高速公路水泥砼路面質(zhì)量、病害問題

1、云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院專科畢業(yè)論文 高速公路水泥砼路面質(zhì)量、病害問題 姓名： 陳興聞 學(xué)院： 云南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 （公路分院） 年級： 08 級 專業(yè)： 道路橋梁工程技術(shù) 指導(dǎo)老師： 日期： 2011 年 5 月 1 日 高速公路水泥砼路面質(zhì)量、病害問題 當(dāng)前水泥混凝土路面在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用比較普遍，就其在施工和養(yǎng)護(hù)中出現(xiàn)的各種 病害、裂縫產(chǎn)生的過程，混凝土原材料、配合比、水灰比、施工操作等對質(zhì)量的影響，以 及產(chǎn)生外觀質(zhì)量缺陷的原因進(jìn)行了比較全面的評述。 關(guān)鍵詞：路面 病害 探討 近年來，水泥混凝土路面在高速公路中的建設(shè)發(fā)展迅猛，但工程質(zhì)量不盡人意，并導(dǎo)致建 設(shè)費(fèi)用大大增加，為了能更好地控

2、制好水泥混凝土路面的質(zhì)量，下面就針對成渝高速公路 上常見的水泥混凝土路面質(zhì)量問題并結(jié)合自己在多年來的施工管理經(jīng)驗(yàn)作一廣泛的探討。 成渝高速公路中的水泥混凝土路面出現(xiàn)質(zhì)量問題的原因：除路基本身質(zhì)量欠缺而影響到路 面質(zhì)量外，主要還有路面施工不規(guī)范及組成材料不合格的問題所至。其質(zhì)量病害的主要問 題有： 一、裂縫 產(chǎn)生裂縫的原因很多，從時(shí)間上可分硬化前和硬化后兩個(gè)過程。 （一）在硬化前，混凝土還處于塑性狀態(tài)，由于各種組成材料的密度不同而發(fā)生沉降，內(nèi)部 自由水析出，引起沉降收縮裂紋，這一般發(fā)生在抹面層的時(shí)候。但在干燥的基層上澆筑混 凝土面層時(shí)，因水份很快被基層吸收，引起混凝土較大地收縮也會產(chǎn)生寬而深的裂

3、縫。 為防止沉降裂縫的發(fā)生，可采取以下防治措施： 1、混凝土澆筑后，在尚未出現(xiàn)析水前，應(yīng)防止強(qiáng)風(fēng)吹拂和烈日曝曬。 2、同時(shí)在澆筑后要及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面水份蒸發(fā)而干燥。 3、在澆筑混凝土前，應(yīng)將路基基層澆濕。 4、采用二次抹面，以減少表面收縮裂紋。 5、避開高溫氣候施工。在高溫天氣下，水泥水化作用加快，內(nèi)部水化熱不易及時(shí)散開，從 而產(chǎn)生溫度裂縫，同時(shí)因水份蒸發(fā)加快，使混凝土迅速干燥而收縮，易產(chǎn)生收縮裂縫。 （二）硬化后，由于施工不當(dāng)或材料質(zhì)量問題而產(chǎn)生裂縫 1、干縮裂縫 因水份蒸發(fā)，使干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，使混凝土產(chǎn)生裂縫。它的 特征是表面開裂，走向縱橫交錯(cuò)，沒有一定的規(guī)律

4、，形似龜紋，縫寬和長度都很小，與發(fā) 絲相似。 引起干縮裂縫的因素主要有： (1) 水泥中的硅酸二鈣可產(chǎn)生很多肢體，它在干濕作用下，體積變化很大。水泥中的鋁 酸三鈣水化時(shí)需大量的水，養(yǎng)護(hù)過程中膨脹值大，干燥時(shí)收縮亦大。這兩種物質(zhì)含量大時(shí) 干縮性亦大。 (2) 混凝土中的用水量對干縮值有很大的影響，當(dāng)用水量增加一定百分?jǐn)?shù)時(shí)，干縮值成 倍增加。 (3) 骨料的大小和級配也對干縮值有密切關(guān)系。級配良好時(shí)，空隙率小，砂漿含量減 少，收縮值相對減少。對使用偏細(xì)砂時(shí)，會使混凝土收縮值增大。含泥量大的情況與使用 偏細(xì)砂相類似。 2、由于溫度應(yīng)力而產(chǎn)生的裂縫這主要是因晝夜溫差太大，而產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，由 于沒

