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      淺析公路水泥混凝土路面病害問題及施工預(yù)防

      2019-01-26 02:40:20柳衛(wèi)紅
      智能城市 2019年1期
      關(guān)鍵詞:病害路面水泥

      柳衛(wèi)紅

      (岳陽市一零七國道養(yǎng)護(hù)中心新市養(yǎng)護(hù)所,湖南 岳陽 414000)

      水泥混凝土路面,是以水泥混凝土為主要材料做面層的路面,包括素混凝土路面、鋼筋混凝土路面、預(yù)應(yīng)力混凝土路面等類型。該類工程的優(yōu)點(diǎn)是剛度大、穩(wěn)定性強(qiáng)、使用壽命長,但施工接縫多、水泥用量大、養(yǎng)護(hù)修復(fù)困難,施工期間必須加強(qiáng)質(zhì)量管理。文章以下結(jié)合實(shí)踐,探討了常見病害和防治措施。

      1 公路水泥混凝土路面常見的病害類型

      水泥混凝土路面施工的工藝流程如圖1所示。

      圖1 水泥混凝土路面施工工藝流程圖

      1.1 混凝土板損壞

      第一,縱向裂縫。多出現(xiàn)在以下部位:高填方路段、半填半挖路段、軟土地基路段,主要是路基施工期間,橫向不均勻沉降引起的。在部分高速公路中,先填筑超車道、主車道的一半路基,保持交通貫通后再施工另一半路基,容易產(chǎn)生縱向裂縫。此外,攤鋪?zhàn)鳂I(yè)使用大型設(shè)備,由于前進(jìn)速度快、振搗不充分,也會形成縱向裂縫。

      第二,橫向裂縫。多出現(xiàn)在以下部位:填挖交界斷面、新老路基連接處、土基密實(shí)度不一致區(qū)段、橋涵臺背處、軟土地基段以及濕陷性黃土地基段。橫向裂縫的出現(xiàn),多是施工技術(shù)引起的,例如水泥混凝土澆筑時(shí)的溫差大,產(chǎn)生翹曲應(yīng)力;使用振搗棒時(shí)操作不當(dāng),下層骨料發(fā)生離析,上層漿體易發(fā)生斷裂;養(yǎng)護(hù)工作不到位,因強(qiáng)度降低出現(xiàn)裂縫等[1]。

      第三,掉角。混凝土板下沖刷掏空,由于板角應(yīng)力集中而掉角。原因主要是施工填料質(zhì)量不達(dá)標(biāo),脹縫縮縫設(shè)置不合理;或基層細(xì)料過多,在荷載作用下產(chǎn)生真空吸力,板角處出現(xiàn)唧泥;或板角處振搗時(shí)間長,導(dǎo)致骨料下沉、強(qiáng)度降低。

      第四,孔洞。水泥混凝土路面出現(xiàn)破損,原因主要是施工質(zhì)量差,或者混凝土材料中含有樹葉、紙張、泥塊等雜質(zhì)。

      第五,脫皮。路面出現(xiàn)露骨麻面,原因在于車輛行駛中,受到石子、金屬硬輪的摩擦;或施工使用緩凝劑時(shí),級配不合理、指標(biāo)不穩(wěn)定,面層強(qiáng)度降低;或混凝土板的厚度小,表面水灰比不均勻,影響水泥的穩(wěn)定性。

      1.2 接縫損壞

      第一,接縫擠碎。在接近接縫、距裂縫50 cm范圍內(nèi),混凝土板出現(xiàn)碎塊或通縫。一方面,接縫處兩端的混凝土強(qiáng)度不同,在傳力桿作用下,會導(dǎo)致混凝土板破碎,常見于構(gòu)造物的接頭部位。另一方面,因振搗不密實(shí),會降低混凝土強(qiáng)度。在軟弱地基和唧泥部位,混凝土板會沿著接縫邊緣脫落,繼而出現(xiàn)碎裂。

