水泥混凝土路面破壞原因及預(yù)防措施分析

逯 杰

(陽煤宏廈三建預(yù)拌砼分公司，山西 陽泉 045000)

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水泥混凝土路面破壞原因及預(yù)防措施分析

逯 杰

(陽煤宏廈三建預(yù)拌砼分公司，山西 陽泉 045000)

介紹了水泥混凝土路面的概念及分類，分析了混凝土路面破壞的原因，從嚴(yán)把設(shè)計關(guān)、施工工藝控制、施工材料控制等方面，闡述了水泥混凝土路面破壞的預(yù)防措施，有利于延長路面使用壽命。

水泥，混凝土，路面，基層，質(zhì)量

我國自20世紀(jì)20年代末開始在少數(shù)大城市的道路上使用水泥混凝土路面。到50年代，隨著水泥工業(yè)的發(fā)展，在一些大、中城市的主干道以及飛機場跑道上，水泥混凝土路面被大規(guī)模鋪筑。近些年來，水泥混凝土路面廣泛的應(yīng)用于我國公路的建設(shè)施工中，占據(jù)著公路網(wǎng)的重要的地位。

1 水泥混凝土路面的概述及分類

水泥混凝土路面是用水泥混凝土為主要材料做面層的路面。主要分為素混凝土路面、鋼筋混凝土路面、連續(xù)配筋混凝土路面和預(yù)應(yīng)力混凝土路面。素混凝土路面是：除接縫區(qū)和局部范圍外，不配置鋼筋的現(xiàn)場澆筑的普通混凝土路面，這類路面在水泥混凝土路面中應(yīng)用最廣泛；鋼筋混凝土路面是指在混凝土路面板內(nèi)，沿縱橫向配置鋼筋網(wǎng)，以減輕板面裂紋的產(chǎn)生和擴張。連續(xù)配筋混凝土路面是：在混凝土路面板內(nèi)橫筋、縱筋的配筋比率增加的混凝土路面，在面板的端部應(yīng)設(shè)置自由式或者錨固式端縫，防止面板的漲縮活動，與素混凝土路面相比，使用鋼筋數(shù)量較多，工程量大，施工工藝更加復(fù)雜，因此也導(dǎo)致工程造價更高；預(yù)應(yīng)力混凝土路面，根據(jù)路面構(gòu)造的不同可以劃分為：無筋預(yù)應(yīng)力路面、有筋預(yù)應(yīng)力路面及自應(yīng)力路面三種，由于預(yù)應(yīng)力混凝土路面施工工藝較為復(fù)雜，所需施工工具性能要求更高，除在少數(shù)飛機場建設(shè)中得到部分應(yīng)用外，尚未普遍推廣。

2 水泥混凝土路面破壞的原因

2.1 施工時造成的原因

2.1.1 路基施工問題

在水泥混凝土路面施工過程中，未嚴(yán)格按照國家相關(guān)路基施工的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，來選擇路基填筑材料，從而導(dǎo)致路基土質(zhì)填充不均勻,土基碾壓不結(jié)實。后期就會因為土基壓實度達不到設(shè)計強度的要求致使路基產(chǎn)生沉降現(xiàn)象,不均勻的沉降,使路面基層強度不夠,整體參差不齊,必然會影響水泥混凝土面層板厚及強度的不均勻,面層板設(shè)計厚度不達標(biāo),那么板薄的地方抗壓強度就不夠,在荷載和溫度的作用下,嚴(yán)重影響水泥混凝土路面的使用性能[1]。

2.1.2 基層施工問題

1)未設(shè)基層。

在一些路面工程中會直接將混凝土面層放在土基上,由于土基細料含量多和抗沖刷能力低且容易變形,當(dāng)填縫料失效、混凝土面層接縫被破壞、失去防水能力時,細料和水一起從板接縫處噴濺出稀泥漿。加劇板角裂縫，加速路面的破壞。同時土基會隨著氣溫降低,發(fā)生凍脹，使面層發(fā)生不均勻的斷裂。土基經(jīng)過多次凍融交替,穩(wěn)定性和承載力都會急劇下降。在負(fù)載的長期作用下很容易發(fā)生沉陷。由于土基頂面承受的壓力較大,容易造成土基頂面發(fā)生開裂,造成面層裂縫。

2)基層施工質(zhì)量低。

基層的強度和穩(wěn)定性影響著面層的強度和穩(wěn)定性。因此基層施工必須要保證質(zhì)量，集料一定要采用標(biāo)準(zhǔn)級配的，進行基層鋪筑的施工材料不能含有有害物質(zhì)、粘結(jié)塊等的，嚴(yán)格按照相關(guān)制度控制基層的標(biāo)高。因為如果基層標(biāo)高不符合，就必須要進行二次補加，但是二次補加層由于自身厚度小，又極易松散，因此無法與下層基層建立緊密連接，必然造成路面破壞。同樣基層適用質(zhì)量差的填料或者沒有壓實，都會發(fā)生不均勻沉降，當(dāng)應(yīng)力超過極限強度時，極易在厚度薄弱處產(chǎn)生裂縫。