5、有設(shè)置伸縮縫和對混凝土面板進(jìn)行及時(shí)切割，而造成面板拉裂。因?yàn)榛炷敛牧蠈?度的變比而引起的伸縮量約為每度001毫 M ，當(dāng)累計(jì)長度內(nèi)溫度應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度時(shí)， 就會發(fā)生裂縫。一般在 20 40M 范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置伸縮縫，以防斷裂。 3、基層原因而產(chǎn)生的反射裂縫由于基層的裂縫沒有進(jìn)行及時(shí)處理，而反射到面層，使 面層斷裂。 目前，水泥混凝土路面基層采用的結(jié)構(gòu)形式以水泥碎(礫 )石穩(wěn)定基層為主。因溫度應(yīng) 力及其它因素的影響，基層澆筑好后，在一定范圍內(nèi)會自然斷裂，如在基層上人為地設(shè)置 一些伸縮縫，為使上下縫對齊，會增加不少施工難度。在2003年 8月重慶成渝高速公路白 市驛混凝土路面改建工程中( 328k

6、m+000-329km+120 右)，混凝土水穩(wěn)基層設(shè)置了伸縮縫 (一般100M內(nèi)不超過5條)，以二層油毛氈來處理，油毛氈寬度為50厘M，從施工效果 來看比土工布處理較為理想。 4、由于材料不良引起的裂縫 (1 )水泥安定性不良引起的裂縫 水泥熟料如鍛燒不充分，會產(chǎn)生較多的游離氧化鈣，因它的水化過程很慢，導(dǎo)致水泥 己凝結(jié)硬化后仍繼續(xù)水化而產(chǎn)生體積膨脹的體積變化不均勻現(xiàn)象，使路面出現(xiàn)龜裂、斷板 等。還有氧化鎂及石膏的后果與氧化鈣類似。為防止水泥安定性不良引起的裂縫，應(yīng)加強(qiáng) 檢驗(yàn)，并選用低堿性水泥。 (2) 因拌和物溫度過高，而出現(xiàn) “假凝 ”現(xiàn)象，并使混凝土板塊斷裂 水泥拌合后不久，便產(chǎn)生變硬，

7、爾后又變軟，逐步正常硬化。這一過程中開始出現(xiàn)的 現(xiàn)象即為 “假凝 ”。這是因?yàn)榘韬衔餃囟冗^高，使水泥顆粒表面形成一層薄的硬殼，使混凝 土拌合物的和易性變差，且影響后期強(qiáng)度。另外，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，使體積膨脹，也易 引起混凝土裂開。 因此，為防止混凝土發(fā)生假凝現(xiàn)象，要控制混凝土的拌合物溫度。 (3) 水及砂中有害雜質(zhì)對水泥混凝土有腐蝕作用 有害雜質(zhì)與混凝土產(chǎn)生反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì)，使混凝土被腐蝕，強(qiáng)度降低，在車 輛荷載的不斷作用下，遭到破壞。 根據(jù)規(guī)定：對砂、石材料的實(shí)驗(yàn)檢測每料場要做一次，稻田水和水溝水一般情況下不 能作拌合用水。 (4) 砂、石材料中的活性材料與水泥中堿產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝

8、土結(jié)構(gòu)遭到破壞 集料中的活性二氧化硅與水泥中堿性氧化物水解后生成的氫氧化鈉和氫氧化鉀會產(chǎn)生 化學(xué)反應(yīng)，并在集料表面生成一種堿 硅酸凝膠體，這種凝膠體吸水后體積產(chǎn)生膨脹， 使混凝土結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)較深的網(wǎng)裂，這就是“堿 骨料”反應(yīng)。 1、新出廠的水泥不能立即使用，因新出廠的水泥溫度較高，且游離氧化鈣等還沒有完全消 解。 2、采用低堿水泥和非活性集料。 3、嚴(yán)格控制混凝土的振搗時(shí)間，既要振搗密實(shí)又要避免過振，過振導(dǎo)致離析，使表面砂漿 過厚，易產(chǎn)生收縮裂縫。 二、影響混凝土強(qiáng)度的一些原因 1、選用材料不當(dāng) (1) 骨料中針片狀石子含量過高 針片狀石子在混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象，空隙率較大，受壓易折斷，從

