关于乌鲁木齐市水泥混凝土路面病害成因分析及对策

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第26卷第3期北京建筑工程学院学报VO1．26NO．32010年9月JournalofBeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitectureSep．2010文章编号：1004—6011(2010)03—0017—04乌鲁木齐市水泥混凝土路面病害成因分析及对策罗晓辉，王伟(北京建筑工程学院土木与交通工程学院，北京100044)摘要：水泥混凝土路面的病害对于行车速度、安全及舒适性具有重要影响．对乌鲁木市三条主要水泥混凝土道路(河滩路、外环路、阿勒泰路)的路况进行调查、分析，总结出鸟鲁木齐市水泥混凝土道路的典型病害，分析其成因，在此基础上给出了相应的预防措施．关键词：水泥混凝土路面；路面病害；裂缝；养护管理中图分类号：U418．6文献标志码：ACauseAnalysesandResearchStrategiesontheDamageofPortlandCementConcretePavementinUrumqiLuoXiaohui，WangWei(SchoolofCivilandTraficEngineering，BUCEA，Beijing100044)Abstract：TheamountsofdamageinPortlandCementConcrete(PCC)pavementhavesignificanteffectsonperformancedeterioration，suchastraficspeed，safetyandcomfort．BasedonpavementconditionevaluationintheUrumqi’SthreemajorPCCroad(HetanRoad，OuterRingRoadandAhayRoad)andtraficsurveys，thetypicaldiseasesofPCCpavementaresummarizedandthecorrespondingtreatmentmethodshavebeenrecommendedaccordingtomechanismofdiseases．Keywords：po~landcementconcretepavement；pavementdamage；fracture；maintenanceandmanage—ment随着经济的发展，乌鲁木齐市道路交通量迅速增加，水泥砼路面发生病害成为普遍现象，已建的水1乌市水泥混凝土路面病害调查泥混凝土路面由于受严重的路面病害(裂缝、啃边、碎角、错台、麻面等)、产生过度的行车颠簸，已难以对乌市内三条主要的水泥混凝土道路，即河滩适应交通快捷、安全、舒适的交通需要．随着近年来路、外环路、阿勒泰路进行了如下几个方面的调查：城市道路里程不断增加，所暴露出来的施工技术问表1调查内容题也日益严重，再加上乌鲁木齐(以下简称乌市)市技术资料调查现场调查路面结构组合设计路面破损状况的交通量增长迅速，设计方法依然停滞于多年前的前期设计情况接缝设计结构承载能力经验，主要表现在施工工期不科学和原料控制不到地勘情况行驶质量施工工艺及控制情况抗滑能力位，同时后期管理手段落后等众多因素致使路面使交通状况用年限明显降低．路基和路面排水设计及使用状况养护历史调查地下管线状况收稿日期：2001—06—17作考介：罗晓辉(1966一)，女，副教授，硕士，研究方向：道路与交通工程 l8北京建筑工程学院学报2O1O年通过调查，现将河滩路、外环路、阿勒泰路的调查结果汇总，如表2、3所示表2河滩路、外环路、阿勒泰路技术资料调查结果汇总板面划分水泥混凝土板尺寸为4m宽、5m长接缝设计水泥砼面层施工工艺采用插入式及平板器振捣技术，切缝时间基本在成模后8～12h或20～34温度．．⋯一一时，养生采用草袋覆盖、洒水养护，养生期14～28d养护历史调查舸维呈潞胖护平均弯沉值10．5(0．O1mm)，最大值为竺载力结构承平19均弯·叭最大值为平均弯沉值l0．5(0．01ram)．6最小值为5．6’’22．8，最小值为11．7靠近市区路段交通量大，双向高峰小时交通量达到了10000pcu以上．其他路双向、时交通量最交通以客运为主，流量分布不均匀；交通交通状况段交通量呈递减趋势，最低仅为7l6量“差苎异不：大为．，。1、8pcu，交，通量双向分布均匀；交通等级较重pcu；车型以小客车为主；实际交通量比；交通主要以小车为主预测交通量高出30％以上排水状况现状排水方式较为通畅现状调查雨水口的使用情况不容乐观料丧失和脱落等病害．以下针对存在的典型病害成2乌市水泥混凝土路面典型病害成因因进行分析．分析2．1纵向裂缝成因分析水泥混凝土路面的传荷顺序为面层、基层、垫通过调查发现乌市水泥路面的破坏主要形式是层、路基．面层板传到路基顶面的荷载应力值很小，纵横向裂缝，其次是板边接缝碎裂、脱空、错台、填缝一般不超过0．05MPa，因此路基的支撑均匀性显得 第3期罗晓辉等：乌鲁木齐市水泥混凝土路面病害成因分析及对策19很重要．