(2)基層標高失控和不平整
①基層標高失控,造成路面厚度不一致,難以承受拉應力而開裂。
②基層不平整會大大增加其與混凝土介面的摩阻力,易在路面薄弱處開裂。
③鬆散材料處理基層標高失挖或不平整時,上層混凝土拌和物的水份或砂漿會下滲或被基層吸收,使下部混凝土變得疏鬆,強度下降。
④基層過於乾燥,吸收混凝土拌和物中的水份,使底部混凝土失水,強度降低,導致開裂。
(3)混凝土配合比不當
①單位水泥有量偏大
②水灰比偏大
③施工中計量不准,從而影響其初期強度。
④長期在日光下曝曬的過於骨料,會大量吸收拌和用水而影響水灰比的準確性,影響混凝土強度。
(4)施工工藝不當
①攪拌時間不足,振搗不密實。
②混凝土拌和時,如果水泥或集料溫度過高,在冷卻、硬化過程中因溫差收縮加大,導致開裂。
③混凝土澆築間斷,再澆築時未進行施工縫處理。
④切縫不及時。
⑤施工車輛過早通行。
⑥採取真空吸水工藝時,如果因兩吸墊之間未重疊而導致漏吸,則漏吸處水灰比較兩側大,混凝土強度較低,收縮也大,易形成薄弱環節而開裂。
⑦傳力杆安裝不當,上下翹曲。
⑧在日溫差較大的季節和地區,混凝土表面修整過程中,要避免陽光直射,整修後要及時覆蓋養生,防止混凝土白天過多的公升溫,造成夜間降溫時收縮過大。
2、 使用期開裂、斷板原因
(1) 設計不當
①路面厚度偏薄。
②板塊平面尺寸設計不當。
③混凝土原材料的配合比不當,混凝土產生鹼一集料反應或抗凍融性差等耐久性問題。
④排水設計不當。
(2) 超重車的影響
由於交通運輸業的迅速發展,大噸位車輛逐年增多,單軸軸載比原設計計算軸載增加幾倍,由於軸載等效換算係數f=(pi/po)16,即超限軸載與標準軸載換算成16次方關係,所以,超載和超限車的增加是水泥混凝土路面使用期開裂斷板的重要原因。
(3) 路基不均勻沉降
路基不均勻降主要發生在:
①填挖相交斷面處。
②軟弱地基、濕陷性黃土以及採空區、陷穴等特殊路段。
③橋涵、構造物附近壓實機械難以施工的部位。
④路基不同填料的介面或層面。
⑤壓實度不足的部位。
(4) 基層失穩
①基層施工質量不好,強度不均勻或較低,當受到的彎拉應力大於水泥混凝土板強度時面板即發生斷裂。
②面層接縫填封失效,板的彎沉使空隙內的積水變成有壓水,侵蝕沖刷基層,並沿接縫縫隙噴出,即產生唧泥,在荷載作用下板發生斷裂。
(5) 排水不良
①路基及基層排水不良,長期受水浸泡,引起路基失穩或強度不足,使路面產生不規則斷裂。
②裂隙水或邊溝水等滲入路基、基層和底基層,冬季凍脹時使路面產生縱向開裂。
(6) 橋(涵)麵鋪裝損壞
鋼筋混凝土明蓋板橋涵上的水混凝土路面鋪裝層,由於厚度不足或與蓋板、涵臺結合部處理不當,在行車和蓋板脹縮作用下,產生層間搓動和面板斷裂。
四、 水泥混凝土路面斷板預防措施
針對上述造成水泥混凝土路面斷板原因的分析,經過多年研究和實踐,採取一些預防措施,可減少斷板數量,延長水泥混凝土路面的使用年限,提高行車的舒適性。
1、 早期開裂、斷板的預防
(1) 合格的原材料是保證水泥混凝土質量的必要條件。
①禁止使用穩定性差的水泥;不同標號、不同廠家、不同種類、不同批產的水泥嚴禁混合使用;盡量採用發熱量少、收縮量小的矽酸鹽道路水泥或普通矽酸鹽水泥。
②集料(砂、碎石)含泥量超標時應更換料源,選擇合格的、含泥量較少的材料,或將其認真沖洗至達到要求方可使用。對有機質含量超標的集料應嚴格禁止使用。
(2) 基層標高、平整度的控制
①嚴格控制基層頂面標高,確保水泥混凝土路面板厚度的均勻一致。
②水泥混凝土路面平整度要求控制基層平整度,可採取加鋪塑料薄膜等方法減少水泥混凝土路面板與基層的摩阻力。
③對於標高不足的基層應堅決返工重做,禁止採用拋撒鬆散基層材料填補標高的方法。
④加強基層養護工作,保持基層濕潤狀態,直至澆築水泥混凝土路面板。
(3) 嚴格控制水泥混凝土配合比
①按試驗水泥混凝土配合比準確配料;單位水泥用量要精確稱量,誤差值控制在1%以內。