9、而影響混凝土 強(qiáng)度。 (2) 選用較細(xì)的砂、且雜質(zhì)含量過高 根據(jù)規(guī)范規(guī)定：砂的細(xì)度模數(shù)應(yīng)在 2.5 以上，含泥量不超過 3%。 (3) 水泥隨意摻合使用 因不同水泥中混合物質(zhì)量及摻量都不同，摻合后將使水泥性能發(fā)生變化，標(biāo)號降低， 從而影響混凝土的強(qiáng)度。 (4) 粗骨料采用礫石 礫石因表面光滑、無棱角，與水泥砂漿的粘結(jié)不夠好，使混凝土強(qiáng)度降低。應(yīng)采用機(jī) 軋碎石作骨料。 (5) 砂、石材料內(nèi)含有雜質(zhì) 根據(jù)規(guī)范規(guī)定：粗骨料含泥量不超過1，砂含泥量不超過 3。砂、石材料內(nèi)雜質(zhì)的 含量對路面塑性收縮開裂和干縮變形影響很大。 (6) 對粗骨料最大粒徑控制不嚴(yán) 根據(jù)規(guī)范規(guī)定：水泥混凝土路面最大集料粒徑為40

10、 毫 M 。但在施工中往往控制不 嚴(yán)。從 1998 年第六期公路雜志上的一篇文章研究表明，大粒徑集料的混凝土彎拉強(qiáng)度 相對偏小。 2、外加劑對混凝土強(qiáng)度的影響 在摻有早強(qiáng)劑或速凝劑的混凝土中，因水泥短期內(nèi)水化、硬化，使水泥顆粒表面生成 一層硬亮，阻礙了水泥進(jìn)一步水化，導(dǎo)致后期強(qiáng)度偏低。 3、配合比控制不嚴(yán)以及計(jì)量不準(zhǔn)確 (1) 水灰比的問題 混凝土中的拌合水分自由水和化合水兩部分?；纤淖饔檬鞘顾嗨夂退?，剩 余的皆為自由水，它是為了滿足操作的要求。自由水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發(fā)，使混 凝土內(nèi)部形成空隙。如水灰比偏大，使混凝土密實(shí)度降低，強(qiáng)度也就降低；但水灰比偏小 時(shí)，因和易性差，影響

11、施工操作，也難以振搗密實(shí)，使混凝土強(qiáng)度降低。因此要嚴(yán)格控制 水灰比。 (2) 計(jì)量不準(zhǔn)確 混凝土的配合比是根據(jù)混凝土強(qiáng)度、耐久性、耐磨性、和易性來確定的。根據(jù)規(guī)定計(jì) 量誤差：水泥 1，粗骨料 3，水 1，外加劑 2。同時(shí)計(jì)量不準(zhǔn)確也影響砂石材料的 級配，沒有一個(gè)好的級配，混凝土的密實(shí)度就難以保證。新規(guī)范中作出了明確規(guī)定：水泥 混凝土路面、大橋特大橋、隧道等有大體積混凝土施工的工程應(yīng)采用拌和站并必須配置一 定數(shù)量的自動計(jì)量設(shè)備，禁止用體積法計(jì)量。 4、施工操作不規(guī)范 (1) 砂石材料含水率的測定 砂石材料的含水量是隨氣候變化而變化的。施工中住往根據(jù)設(shè)計(jì)而不考慮這一因素， 從而使水灰比失去控制。事