调查显示外环路和阿勒泰路路均存在路基超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎．此换填土的情况．从目前存在的严重纵向裂缝可以判外，板边混凝土振捣不密实，强度降低，或者接缝中断，可能存在填料土质不均匀、湿度不均匀、冻胀、压渗入水后，导致基层，路基软弱和唧泥，造成沿接缝实不足等多种原因，导致路基支撑不均匀，在浇铸混边缘处板底小范围的脱落，在行车荷载反复作用下，凝土前未严格检查基底弹性模量是否符合规范要也导致接缝出现碎裂．求，在路基稍有沉降的情况下，在板块自重和行车压唧泥和板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的力作用下而产生纵向开裂．开始裂缝很细，一般在基层细料被渗人并滞留在板底的有压水从缝中或边0．05mm，但随着雨雪水浸入和浸泡基层，使基层表缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部面层浸软、液化而产生唧泥、淘空，导致应力集中而范围脱空．接缝填缝料失效，基层材料不耐冲刷，接裂缝加大．缝传荷能力差和重载反复作用是引起唧泥的主要原2．2横斜向裂缝成因分析因．调查发现由于养护不到位，排水系统有大部分从调查钻芯取样可以看出横斜向裂缝有的是温已经堵塞造成路基排水不畅，路基、路面被水长期浸缩裂缝，有些是施工原因造成的．由表2显示三条泡使路面产生唧泥现象，进而出现板底脱空；另外由路的路基均不同程度地存在土基强度不够或不均匀于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不及混凝土浇注后切缝不及时的现象，因此造成板底均匀沉降同样会导致底板出现脱空．在板缝填缝料各断面磨擦系数不等，在没切缝前出现混凝土板收失效和车轮行走振动的作用下，填缝料会被挤出而缩，拉应力和温度应力集中，导致温缩裂缝出现．被车轮带走．在施工过程中插入振捣棒时应是梅花形，如果2．4小结在一个断面插入过多，造成这一断面浆体过多，骨料通过对乌市三条水泥混凝土道路的前期设计、下沉集中的分层离析，至使下沉骨料集中，浆体含量施工、养护情况及现状病害的实地调查，针对其出现少，收缩值小，上层浆体集中骨料少，收缩值大，这个的病害特征，联系设计、施工及养护中存在的问题，断面很容易出现收缩的斜横向裂缝．对水泥路面病害的产生与发展大致分析，可以得出由调查知道施工时存在不断交通，半幅施工的结论：病害成因受三方面因素影响，与设计、施工、养情况，这样便导致混凝土浇注在塑性强度时，由于旁护均有一定关系．边重型车辆的行驶，产生的振动，导致混凝土板出现1)设计：通过调查发现设计对未来交通量的预裂缝．测缺乏科学分析及认识，如河滩路实际交通量比预施工时两车料相接处振捣时没有特别注意，振测值最高达到43．9％，最小是25．1％，预测交通量捣密度不够，蜂窝较多，因而形成一个强度薄弱的横严重不足，由此造成设计面板偏薄、路面结构强度偏断面，也容易在断面上出现横向裂缝．低，不能适应及满足交通的结构承载要求；三条路的施工中因养生不及时，出现干缩裂缝，这种裂缝混凝土板抗压强度设计值均低于规范规定值，砼板窄、短、浅，尽管它在一般情况下不会影响路面的正厚度不满足规范要求，水泥稳定沙砾20cm回弹模常使用，但它降低路面的耐磨性，耐腐蚀性并加剧混量均达不到设计值，导致路面出现结构性损坏．凝土的风化，影响使用寿命．2)施工：调查发现虽然各标段是同一设计、同2．3接缝破损原因类环境下施工，但产生不同病害，说明施工工艺与质接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节，出现病害量控制对病害的产生起着重要的影响作用，主要表的机率大类型也多，接缝病害，损坏的形态和影响范现为混凝土强度达不到设计要求、压实度不够、养生围主要包括，接缝挤碎，拱起，唧泥和板底脱空，错方法不当和养生时间短、切缝时间控制不严等方面．台、填缝料丧失和脱落等几种病害．3)养护：调查发现三条路均存在养护维修不及接缝破损主要是由于接缝施工不当(包括缝板时、对各种病害没有采取针对性的处理方法，或在养不垂直上宽下窄，传力杆，拉杆设置不当等)，或者护中未对病害处理直接加铺沥青层造成反射裂缝存因填缝料剥落，挤出，老化，接缝被硬石子阻塞，则当在严重、接缝处的填料基本损失造成路面水进入基混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在层，加速了道路病害的发生、发展． 20北京建筑工程学院学报生，防止基层出现干缩或温缩裂缝．为减少路基土3水泥混凝土路面病害的对策研究的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部的碾压，使路堤横向的3．1设计方面密度尽可能均匀．