水泥混凝土路面病害产生原因及机理.doc

水泥混凝土路面产生病害原因及机理 水泥混凝土路面结构在车辆荷载和外部环境的作用下，路面使用性能逐渐下降，以至于产生各种各种类型的破损现象。水泥混凝土路面的破坏形式及分类方法很多，本报告综合考虑路面病害的成因、表观形态、对路面使用性能的影响等，将水泥混凝土路面病害分为裂缝类、接缝类、变形类和表面破损等4大类，14种类型，见表1。 表1 水泥混凝土路面主要病害类型 裂缝类贯穿裂缝、断板、破碎板接缝类唧泥、脱空、错台、拱起、接缝材料剥落及破损变形类沉陷表面破损露骨、坑洞、层状剥落、表层裂缝一、裂缝类破坏 （1）贯穿裂缝 贯穿裂缝是指贯穿板全厚的裂缝，包括横向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、交叉裂缝等。路面板产生贯穿裂缝的原因很多，可归纳为如下几类： ①温缩裂缝 温度梯度是水泥混凝土路面板产生非荷载裂缝的主要原因之一。混凝土板在昼夜温差周期性变化中，路面板混凝土随温度变化而出现体积变化，路面板热胀冷缩，同时，因板顶面与底面之间的温度梯度作用而出现翘曲变形，且受面板与基层之间的摩阻作用限制，板内会产生弯拉应力，当应力超过混凝土的极限弯拉强度后，路面板会被拉裂。对于路面板混凝土强度尚未完全形成的初期，温度骤变更容易引起这种裂缝。 ②干缩裂缝 水泥混凝土具有湿胀干缩的变形特性。混凝土在水中硬化时，将会产生微量的体积膨胀，而在空气中硬化时，由于混凝土中水分的蒸发，其凝胶体发生收缩，这就是干缩。当自由干收缩受到限制时，路面板内部就会产生收缩裂缝，从而引起干缩裂缝的产生。 空气相对湿度是影响干缩裂缝的重要原因。混凝土收缩随空气相对湿度的增加而减小，直至相对湿度为100%时表现为湿胀。空气相对湿度越低，对混凝土收缩的影响越大。水泥混凝土路面初期收缩裂缝中，湿度变化引起的干缩裂缝占有一定比例。 ③基层状况的影响 水泥混凝土路面结构基层采用的主要类型为水泥碎（砂）石稳定基层，在温度应力以及其他因素的影响下，浇筑后的路面基层在一定范围内可能产生裂缝，若不及时进行处理，将会反射到面层，使面板产生断裂或裂缝等病害。 ④材料品质的影响 水泥安定性不良将使路面板产生裂缝；水及砂石中有害杂质含量高，则对混凝土的腐蚀性较大，路面板产生破坏；此外，砂石中的活性材料能够与水泥中的碱产生化学反应，从而破坏混凝土结构。 ⑤施工质量的影响 路基路面的施工工艺及质量控制是影响路面使用性能的非常重要原因，也是不可避免的一个原因。路基压实度及密实度控制，路面结构浇筑工艺及时间控制，都会影响路面病害的产生。 为了防止和减小路面板内的温缩和干缩裂缝，需要对路面板进行切缝分块，一般施工中切缝时间难以控制。理论来说，切缝的最佳时间是水泥水化的初始阶段，但由于此时混凝土抗压强度过低，切缝无法进行，随着水化过程的前进，混凝土抗压强度增大，而同时温度的降低也降引起板内温度应力增大，就可能导致板块的横向断裂。 （2）断板和破碎板 纵、横、斜等各种裂缝的发展，会造成一个整的路面板块破裂为两块或两块以上，即为断板，断板发展严重时，将形成路面板的破碎。故而引起路面板贯穿裂缝的各种单一因素或综合因素，都可能是造成路面板块断裂和破碎的原因。 此外，我国大部分公路都出现了比较严重的车辆超载现象，所以路面断板的另外一个不可忽略的原因是车辆严重超载而造成的板内应力突然集中。 二、接缝类破损 接缝处是混凝土板块中应力分布最集中的地方，故而也是最容易引起破坏的部位。接缝处破坏主要包括：错台、唧泥、脱空、拱起、接缝剥落及接缝材料损坏等。 （1）唧泥和脱空 唧泥指路面板在行车荷载作用下，板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出，致使板体与基础逐步脱空，并在接缝或裂缝附近常有污迹存在；脱空是指面板与基层之间存在的一定间隙，脱空往往伴随唧泥的发生和发展而出现。 ①唧泥产生的原因 水泥混凝土路面在凝结硬化过程中具有较大的干缩变形和温缩变形，从而要求混凝土路面设置间距很密的胀缝、缩缝及符合施工要求的施工缝。这些必须设置的接缝必然成为路面最薄弱的最易损坏的部位。虽然接缝部位均经填缝料处理，但一般的填缝料在使用2～3 年后都会有不同程度的渗水现象出现，从而为雨水进入路面结构内部提供了条件。雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底，在车辆动荷载的反复作用下，形成高压水流，在板底接缝、裂缝及板边高速流动，对基层顶面进行冲刷，细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面，即产生唧泥现象。 路面唧泥的产生，一般需具备以下条件： a、路基或基层的土壤处于松散状态，亦即存在松散之细粒土； b、 在面板与基层及路面之间有自由水存在，并与松散细粒土混合形成泥浆； c、频繁的重载车辆轴载的作用，水泥混凝土路面板产生泵吸作用将泥浆喷出、吸入。 ②板底脱空 从板边接缝或裂缝喷出到路面上的泥水，在在负压作用下也会被吸入板底，如此反复的将泥水带出和吸