12、實(shí)上，在施工現(xiàn)場要在每班開工前及天氣變化時(shí)，對砂石材料 進(jìn)行含水量的測定，及時(shí)對水灰比進(jìn)行調(diào)整。 (2) 標(biāo)高控制不嚴(yán)，使混凝土板塊厚薄不均，造成混凝土強(qiáng)度不勻，在混凝土板塊厚薄 不均界面，在外力作用下及收縮時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，易產(chǎn)生裂縫，影響混凝土的使用質(zhì)量。 (3) 振搗不密實(shí) 從現(xiàn)場取芯的芯樣上，往往會發(fā)現(xiàn)芯樣氣孔較多。這是混凝土振搗不密實(shí)的表現(xiàn)，混 凝土有足夠的彎拉強(qiáng)度，來自于它的密實(shí)度。 (4) 隨意向混凝土中加水 這種行為與水灰比過大的情況類似。隨意加水會使混凝土中自由水份增加，隨著水份 蒸發(fā)，使混凝土內(nèi)空隙增大。 (5) 養(yǎng)護(hù)不及時(shí) 混凝土的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的形成及增長有一個(gè)過程，并需要有一

13、定的溫度和濕度條件。如 不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，會影響混凝土水化作用的正常進(jìn)行和水化物的生成，從而影響混凝土的強(qiáng) 度。 (6) 一盤中多余的混凝土在澆筑間歇攤在基層上面 對于在工作間歇遇到一盤多余的混凝土攤鋪在基層上的做法，這是不允許的。但在工 作中確實(shí)也碰到過，特別是在低等級公路的混凝土澆筑中較為多。 很顯然，加了這一薄層使面層厚度減少，且薄層未經(jīng)振搗結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，由于這一薄層 的存在勢必影響面層的強(qiáng)度。 三、從外觀看混凝土存在的一些質(zhì)量問題 1、路面外觀顏色差異 根據(jù)公路雜志 1998 年第六期中文章介紹：當(dāng)用肉眼能看出混凝土路面存在顏色差 異時(shí)，配料中誤差水泥 7、用水量 10、集料 10 ，由于計(jì)量

14、不準(zhǔn)造成色澤差異，且 對混凝土強(qiáng)度有嚴(yán)重影響。 2、路面起砂磨損和露骨 (1)路面磨損甚至露骨除了與砂石材料中的含泥量及砂偏細(xì)等有關(guān)外，還與水泥有關(guān)。 在成渝高速公路白市驛混凝土改造過程中，1#隧道與 2#隧道之間的水泥混凝土澆筑， 水泥稠度指標(biāo)達(dá)不到，保水性較差，泌水較為嚴(yán)重，最后路面起砂磨損現(xiàn)象很嚴(yán)重。在 隧道內(nèi)的混凝土采用不同的水泥澆筑，且通車時(shí)間更早卻沒有起砂磨損現(xiàn)象。 (2)在舊路改造時(shí)，由于路面接坡沒有處理好造成磨損露骨 因接坡沒有處理好，在車輛運(yùn)行過程中，將舊路上的泥土、砂、石子等帶到澆筑好的 路面上，在車輪的不斷作用下，便路面造成磨損最后露骨。 一般規(guī)定：混凝土路面澆筑單向長度

15、不得小于 1 公里。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：接坡用混凝土進(jìn)行處理 (長度約 15M) ，可減緩上面這種情況的產(chǎn)生。 (3) 路面澆筑中，提漿機(jī)如使用過多，由于提漿機(jī)振動頻率大，使面層砂漿過厚，也易 造成起砂和露骨。 3、面層出現(xiàn)小坑洞 這是因?yàn)樯笆牧现谢爝M(jìn)小泥塊或雜質(zhì)而引起的。為了避免以上這種情況的產(chǎn)生，具 體操作時(shí)因注意： (1)對加工好的碎石進(jìn)行過篩，防石粉結(jié)塊及增加含泥量。 (2)對堆料場進(jìn)行硬化處理，防止直接堆在耕地上，以免裝料時(shí)底層泥土混入。 4、斷邊、缺角現(xiàn)象 混凝土路面板角、板邊部分應(yīng)力易于集中，因振搗不良等原因，容易發(fā)生裂縫：在外 力作用下也易發(fā)生斷邊、缺角現(xiàn)象；如接坡太低，在車輪作用下