不要将两种材料性质差异甚大的我国在水泥混凝土路面的设计计算理论中，路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头尽管考虑了温度疲劳应力等因素，但设计的板厚依或其它构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至然较薄，难于承受巨大的荷载动力破坏作用．另外，超载预压加快地基沉降．在可能的条件下，可采用在实际应用中，过于相信应力计算，而对水泥混凝土透水性砂砾填筑台背后的路堤，以减少开放交通后路面的典型结构物的研究和实际观测的较少．为此的填土沉降．在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学3．3管理、养护方面发展．在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地当提高技术标准和设计厚度，以适应道路不断增长加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也的交通量的需要．在桥头下挖路段和填挖路段交换是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护．频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的故对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石预算；其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的及其它硬物，以免受车轮反复碾压而破坏路表面，造要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要成麻面的产生．为防止接缝的失效必须及时更换已选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配．以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致对台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉路面的破坏．对路面裂缝及早期病害，应及时进行降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度修复处理，防止形成进一步的破坏．再者，还必须重路面形式，待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面视路面排水系统的养护，经常疏通路面排水设施，防板．对于乌市，在路基基层下建议应综合考虑设计止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏．排水和防冻垫层．公路的养护、管理部门，除了日常的养护工作3．2施工方面外，应定时组织有资质的检测或科研机构进行路面传力杆、拉杆的规格、位置、间距必须符合设计状况调查，及时制定养护工作计划，确定养护内容，要求，必须与接缝侧壁垂直与路面板和路面中心线规范养护工作，提高养护队伍素质和机械化的水平，平行．嵌缝处的混凝土因受嵌缝板和传力杆的影响确保公路养护的质量．此外，还应加强路政的管理，一般很难一次浇注成型且不易振捣密实，致使接缝严格控制超载车辆的行驶．处的混凝土强度偏低，为此应加强接缝和板角处的振捣．板件成型后，根据施工时的气温条件及时切参考文献：割并严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或[1]JTGF30-2003．公路水泥混凝土路面施工技术规范[s]．北京：人民交通出版社，2003养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造[2]JTJ073．1—2001．公路水泥混凝土路面养护技术规范成强度不足．应尽量断交施工，如有困难，那么现场[s]．北京：人民交通出版社，2001便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成[3]JTGD40-2002．公路水泥混凝土路面设计规范[s]．混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂．当路北京：人民交通出版社，2002线纵坡超过2％时应及时调整摊铺，一定要顺着上[4]徐宪江．最新公路工程施工要点与通病防治大全坡方向进行摊铺，以免因塌落度问题造成板体细小[M]．北京：兵器工业出版社，2001的横缝和板体断裂．拆除模板一定要注意避免碰掉[5]郭晓春，张学刚．旧水泥混凝土路面加铺沥青罩面前板角，以免造成对称的啃边．的病害处理[J]．山东交通科技，2006，31(2)：28—30基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采[责任编辑：王克黎]用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养