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摘 要: 本文从公路水泥混凝土路面的特点出发,结合北方农村实际环境气候特点,从施工全过程对影响水泥混凝土路面耐久性的病害因素进行了分析,并给出了切实可行的措施,以期对农村水泥混凝土路面的耐久性有所帮助。
关键词:农村公路;水泥混凝土路面;耐久性;对策
随着北方各省市农村道路“村村通工程”的实施,大部分行政村已经实现了向外连接的沥青或水泥路面。其中,有相当大部分的水泥混凝土路面。水泥混凝土路面在20世纪八十年代修建较多。早期修建的路面病害较多,不少路段仅使用2～3年既出现大面积破坏。近些年,随着施工、设计、养护等全套技术的的进步,水泥混凝土路面的质量有了较大提高,但寿命短、维修难的问题仍未得到根本解决,制约了其在干线公路上的发展。但是水泥混凝土路面在村村通公路中得到广泛应用。为了防治出现较大病害,影响其正常使用性能,应结合本地农村公路的特点,制定可行的措施,保证其质量,延长使用寿命。
1、水泥混凝土路面的受力特点
水泥混凝土路面是一种最常见的刚性路面结构。在水泥混凝土路面设计理论中,将混凝土板看作四边自由的小挠度弹性矩形薄板,其假定条件是混凝土板与弹性地基间完全接触(不脱空)。而实际中并非是完全支撑,所以应当尽量保证混凝土板均匀支承,此时无论荷载作用的位置,应力都较小;而一旦脱空,板内将产生过大的附加弯拉应力,混凝土板很快达到极限寿命,极端情况下,可以一次压断。所以防止混凝土板的脱空是就可以很大程度上防止混凝土路面的断板、裂缝等病害的发生。
2、水泥混凝土路面的优缺点
2.1水泥混凝土路面的优点
(1)稳定性好,混凝土路面的水稳定性和热稳定性均较好,特别是其强度随着时间的延长而增加,不存在沥青路面的“老化”、车辙等病害现象;
(2)水泥混凝土是无机胶凝材料,耐老化、无污染,同时强度高,耐磨性好;
(3)耐久性好,在相同技术和工艺水平下,水泥混凝土路面的使用年限长;
(4)便于就地取材,水泥混凝土路面可以容纳各种类型的集料,只要这些材料满足一定的标准即可;
(5)有利于夜间行车,混凝土路面色泽鲜明,能见度好,对夜间行车有利。
2.2水泥混凝土路面的缺点
(1)对路基的稳定性要求高,对不均匀变形的适应性差;
(2)水泥混凝土为水硬性材料,养护期较长,施工和养护用水量大;
(3)水泥混凝土路面强度高、硬度大,断板后难于清除,修复难度大;
(4)在相同平整度条件下,由于水泥混凝土路面不减振,因此行车舒适性不及沥青路面且噪音较大;
(5)有接缝,常常会对长期使用造成不利影响。
3、影响农村水泥混凝土路面耐久性的主要方面及对策
3.1路基对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
对于水泥路面来说,路基稳定才能为路面提供连续均匀的支撑。一般而言,通车前2～3年水泥混凝土路面的破损是由于地基或路基不稳造成的。一般越是高路堤、软基路堤或半填半挖的路基,越容易出现断板;相反,低路堤、老路堤早期破损较少。
针对上述特点,加上农村公路路基大部分施工单位技术薄弱,机械少压实度无法保证的情况,在实际工程建设中,应该掌握工程进度,减缓工期,新建路基当年不宜铺筑永久式面,对于条件较好的地区可先铺筑砂石路面维持通车,第二年经弯沉检测合格后再实施。这样就可以减少使用初期的病害。这种通过牺牲速度来提高质量的方法在农村公路中很实用。
3.2垫层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
特殊路段必须设置垫层。特别是路堑地段,土质路堑地段由于地下水位较高和坡面水的汇集,路床的强度、水稳定性将大大降低,应增设全宽式隔、排水垫层。
3.3基层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
(1)水泥混凝土路面面层厚而刚,主要是面层受力,对基层的要求主要是水稳定性尤其是抗冲刷能力。
(2)农村公路与高等级公路在基层结构类型的选择上应有所区别。级配碎石和填隙碎石柔性基层不仅能弥补半刚性稳定基层的不足,而且在农村公路水泥路面上使用,又避免了其整体强度低,抗变形能力差的弱点。
