水泥混凝土路面常见的病害及修补技术

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  摘 要:水泥混凝土路面因受各因素的影响,易出现各种病害。病害的出现对于行车速度、安全及舒适性具有重要影响。文章分析了水泥混凝土路面接缝的破坏和混凝土板本身的破坏,并探讨了水泥混凝土路面病害的快速修复技术。
  关键词:水泥混凝土路面;病害;接缝;混凝土板;快速修复技术
  中图分类号:U418.6 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2011)27-0105-02
  
  水泥混凝土路面直接承受交通荷载的作用,受气候、水、温度、人为等因素的影响,因而在使用过程中易受到破坏,出现不同的病害。这些病害(如拱起、唧泥、裂缝、错台等)若处理不好,将会严重影响行车速度、安全及舒适性。因此,分析水泥混凝土路面的病害,并有针对性的采取处治对策,对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义。
  1 接缝的破坏
  1.1 拱起
  混凝土面板在受膨胀而受阻时,某一接缝两侧的板会突然向上拱起。这是由于板收缩时缝隙张开,填缝料失效,坚硬碎屑等不可压缩的材料塞满缝隙,使板在膨胀时产生较大的热压应力,从而出现纵向压曲失稳。
  1.2 错台
  错台是横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。当胀缝下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐,或胀缝两侧混凝土壁面不垂直,使缝旁两板在伸胀齐压过程中,上下错开而形成错台。地面水通过接缝渗入基础,使其软化、接缝传荷能力不足或传力效果降低时,都会导致错台的产生。当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀、各幅板深陷不一致时,纵缝也会产生错台现象。
  1.3 唧泥
  汽车行经接缝时,由缝内喷溅出稀泥浆的现象即为唧泥。在轮载的频繁作用下,基层由于塑性变形累积而同面层板脱空,地面水沿接缝下渗而积聚在脱空的空隙内;在轮载作用下积水变成有压水而同基层内浸湿的细料混搅成泥浆,并沿接缝缝隙喷溅出来。唧泥的出现,使面板边缘部分失去支承,因而往往在离接缝1.5~1.8 m导致横向接缝。
  1.4 挤碎
  挤碎出现于横向接缝(主要是胀缝)两侧数十厘米宽度内。这是由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确、滑动端的滑动功能失效、施工时胀缝内局部有混凝土搭连或胀缝内落入坚硬的杂屑等原因,阻碍了板的伸长,使混凝土在膨胀时受到较高的挤压应力,当其超过混凝土的抗剪强度时,板即发生剪切挤碎。
  2 混凝土板本身的破坏
  2.1 裂缝
  混凝土板的破坏主要是断裂和裂缝。裂缝出现的形式有:横裂、纵裂、网状裂缝或边角裂缝等;断裂是贯空全厚的开裂状裂缝。裂缝出现的原因很多,如缩缝切割太迟;土基强度不够或不均匀;板厚不足;板长太大,伸缩应力超过抗拉应力;温差大,产生较大的翘曲应力;水泥质量差,施工操作粗糙,养护不好等。
  2.2 磨光
  路面磨成光滑面,其摩擦系数已达到极限以下,致使路面平整度和抗滑性差,其原因在于宏观或微观纹理不当。可能由多种因素引起,如重型交通下的表面磨损;采用了太软的骨料;施工期间,混凝土还未达到足够的强度,雨水就冲刷了新刻痕的表面;初凝后才压纹,效果不理想等。
  2.3 坑槽
  水泥混凝土表面局部破损,面层出现一定深度的洞穴即为坑槽。产生这些病害的主要原因是使用了质量差的水泥或矿渣水泥、水灰比增大、高温下施工时水分蒸发快、养护不及时等,还可能是由于轮胎防滑链或履带车辆通过造成剥落、混凝土强度不足出现露骨或由于施工不良、冻融作用产生起皮等病害发展而成。在抹面时,使用砂浆找平,或者由于集料表面不洁而被土粒包裹,使胶结力下降,导致集料被剥离造成剥落。
  3 水泥混凝土路面的修补技术
  3.1 灌浆稳板技术
  通常情况下,水泥混凝土路面在运营3~5 a后,路基已基本完成固结沉降,产生了差异沉降脱空;同时,接缝填缝料开始老化、脱落,使接缝失去防水功能。路面在重交通作用下产生唧泥、脱空等病害,面板一旦脱空,板内的荷载应力就会急剧增加,经过少量的疲劳循环后,很快就发生断裂破坏。为了减少水泥混凝土路面板的脱空破坏,国内外的水泥路面养护规范都要求进行灌浆处理,并将灌浆技术作为断板前积极有效的预防性养护措施来对待。在我国,由于大多数水泥路面的养护管理单位对灌浆稳板技术不熟悉,关键技术并未掌握,加之目前非破损脱空检验技术上的困难,我国大多数水泥混凝土路面的灌浆效果并不理想。主要原因是脱空发现较迟,灌浆时机偏晚,水泥混凝土路面板的残余疲劳寿命已经不多;其次是灌浆技术不过关,一些关键的技术指标即使在《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中也不明确,灌浆稳板效果较差;甚至有些水泥混凝土路面在灌浆后,并未使面板的疲劳寿命得到延长,反而加速了断裂破坏。因此,必须对灌浆原材料、配合比、浆体与原基层的强度匹配关系、灌浆压力等关键工艺指标和灌浆质量进行深入研究。