16、，易使混凝土板角斷裂或 使板邊啃掉。 5、表面壓紋不均勻 由于路面施工平整度差、壓紋時(shí)間掌握不好等原因，導(dǎo)致壓紋深度不均勻。目前，采 用先拉毛后割縫的施工工藝，對行車安全較好。 6、側(cè)面蜂窩、麻面 振搗不實(shí)、振搗不夠使混凝土內(nèi)氣泡未能上浮而粘著模板，或模板上粘著水泥砂漿末 刷洗干凈使板面粗糙，在漏振及漏漿的情況下出現(xiàn)蜂窩和麻面。 7、脫皮 在施工中，因混凝土面板受雨水侵襲導(dǎo)致水泥漿流失，然后采用水泥漿粉刷補(bǔ)救，或 是混凝土坍落度大及水泥保水性差使面板泌水嚴(yán)重，或用干水泥補(bǔ)撒吸水等都會產(chǎn)生脫 皮。 8、灌縫問題 (1)灌縫材料質(zhì)量欠佳及漏灌 灌縫材料質(zhì)量欠佳造成溫度高時(shí)被車輪撕裂，溫度低時(shí)自行脆

17、裂；漏灌及灌縫不良會 造成雨水下滲，影響路面的使用質(zhì)量。 (2)灌縫不及時(shí)、切縫深度不足及灌縫時(shí)縫內(nèi)濕度太大 灌縫不及時(shí)會使泥砂等雜質(zhì)進(jìn)入縫內(nèi)，切縫深度不足及灌縫時(shí)縫內(nèi)濕度太大，都會影 響灌縫質(zhì)量，灌縫必須在縫槽干燥的狀態(tài)下進(jìn)行。目前，灌縫料質(zhì)量較好的有 改性瀝青 、 聚氨脂等 9、車輪、腳印及刮刀印痕 這些人為因素造成混凝土外觀出現(xiàn)的質(zhì)量問題，只有通過加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理，才能 使其得到有效控制。 10、縱縫拉開 縱縫拉開的原因主要是中央拉桿沒有按規(guī)范設(shè)置，這在低等級公路建設(shè)中容易出現(xiàn)； 在高等級公路建設(shè)中，雙車道混凝土一次性澆筑的路面中縫拉桿設(shè)置較易疏忽，操作人員 比較隨意，既不拉線，也不對

18、布設(shè)距離進(jìn)行丈量，這都會給以后路面的使用質(zhì)量留下隱 患。 11、拼板時(shí)混凝土跑到鄰板上 拼板時(shí)，由于操作不當(dāng)，會使混凝土跑到鄰板上，影響中縫的美觀，并使面板平整度 受到影響，實(shí)際施工中，可用寬約5厘M、長3. 5M的鋼板條靠在板邊，以防砂漿跑到澆 好的面板上。 12、線型不順 立模不到位、放樣不準(zhǔn)確或者模板變型造成中縫、邊線不順。 13、喞泥、錯(cuò)臺現(xiàn)象 喞泥現(xiàn)象的產(chǎn)生是基層中有可懸浮的細(xì)粒松散土，在路面上雨水滲入及車輛荷載的重 復(fù)作用下，使基層破壞甚至脫空，使面板出現(xiàn)喞泥、錯(cuò)臺甚至斷裂。對基層的施工及適用 范圍，已在公路路基施工技術(shù)規(guī)范（ JTJ033-95 交通版）中作了明確規(guī)定。 14、平整度欠佳 平整度不佳的主要原因是抹面操作人員掌握不好形成的，另外平板振搗梁也有一定的 關(guān)系。一般采用鋁合金大尺，橫跨模板上來回抹平幾次，然后轉(zhuǎn)90 度再抹平，使平整度得 到有效控制。 四、結(jié)束語 總之，要抓好高速公路混凝土路面的質(zhì)量，除路基質(zhì)量要保證外，必須嚴(yán)格控制材料 質(zhì)量，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)檢測，做到準(zhǔn)確計(jì)量，及時(shí)對配合比作出合理的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制水灰比