②集料的含水量要及時試驗取得,控制適宜的用水量,保持水灰比準確;為減少用水量,改善和易性可使用合適的外摻劑;用水量誤差不超過1%,外加劑控制在1%以內。
③採用電子秤或其它精度準確的配料機械裝置準確配料,集料稱量誤差控制在3%以內。
(4)施工工藝的控制
①水泥混凝土混合料的拌和時間要根據機械效能準確掌握,最長拌和時間不應超過最短拌和時間的3倍;振搗應均勻密實,避免漏振或超振。
②水泥混凝土混合料拌和時,若集料溫度過高,應採用降溫措施後再配料拌和。
③水泥混凝土路面施工開盤前,要仔細檢查發電機、振動梁、運輸車輛等機具裝置,確保其完好。對於氣候突變、停電、停料等情況,應提前做好準備工作,調整工序,暫停面板施工。重新鋪裝時應按施工縫處理接縫。
④重視水泥混凝土面板養生,採用優質養護劑,或濕法養護,不要採用沒有覆蓋物僅灑水的養生方法。
⑤及時切縫,根據施工現場氣溫及水泥品種試驗確定最早切縫時間,切縫深度為水泥混凝土板厚的1/3至1/4,不宜切縫太淺(少於1/4)或太深(多於1/3),剩餘斷面部分能吸收由於高溫產生的內應力。
⑥控制交通車輛,避免在混凝土強度不足的條件下,過早開放交通。
⑦採用真空吸水工藝時,一定要注意兩吸墊之間重疊足夠尺寸,避免漏吸。
⑧正確安裝傳力杆,防止上下翹動。澆築下一塊水泥混凝土板時要按設計要求安設塑料套管和塗瀝青隔層。
⑨在晝夜溫差較大的季節或地區,水泥混凝土路面修整完成後要覆蓋養生,以保證溫度變化不致太大。
2、 使用期開裂、斷板的預防
(1) 設計要與交通發展相一致
①在水泥混凝土路面厚度、平面尺寸的設計計算階段,應充分考慮交通發展狀況,準確調查交通量及運輸車輛的發展狀況,避免因設計厚度偏小,平面尺寸不合理,在設計使用年限內由於交通量的快速增長或過載車輛增加造成面板提前破壞。
②選用適合當地環境條件的原材料,注重材料的凍融性和耐久性。
③設計全面排水系統,確保地表水、地下水不會對路基、路面造成侵蝕破壞。
(2) 依法治路,嚴格控制超限車輛通行
(3) 路基質量的控制
①路基壓實質量要求達到規定的壓實度值和彎沉值,保證路基有足夠的、均勻的強度。
②排水設計應完善,並要充分考試地下水對路基穩定的影響。
③路基填築中,不同型別的土壤應分層填築,避免土壤型別在路基上的突變造成沉降不一致,影響路面板結構效能。
④對於填挖交界、半填半挖結合處應按路面板的要求進行特殊設計,施工中要對路槽以下部分進行處理。
⑤對於路基不穩定,特殊軟弱土基、濕陷性黃土、採空區、陷穴、滑坡等路段,應避免採用水泥混凝土路面,其它特殊路基應經過特殊處理後方可進行水泥混凝土路面施工。
(4) 路面基層質量的控制
水泥混凝土路面不要求基層有很高的強度,最重要的是基層強度的均勻性、穩定性要好。
①基層應盡可能採用水泥穩定基層,嚴格控制細料,以增加基層的水穩性,防止唧泥。
②建立驗槽制度,確保基層厚度均勻一致,保證強度的均勻。
③採用廠拌法和基層材料,確保拌和均勻和配料準確。
④按照設計要求,保證基層的密實度。
(5) 及時採用措施,封填微裂縫,如灌注環氧樹脂等。
(6) 加強養護工作,對排水系統中發現的問題及時處理,避免形成較大的病害。
(7) 橋涵施工過程中,應結合橋面鋪裝,認真處理好路橋結合部位,防止不均勻沉降。
五、 結語
通過近幾年來對水泥混凝土路面斷板的原因分析和研究,總結出了上述水泥混凝土斷板的預防措施,可減少斷板的數量,延長水泥混凝土路面的使用年限,提高行車的舒適性。
[1]交通部公路科學研究所編,特種路面施工及驗收技術規程,人民交通出版社,1997。
[2]交通部公路科學研究所編,公路路基路面現場測試規程,人民交通出版社,1995。
[3]張暉主編,公路與橋梁工程病害防治及檢測修復實用技術大全,長春出版社,1999。
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