2.1.3 路面施工問題

在水泥混凝土路面施工之前，必須要用水地基進行濕潤，因為如果在澆筑水泥混凝土前沒有用水地基進行濕潤，就會因為缺水造成水泥混凝土板發(fā)生開裂。路面水泥混凝土澆筑，一定要嚴(yán)格按照設(shè)定標(biāo)高進行，如果厚度不夠均勻，會導(dǎo)致路面受力不均勻，如果某一地塊地面容易受力集中現(xiàn)象,地面隨之會發(fā)生裂縫。

1)材料問題。

另外應(yīng)用于水泥混凝土路面的水泥質(zhì)量、集料質(zhì)量都會對水泥混凝土路面產(chǎn)生很大的影響。因為標(biāo)號、品種不同的水泥，其性質(zhì)也是存在很大差別的，若將其按不同種類混用,硬化時間和收縮量也是不同的,這也將是造成水泥混凝土路面開裂的原因；采用不合格的集料級配也可能造成混凝土不均勻分布，形成薄厚不一的區(qū)域，很容易造成水泥混凝土路面出現(xiàn)裂縫。

另外，水泥混凝土的水灰配比選用不當(dāng)、混凝土攪拌時間不足、攪拌不均勻、振搗質(zhì)量不足等，都嚴(yán)重地影響路面混凝土的性能，如果強度不夠，很容易導(dǎo)致路面產(chǎn)生裂縫。

2)切縫問題。

切縫施工是混凝土施工中的一個重要環(huán)節(jié)，切縫的時機以及切縫的深度一定要把握準(zhǔn)確。如果過早切縫，砂漿中的粗骨料會從中跳脫；太晚切縫，如果混凝土產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于其容許值，就會造成混凝土板開裂；不能切的太深，太深會難以保證板間的傳荷能力；同時也不能切得太淺，太淺不能有力的削弱混凝土截面的強度，面層上就會有不規(guī)則的裂縫產(chǎn)生。接縫料對于保證混凝土板的正常使用非常重要，填縫料的缺失,使外部雨水或路面積水通過接縫直接滲入到下層,如有外力施加,就會造成板塊出現(xiàn)細料和水一起從板接縫處噴濺出稀泥漿的現(xiàn)象,頻繁的噴濺出稀泥漿就會使板底基層材料被淘空,使路面板從接縫處出現(xiàn)斷裂破壞現(xiàn)象。

2.2 使用中破壞的原因

2.2.1 過早投入使用

水泥混凝土路面剛剛澆筑完畢，混凝土的強度不夠高，無法承受行車帶來的荷載，如果立即將水泥混凝土路投入使用，會使混凝土路面很輕易遭到嚴(yán)重破壞，路面會產(chǎn)生大量的裂縫。

2.2.2 路面排水處理不當(dāng)

水泥混凝土路面沒有做好防水、排水處理。雨季，路面會出現(xiàn)大量積水，由于排水系統(tǒng)的缺陷，積水不能夠即時的外排，滲入到路基土層中，導(dǎo)致路基強度的局部軟弱，影響到路基的穩(wěn)定性。

2.2.3 溫度的影響

溫度的變化會導(dǎo)致應(yīng)力變化。水泥混凝土具有熱脹冷縮的特性，氣溫高的時候，相應(yīng)的水泥混凝土路面的溫度要比氣溫高20 ℃以上。當(dāng)水泥混凝土路面溫度高達到60 ℃左右時，在溫度應(yīng)力的作用下水泥混凝土板面就會發(fā)生變形，中間凹，四角凸，形狀像洼地。如果地面不能自由變形，那么結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力超過了混凝土抗拉強度時，路面會有溫度裂縫產(chǎn)生。

2.2.4 車輛超載

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，交通運輸量增加，越來越多的大噸位、超重車輛隨之產(chǎn)生。嚴(yán)重影響到了水泥混凝土路面的使用壽命，當(dāng)超過了水泥混凝土路板的承受能力時，路面會出現(xiàn)大量裂縫，甚至破碎。

3 水泥混凝土路面破壞預(yù)防措施

3.1 嚴(yán)把設(shè)計關(guān)

任何施工項目在開工前，都會組織一些有資質(zhì)的設(shè)計人員和專家，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢谩h(huán)境、地形以及水文地質(zhì)、交通運輸組成和行駛車輛的類別等詳細情況，進行反復(fù)的實地考察，根據(jù)在當(dāng)?shù)乜疾斓膶嶋H情況，經(jīng)過多次討論，最終提出符合實際的施工方案和要求，同時確定出適宜的水泥混凝土路面板和隨之搭配的排水系統(tǒng)，確定合理、經(jīng)濟、符合搭配規(guī)定的水泥混凝土配合比方案。根據(jù)最大的荷載來設(shè)計水泥混凝土路面，保證擁有足夠的強度。根據(jù)實際路況在一些薄弱區(qū)域或可能被彎拉的地方用鋼筋來補充強。要有完善的路基排水設(shè)施，具體設(shè)置因地而異，盡量設(shè)置在中濕或干燥的地方，避免路基濕度過大軟化[2]。

