达到规定的深度,也是造成接缝破损的原因。

②基层原因而产生的反射裂缝

由于基层的裂缝没有进行及时处理,而反射到面层,会导致面层断裂。混凝土路面基层采用的结构形式多以水泥碎石稳定基层为主。由于受到温度应力及其它因素的影响,基层浇筑好后,便会在一定范围内会自然断裂,如在基层上人为地设置一些伸缩缝为使上下缝对齐,会增加不少施工难度。混凝土路面基层强度不够或均匀,行车后也会容易产生裂缝或断板。

(3)客观原因产生的裂缝

①行车,开放交通过早产生的裂缝

开放交通施工中的交通管制对水泥混凝土路面的施工质量有很大关系。交通管制不到位而使车辆驶入养护期未到的面板,不仅会使面板断裂,而且还是混凝土路面纵缝啃边的一个因素。在对双车道公路第二幅混凝土面板进行施工时,当冲卡车辆与正常放行的车队在养护期未到的地段交汇时,由于边上有标示,车辆不敢驶入养护期未到的面板,只能在单幅板上交汇,这时车辆的轮胎就可能正好压在道路中线上,养护期未到的一幅面板板边的强度明显低于已开通一幅面板板边的强度,这样,养护期未到的一幅面板板边就很容易受到损伤,开放交通后就有可能形成啃边现象。

②板底脱空产生的裂缝

由于路基材料具有一定的塑性,在车辆的反复作用下,路基会产生累计塑性变形。而由于板底各处产生的弯沉不同,累计塑性变形也不尽相同。由于水泥混凝土板具有很大的刚度,势必在基层累计弯沉较大处产生脱空。

另一方面,累计弯沉产生的路面板脱空为雨水的下渗提供了空间。当车辆驶过接缝时,板底的积水会产生高压水流,形成泵吸现象,进一步扩充板底的脱空区域。水泥混凝土路面板底脱空区域的存在,使路面板的弯沉值有很大程度上的增加,特别是脱空面积较大时,弯沉值的增长更快。更加容易产生断板或沉陷、错台等病害。因此,当水泥混凝土板底出现脱空时,应及时灌浆处理,防止脱空的进一步扩展。

3 混凝土路面养护

3.1 日常性养护

(1)公路纵向排水的日常性养护

公路纵向排水的目的是防止地表水渗透至混凝土路面结构层,造成混凝土路面结构层因过湿而降低结构层的强度,使混凝土面板破坏,缩短混凝土路面的使用寿命。因此要从以下两个方面消除该不良现象,确保水泥混凝土路面结构层呈干燥状态。

①确保排水沟畅通。在日常养护工作中,应经常保证排水沟内清洁,确保无杂物和杂草以及淤塞等现象发生,经常检查沟底有无渗漏现象,如果发现有,则应及时进行清除、疏通和处理,以确保地表水顺畅地排除。

②确保混凝土路表面清洁。在日常养护工作中,应经常清扫混凝土路表面,确保路面无泥土、飞石、杂物等,保证路表面经常清洁,以利路面地表水快速顺畅地排入排水沟,减少地表水渗入路面结构层的机率,有利于路面结构层保持干燥状态。

(2)公路横向排水的日常性养护

公路横向排水的目的是防止地下水和地表水渗漏至路基和路面结构层,弱化路基和路面结构层的强度,使路基出现沉陷、空洞、翻浆等病害,造成水泥混凝土面板破损,缩短混凝土路面的养护周期。应确保排水畅通,定期和不定期进行详细检查,以及在汛前、汛中、汛后及时进行详细检查,都是是不容忽视的,能确保地表水快速顺畅地排至路基以外的主要渠道,如果发现有堵塞和渗漏现象,必须及时进行疏通和治理,以防止路基病害产生,确保路基干燥稳定。确保路基两侧排水畅通。如果路基两侧堆积物较多,将严重影响地表水的排泄,甚至会造成路基路面积水,导致公路迅速破损。出现这种情况应立即清除垃圾,将路基路面裸露出来,迅速降低地下水水位,确保地表水迅速排出路基,保证路基处于干燥状态,以利路基稳定。

3.2 预防性养护

预防性养护技术的关键在于养护时机的选择。预防性养护时机的选取应基于公路的功能性能,道路养护治理者必须弄清道路功能失效的时间。预防性养护的实施时机应该是在路面尚处于良好状况,或者只有某些病害先兆时进行。一旦结构损坏发生,预防性养护措施就不再是可行的选择。及时地采取预防性养护措施将大大减少交通延误时间,延长公路的使用寿命。针对混凝土路面破坏的特点,在混凝土板块微裂缝或裂缝初期,采取用灌缝材料进行灌封的办法,灌填混凝土板块的裂缝,以阻止裂缝的继续发展和防止地表面水往下渗透,达到延缓和阻止混凝土路面被破坏的目的。重用的灌缝材料有环氧树脂类、聚氨脂与改性聚氨脂类、烯类及沥青橡胶类?常用的改性环氧树脂类材料有聚硫改性环氧灌缝材料,双组分快速固化灌缝材料。