(3)基层集料的质量对路面使用寿命有着非常重要的影响。基层集料的优劣将在一定程度上影响路面的使用寿命和舒适性。一定要重视基层集料的质量,保证混凝土路面的耐久性。
影响基层集料质量的因素:
對基层集料质量进行控制时,可以遵循以下几个基本原则:
首先是间断级配比连续级配好。间断级配可以形成既具有高密实度又具有高内摩阻力的密实骨架结构,具有良好的稳定性;而连续级配形成密实悬浮结构,其性能取决于结合料的工程性质,导致稳定性趋劣。
其次是粗集料多比细集料多好。粗集料多,可以形成开级配结构,有利于内部排水;而细集料多尤其是含泥量多,将导致抗开裂、抗冲刷能力降低。
最后是提倡充分利用当地材料,但不是任意取材。当材料达不到要求时,应采取“一掺二改”的方法进行改善。“掺”即掺一部分合格的材料,“改”即将粒径大改小、将塑性高改低。
3.4面层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
面层厚度应有较多的安全储备。不能因为基层较厚强度较高,就随意减薄面层;实际上,提高基层的强度和刚度,对于降低面层的应力或者减薄面层的厚度,影响很小。在同等条件下,路面的使用年限与水泥混凝土面层厚度的五次方成正比,面层厚度的微小变化,对路面的使用寿命有明显影响。对于农村公路的施工水平偏低,在确定面层厚度时,还应将此类因素考虑在内。
3.5路面内部排水对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
水是导致路面损坏的“元凶”。不应将排水系统看作是“附属”设施,而应将其放在与路面结构同等重要的位置。而在建设过程中,由于技术和经济条件的限制,往往顾此失彼,未能将排水设施作为一个“系统”来全面考虑,尤其容易忽视路面内部排水。以增强晴雨天通行能力、延长路面使用寿命为质量目标的农村公路,更应重视路面内部排水。国外的研究表明,设置了内部排水的水泥混凝土路面,使用寿命提高50%左右。
具体应用中可以根据实际情况采取设置排水基层、用透水性材料填筑路肩、用浆砌片石(不勾缝)或无砂大孔混凝土预制块砌筑路缘石等综合措施,以提高路面内部排水能力。
3.6养护对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
(1)农村公路有失养的危险。经济欠发达地区,养护资金匮乏、专业人员不足,养护机制短期内难以落实。另外,一些公路建成后交通量陡增,也会造成路面的早期破坏。这就要求建设者能预见到以上不利因素,并在设计和施工中采取相应对策,以延长路面的维修养护周期。
(2)了解水泥混凝土路面的维修特性。对于已经断裂并伴有严重沉陷的混凝土板,目前普遍采用普通混凝土按常规技术进行翻修,该方法虽然工艺简单,但效果不理想,常常出现前补后坏,左补右坏的情况。分析后认为,除存在软基处理不彻底、基层边角压实不到位、混凝土板养生期短等因素外,还与不了解水泥混凝土路面的维修特性有关。翻修过程中,不可避免会对四周结构造成扰动,破坏了原有的平衡状态,降低了四周结构的强度、刚度和水稳定性,因此,在对混凝土板进行翻修的同时,应加强四周混凝土板基础的强度和稳定性并进行防排水处理。
4、结语
水泥混凝土路面在农村公路上使用,可以扬长避短,延长路面的使用寿命。
提高水泥混凝土路面的耐久性,关键在于提高地基、路基以及基层的稳定性,完善路面内部排水设施。应该因地制宜,研究合适的路基路面施工方法,保证农村地区水泥混凝土路面的耐久性。
农村公路一定要做到正常的养护维护工作,否则将直接影响到路面的使用寿命和服务期间的耐久性。
农村公路建设总量大、等级低、投资少,但不等于质量差、隐患多、寿命短。在建设中应遵循“充分利用旧路资源,合理用地,避免大填大挖”的原则,将有限的资金用在提高公路的使用寿命上,为农村的经济发展作出应有的贡献。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.JTGD40-2002公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2003。