3.2 施工工藝的控制

3.2.1 基層質(zhì)量控制

1)基層標(biāo)高、平整度的控制。

對基層頂面標(biāo)高要進行嚴(yán)格控制，保證厚度均勻一致的混凝土路面板。如果基層出現(xiàn)標(biāo)高不足的情況，則必須返工重做，不能通過拋撒松散基層材料等填補標(biāo)高的方法。在澆筑水泥混凝土之前，保持基層用水濕潤的狀態(tài)。

2)路基質(zhì)量的控制。

必須保證路基壓實質(zhì)量的壓實度值和彎沉值符合國家相關(guān)規(guī)定，確保路基的強度足夠、均勻。對于特殊的路段要進行特殊設(shè)計，清理不適宜的施工材料，正確處理軟土地基，不同種類的土壤應(yīng)分層填筑，以提高路基的承載能力和強度，在進行路基填筑施工時，必須要對路基進行反復(fù)平整、壓實，選用優(yōu)質(zhì)的填料。同時，應(yīng)該考慮到積水、地下水對路基穩(wěn)定性的影響，設(shè)置完善的排水設(shè)施。

3.2.2 面層施工工藝控制

1)在水泥混凝土路面施工過程中，水泥混凝土的混合料配合比的控制必須要嚴(yán)格按照設(shè)計的要求，在混凝土振搗施工過程中，合理控制振搗時間，保證水泥混凝土振搗均勻密實。如果水泥混凝土振搗不均勻,將造成水泥混凝土的密實度不均勻，進而導(dǎo)致承受應(yīng)力不均勻,從而易使面板產(chǎn)生斷板。

2)在施工之前，應(yīng)仔細檢查各機械設(shè)備是否具備完好的性能，嚴(yán)禁使用有故障的機械設(shè)備施工。施工現(xiàn)場應(yīng)配備備用機械設(shè)備，保證施工作業(yè)能夠連續(xù)進行。因此，混凝土路面施工應(yīng)采用先進的大型機具設(shè)備，嚴(yán)禁使用淘汰的小型機具。

3)根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，確定最合適的切縫時間，切縫的深度要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)禁太深或太淺。灌縫應(yīng)選用性能良好的填縫料，保證與板壁的粘結(jié)性，令縫隙填充更加密實，防止路面水滲進基層和路基，以延長路面的使用壽命。

4)嚴(yán)禁過早開放交通，將水泥混凝土路投入使用，避免混凝土路面遭到破壞，產(chǎn)生裂縫。同時養(yǎng)護車輛也不能直接在剛完工的水泥混凝土面板上行使。

3.3 施工材料的控制

3.3.1 保證施工材料的質(zhì)量

要保證混凝土的質(zhì)量，就必須使用合格的原材料。各種材料必須符合相關(guān)質(zhì)量要求。就如水泥必須使用性能穩(wěn)定、強度高、收縮性小、耐磨性強、抗凍性好的材料，對于穩(wěn)定性差、強度弱的水泥必須禁止使用；標(biāo)號、廠家、種類、批產(chǎn)不同的水泥也要嚴(yán)禁混合使用。集料(砂、碎石)也應(yīng)該選擇符合規(guī)定、要求的材料，對質(zhì)量不符的集料必須禁止使用。

3.3.2 嚴(yán)格控制混凝土配合比

對于混凝土的配比必須要精準(zhǔn)，可通過一些現(xiàn)代化的配料機械設(shè)備，按照工程設(shè)計對混凝土根據(jù)配合比實行準(zhǔn)確配料；要及時對集料的含水量進行檢測，保證用水量的適宜，水灰比的準(zhǔn)確。

3.4 其他預(yù)防措施

加強對水泥混凝土路面養(yǎng)護，及時進行灑水和清掃，確保路面的濕潤、清潔；加強對超限超載車輛管理力度，對路面上行駛車輛進行不定期監(jiān)督抽檢，嚴(yán)格控制超限超載車輛的行使，減少車輛對水泥混凝土路面的破壞，延長路面的使用壽命。

[1] 景建元.淺析水泥混凝土路面裂縫的形成原因[J].山西建筑，2005，31(5):146-147.

[2] 譚長會.淺析水泥混凝土路面破壞的原因及防治措施[J].黑龍江科技信息，2013(22):220.

Analysis on cement concrete pavement damage causes and preventive measures

Lu Jie

(YangmeiHongsha3rdConstructionPre-mixingConcreteBranchCompany,Yangquan045000,China)

The paper introduces concepts and classification of cement concrete pavement, analyzes concrete pavement damage causes, and describes cement concrete pavement damage preventing measures from aspects of controlling design, controlling construction technology and controlling construction material, which will be good for prolonging the pavement serving life.

cement, concrete, pavement, base, quality

1009-6825(2017)15-0141-02

2017-03-14

逯 杰(1985- )，男，助理工程師

U416.216

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