      第二,板底脫空?;炷涟逑路降幕鶎蛹?xì)料,從縫隙或邊緣唧出,板底和基層頂面出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。分析發(fā)生原因,主要是排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不當(dāng),導(dǎo)致路基和路面浸泡在水中;或基層材料性能不達(dá)標(biāo),壓實(shí)不均勻等。

      第三,拱起。路面在長期使用過程中,受到熱脹冷縮的影響,板縫逐漸加大,混凝土板的伸脹壓力,超過混凝土板和基層的摩擦力,但低于混凝土的抗壓強(qiáng)度,此時(shí)就會向上拱起,常出現(xiàn)在施工完成后的5~10年[2]。

      第四,錯(cuò)臺。主要是基層不均勻沉降引起的,常見于填料土質(zhì)不均勻、碾壓不密實(shí)、地下水位高的路段;或者脹縫下部、上部的縫隙沒有對齊,縫旁兩板在伸脹擠壓過程中,就會上下錯(cuò)動。

      2 水泥混凝土路面病害的形成原因

      2.1 設(shè)計(jì)因素

      公路工程設(shè)計(jì)時(shí),要考慮到環(huán)境、氣候、交通量、路面荷載、路基深度等要素,針對軟弱地基還要特殊處理。實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,受限于資金、技術(shù)等條件,地質(zhì)勘察工作不全面,導(dǎo)致基層、面層設(shè)計(jì)厚度較小,防護(hù)工程設(shè)計(jì)不當(dāng)。此外,混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理,使用的集料性能較差,不滿足連續(xù)級配要求,難以形成高密度的骨架結(jié)構(gòu),形成路面病害隱患。

      2.2 施工因素

      在施工上,路面病害的形成原因包括:(1)原材料選擇。以水泥為例,應(yīng)該使用強(qiáng)度高、收縮性小、抗水性好的水泥類型。一些拌合站為了降低生產(chǎn)成本,可能將不同生產(chǎn)廠家的水泥混合使用,降低了水泥的熱脹穩(wěn)定性。(2)水泥混凝土覆蓋厚度較小,會造成路面承載力不均勻,一旦遇到超載車輛,就會破壞路面結(jié)構(gòu)。(3)工藝技術(shù)不當(dāng),使用的機(jī)械設(shè)備落后,影響水泥混凝土的物理力學(xué)性能,出現(xiàn)受力斷裂現(xiàn)象。

      2.3 氣候因素

      相關(guān)研究顯示,水泥混凝土路面發(fā)生病害,和氣候溫度變化有關(guān)。夏季施工時(shí),外界環(huán)境溫度高,此時(shí)混凝土內(nèi)部的應(yīng)力不平衡,導(dǎo)致路面容易出現(xiàn)裂縫。此外,溫差過大或氣候干燥,混凝土路面容易出現(xiàn)干縮裂縫。

      2.4 水文因素

      水泥混凝土路面在使用中,水文因素的影響明顯。例如,車輛超載產(chǎn)生的荷載超限,會導(dǎo)致自由水產(chǎn)生動水壓力,沖刷基層細(xì)集料,長時(shí)間后形成細(xì)料漿,最終面層出現(xiàn)裂縫、唧泥現(xiàn)象。隨著使用壽命延長,路面橫縫的填縫料破損脫落,地表水深入基層,就會造成基層軟化,為病害形成創(chuàng)造了條件。

      3 針對水泥混凝土路面病害的施工預(yù)防措施

      3.1 合理選擇材料

      水泥混凝土路面施工中,水泥的質(zhì)量直接影響整個(gè)路面質(zhì)量,選擇水泥材料時(shí),應(yīng)該注意以下兩點(diǎn):(1)盡量選擇收縮量小、發(fā)熱量小的普通硅酸鹽水泥,通過檢測,保證水泥強(qiáng)度、安定性等指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。(2)不同生產(chǎn)廠家、不同等級、不同規(guī)格的水泥,不能混合使用,入庫前核實(shí)袋裝水泥的重量。選擇砂石材料時(shí),注意以下兩點(diǎn):(1)碎石要潔凈堅(jiān)硬,滿足規(guī)定級配要求,將最大粒徑控制在40 mm以內(nèi);(2)中粗砂含泥量控制在3%以內(nèi),不能使用混合砂。選用拌合水時(shí),不能使用污水、廢水、酸性水、堿性水,一般選擇飲用水或自來水。