  3.2 断板修补技术
  水泥混凝土路面的快速修复,是相对传统的修复材料和修复方法而言的。采用传统的修复方式,路面要经过长时间的养生才能开放交通,在一些繁忙的交通要道,这种修复方式已不能满足要求,必须采用快速修复材料和快速修复工艺进行养护。针对这种要求,可以采取两种方法进行试验:一是预制拼装形式的断板快速修复技术,即将板块的浇注养护等工艺放置后场完成,现场吊装并进行接缝处理就能开放交通;二是采用特殊的材料在现场完成浇注,并进行短时间养护就能开放交通的快速修复方法,以满足12 h内通车的要求。
  3.3 预制拼装修补技术
  本文从理论上分析了预制板弯拉强度和几何尺寸的确定方法,阐明了预制拼装修复技术的各道施工工艺,并对预制拼装和现浇修复的经济性进行了比较,进而提出了预制拼装修复技术应用建议。研究表明:预制拼装修复技术是目前所有快速修复技术中用时最短、占用道路面积最小、对道路交通影响最小的一项实用技术。路面修复时间从面板拼装至重新开放交通不超过5 h,是真正意义上的无阻碍交通快速修复方法,路面修复后能达到新建路面的使用功能。综合考虑快速修复路面的使用性能和施工性能,预制拼装板的设计弯拉强度应不小于原路面结构的设计弯拉强度,且宜采用2.5 m×2.0 m的小板,面板配筋量满足吊装要求即可。为提高接缝传荷能力、减少热变形破坏,预制板块厚度应与旧板厚度一致。预制拼装水泥混凝土路面的修复成本小于现浇快通水泥混凝土路面,具有良好的经济效益,在养护修复工程中极具应用前景。
  3.4 边角修补技术
  选用道桥修复材料(超快硬修补水泥)和快硬硫铝酸盐水泥及聚醋酸乙烯白乳胶,分析了5种不同配比混凝土的弯拉强度、劈裂强度和抗压强度及新旧混凝土的粘结弯拉强度、粘结劈裂强度和粘结抗剪强度,研究了旧混凝土界面潮湿状态和界面洁净程度对粘结性能的影响。并结合路用特性,比较不同修复材料的耐磨性。研究表明:道桥修复材料和快硬硫铝酸盐水泥的早期强度都很高,且强度发展快。特别是道桥修复材,不仅快硬早强,而且粘结性能优异。
  3.5 现浇修补技术
  可使用近几年研究开发的SBT-K10快速修补剂,掺加了该修补剂的混凝土初凝时间略>1 h,坍落度≥3 cm,能很好地满足施工要求,且具有早期强度发展快、后期强度不倒缩、脆性低的优点,混凝土在标准养护条件下12 h抗折强度超过4.5 MPa,抗折强度7 d后基本稳定,抗压强度直至90 d龄期仍能持续增长。快速修补混凝土在早期具有微膨胀特性,弥补了传统快速修补混凝土收缩大的缺点。
  4 结束语
  总之,道路任何病害的产生直接或间接反映了工程的施工质量。在建设工程中科学管理,质量层层把关,能最大限度地减小路面病害的发生率。对已出现和形成的病害,应查明原因,对症下药。同时还应从道路养护、制止超载等人的因素进行管理,综合治理,保障道路的正常运营。
  
  参考文献
  1 赵军、谈至明、柳正华、陶宇奋.水泥混凝土路面常见病害的治理技术[J].公路交通科技(应用技术版),2007(11)
  
  The Common Diseases and Restoration Technology of Cement Concrete Pavement
  Yuan Jianfang
  Abstract: Due to the impact of various factors, the cement concrete pavement is prone to occur various diseases. The emergence of disease has an important influence on the speed, safety and comfort of vehicle. This paper analyzes the joints destruction of cement concrete pavement and the destruction of concrete slab itself, and explores the quick restoration technology of cement concrete pavement disease.
  Key words: cement concrete pavement; disease; joints; concrete slab; quick restoration technology
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