[2]中华人民共和国行业标准.JTJ018-97公路排水设计规范[S].北京:人民交通出版社,1998。
[3]邓雪均,路基路面工程,北京:人民交通出版社[M],2000。
关键词:农村公路;水泥混凝土路面;耐久性;对策
随着北方各省市农村道路“村村通工程”的实施,大部分行政村已经实现了向外连接的沥青或水泥路面。其中,有相当大部分的水泥混凝土路面。水泥混凝土路面在20世纪八十年代修建较多。早期修建的路面病害较多,不少路段仅使用2～3年既出现大面积破坏。近些年,随着施工、设计、养护等全套技术的的进步,水泥混凝土路面的质量有了较大提高,但寿命短、维修难的问题仍未得到根本解决,制约了其在干线公路上的发展。但是水泥混凝土路面在村村通公路中得到广泛应用。为了防治出现较大病害,影响其正常使用性能,应结合本地农村公路的特点,制定可行的措施,保证其质量,延长使用寿命。
1、水泥混凝土路面的受力特点
水泥混凝土路面是一种最常见的刚性路面结构。在水泥混凝土路面设计理论中,将混凝土板看作四边自由的小挠度弹性矩形薄板,其假定条件是混凝土板与弹性地基间完全接触(不脱空)。而实际中并非是完全支撑,所以应当尽量保证混凝土板均匀支承,此时无论荷载作用的位置,应力都较小;而一旦脱空,板内将产生过大的附加弯拉应力,混凝土板很快达到极限寿命,极端情况下,可以一次压断。所以防止混凝土板的脱空是就可以很大程度上防止混凝土路面的断板、裂缝等病害的发生。
2、水泥混凝土路面的优缺点
2.1水泥混凝土路面的优点
(1)稳定性好,混凝土路面的水稳定性和热稳定性均较好,特别是其强度随着时间的延长而增加,不存在沥青路面的“老化”、车辙等病害现象;
(2)水泥混凝土是无机胶凝材料,耐老化、无污染,同时强度高,耐磨性好;
(3)耐久性好,在相同技术和工艺水平下,水泥混凝土路面的使用年限长;
(4)便于就地取材,水泥混凝土路面可以容纳各种类型的集料,只要这些材料满足一定的标准即可;
(5)有利于夜间行车,混凝土路面色泽鲜明,能见度好,对夜间行车有利。
2.2水泥混凝土路面的缺点
(1)对路基的稳定性要求高,对不均匀变形的适应性差;
(2)水泥混凝土为水硬性材料,养护期较长,施工和养护用水量大;
(3)水泥混凝土路面强度高、硬度大,断板后难于清除,修复难度大;
(4)在相同平整度条件下,由于水泥混凝土路面不减振,因此行车舒适性不及沥青路面且噪音较大;
(5)有接缝,常常会对长期使用造成不利影响。
3、影响农村水泥混凝土路面耐久性的主要方面及对策
3.1路基对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
对于水泥路面来说,路基稳定才能为路面提供连续均匀的支撑。一般而言,通车前2～3年水泥混凝土路面的破损是由于地基或路基不稳造成的。一般越是高路堤、软基路堤或半填半挖的路基,越容易出现断板;相反,低路堤、老路堤早期破损较少。
针对上述特点,加上农村公路路基大部分施工单位技术薄弱,机械少压实度无法保证的情况,在实际工程建设中,应该掌握工程进度,减缓工期,新建路基当年不宜铺筑永久式面,对于条件较好的地区可先铺筑砂石路面维持通车,第二年经弯沉检测合格后再实施。这样就可以减少使用初期的病害。这种通过牺牲速度来提高质量的方法在农村公路中很实用。
3.2垫层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
特殊路段必须设置垫层。特别是路堑地段,土质路堑地段由于地下水位较高和坡面水的汇集,路床的强度、水稳定性将大大降低,应增设全宽式隔、排水垫层。
3.3基层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
(1)水泥混凝土路面面层厚而刚,主要是面层受力,对基层的要求主要是水稳定性尤其是抗冲刷能力。
(2)农村公路与高等级公路在基层结构类型的选择上应有所区别。级配碎石和填隙碎石柔性基层不仅能弥补半刚性稳定基层的不足,而且在农村公路水泥路面上使用,又避免了其整体强度低,抗变形能力差的弱点。
(3)基层集料的质量对路面使用寿命有着非常重要的影响。基层集料的优劣将在一定程度上影响路面的使用寿命和舒适性。一定要重视基层集料的质量,保证混凝土路面的耐久性。