      3.2 加強(qiáng)工藝控制

      在施工工藝方面,控制措施如下:(1)精確測量放樣,保證基層平整度,能滿足強(qiáng)度、水穩(wěn)性要求;(2)支設(shè)模板時(shí),優(yōu)先選用鋼模板,保證邊線順直無扭曲,相鄰模板緊密連接;(3)傳力桿的設(shè)置,主要包括拉桿、傳力桿、脹縫板、套帽、滑移端,復(fù)核精度滿足規(guī)范要求;(4)混凝土澆筑完成后,及時(shí)修整表面,指壓不會留下痕跡即可保養(yǎng),避免水分蒸發(fā)造成干縮裂縫。在養(yǎng)護(hù)上,常采用保濕法,降低混凝土內(nèi)部溫差,避免出現(xiàn)斷裂;養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般為28 d,開放交通前使用瀝青瑪?shù)僦M(jìn)行填縫,保證填縫密實(shí)飽滿。

      3.3 科學(xué)設(shè)置接縫

      第一,縱縫設(shè)置。路面寬度超過4.5 m時(shí),必須設(shè)置縱縫,配合使用拉桿,能避免兩側(cè)路拱滑移形成錯(cuò)臺。拉桿的長度一般控制在50~70 cm,間距按照80~100 cm控制,使用直徑為14~16 cm的螺紋鋼筋。

      第二,脹縫設(shè)置。結(jié)合以往工程實(shí)踐,應(yīng)盡量減少脹縫數(shù)量,避免低溫季節(jié)施工。依據(jù)《水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》,鋼筋混凝土搭板兩端,要分別設(shè)置脹縫;路面和橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物連接部位要設(shè)置脹縫;板厚變化、縱坡變化大、小半徑曲線段,均要設(shè)置脹縫。具體操作上,脹縫和縱縫保持垂直,脹縫處混凝土板要完全斷開,寬度控制在2 cm左右;脹縫內(nèi)不能出現(xiàn)連漿、雜質(zhì),填縫時(shí)上部使用瀝青材料,下部使用嵌縫板,保持清潔干燥。

      3.4 及時(shí)處理病害

      水泥混凝土路面使用期間,應(yīng)定期開展監(jiān)測工作,觀察位移、沉降變化,一旦位移或沉降超限,就要采用相應(yīng)的加固處理措施。以裂縫為例,常見修補(bǔ)方法有灌漿法、植筋法,兩種方法示意圖分別如圖2、圖3所示。需要局部修補(bǔ)時(shí),技術(shù)要點(diǎn)如下:(1)在混凝土板上,鑿出深度為5~7 cm矩形槽,使用水泥砂漿涂抹槽壁,然后利用混凝土進(jìn)行填補(bǔ);(2)對于損害較嚴(yán)重的情況,應(yīng)該將凹槽貫穿整個(gè)混凝土板,并在邊緣打洞,深度控制在10 cm,直徑控制在4 cm,間距控制在30~40 cm。向洞內(nèi)插入鋼筋,然后澆筑快凝砂漿,待砂漿硬結(jié),向槽壁涂抹水泥漿。

      圖2 灌漿法處理裂縫的示意圖

      圖3 路面板植筋法處理裂縫的示意圖/mm

      4 結(jié)語

      綜上所述,水泥混凝土路面在公路工程中比較常見,病害類型可分為混凝土板損壞、接縫損壞兩個(gè)方面。分析病害形成原因,主要受到設(shè)計(jì)、施工、氣候、水文等因素的影響。施工期間,應(yīng)該合理選擇材料,加強(qiáng)工藝控制,科學(xué)設(shè)置接縫,及時(shí)處理病害,以此提高施工質(zhì)量,延長公路的使用壽命。

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