影响基层集料质量的因素:
對基层集料质量进行控制时,可以遵循以下几个基本原则:
首先是间断级配比连续级配好。间断级配可以形成既具有高密实度又具有高内摩阻力的密实骨架结构,具有良好的稳定性;而连续级配形成密实悬浮结构,其性能取决于结合料的工程性质,导致稳定性趋劣。
其次是粗集料多比细集料多好。粗集料多,可以形成开级配结构,有利于内部排水;而细集料多尤其是含泥量多,将导致抗开裂、抗冲刷能力降低。
最后是提倡充分利用当地材料,但不是任意取材。当材料达不到要求时,应采取“一掺二改”的方法进行改善。“掺”即掺一部分合格的材料,“改”即将粒径大改小、将塑性高改低。
3.4面层对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
面层厚度应有较多的安全储备。不能因为基层较厚强度较高,就随意减薄面层;实际上,提高基层的强度和刚度,对于降低面层的应力或者减薄面层的厚度,影响很小。在同等条件下,路面的使用年限与水泥混凝土面层厚度的五次方成正比,面层厚度的微小变化,对路面的使用寿命有明显影响。对于农村公路的施工水平偏低,在确定面层厚度时,还应将此类因素考虑在内。
3.5路面内部排水对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
水是导致路面损坏的“元凶”。不应将排水系统看作是“附属”设施,而应将其放在与路面结构同等重要的位置。而在建设过程中,由于技术和经济条件的限制,往往顾此失彼,未能将排水设施作为一个“系统”来全面考虑,尤其容易忽视路面内部排水。以增强晴雨天通行能力、延长路面使用寿命为质量目标的农村公路,更应重视路面内部排水。国外的研究表明,设置了内部排水的水泥混凝土路面,使用寿命提高50%左右。
具体应用中可以根据实际情况采取设置排水基层、用透水性材料填筑路肩、用浆砌片石(不勾缝)或无砂大孔混凝土预制块砌筑路缘石等综合措施,以提高路面内部排水能力。
3.6养护对农村水泥混凝土路面耐久性的影响及防治措施
(1)农村公路有失养的危险。经济欠发达地区,养护资金匮乏、专业人员不足,养护机制短期内难以落实。另外,一些公路建成后交通量陡增,也会造成路面的早期破坏。这就要求建设者能预见到以上不利因素,并在设计和施工中采取相应对策,以延长路面的维修养护周期。
(2)了解水泥混凝土路面的维修特性。对于已经断裂并伴有严重沉陷的混凝土板,目前普遍采用普通混凝土按常规技术进行翻修,该方法虽然工艺简单,但效果不理想,常常出现前补后坏,左补右坏的情况。分析后认为,除存在软基处理不彻底、基层边角压实不到位、混凝土板养生期短等因素外,还与不了解水泥混凝土路面的维修特性有关。翻修过程中,不可避免会对四周结构造成扰动,破坏了原有的平衡状态,降低了四周结构的强度、刚度和水稳定性,因此,在对混凝土板进行翻修的同时,应加强四周混凝土板基础的强度和稳定性并进行防排水处理。
4、结语
水泥混凝土路面在农村公路上使用,可以扬长避短,延长路面的使用寿命。
提高水泥混凝土路面的耐久性,关键在于提高地基、路基以及基层的稳定性,完善路面内部排水设施。应该因地制宜,研究合适的路基路面施工方法,保证农村地区水泥混凝土路面的耐久性。
农村公路一定要做到正常的养护维护工作,否则将直接影响到路面的使用寿命和服务期间的耐久性。
农村公路建设总量大、等级低、投资少,但不等于质量差、隐患多、寿命短。在建设中应遵循“充分利用旧路资源,合理用地,避免大填大挖”的原则,将有限的资金用在提高公路的使用寿命上,为农村的经济发展作出应有的贡献。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.JTGD40-2002公路水泥混凝土路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,2003。
[2]中华人民共和国行业标准.JTJ018-97公路排水设计规范[S].北京:人民交通出版社,1998。
[3]邓雪均,路基路面工程,北京:人民交通出版社[M],2000。