水泥混凝土路面的使用状况及破损分析

工 程 科技
・ １ ７ ５ ・
水泥混凝 土路 面的使用状况及破损分析
肖漓境 徐望 国 （ 湖 南科技大 学， 湖 南 湘潭 ４ １ １ ２ ０ １ ）
摘
要： 描述 了最近发展 的混凝土路 面养护过程 并分析 了其 经济效果。分析 表明在有效地延长混凝土路面的使用年限方面 ， 养护和
维修 比重铺 或重建公路有更好 的经济效果。 关键词 ： 水泥混凝土路面： 使用状况： 破 损
水 泥混凝土路 面使用期 间承受数 百万次 的重型汽车荷 载作用 路面板 的热力 学平衡 、 永久变形（ 错 台） 、 瞬时变形（ 弯沉 ， 荷 载传 及多种不 同气候条件 的周期作用 。 这些作 用最终将导致路面产生各 递） 、 基层的承载力以及抗磨耗能力 、 混凝土板下积水及混凝 土本 身 种类 型 的路 面损 害。有接缝 的混凝 土路面首先会 在接缝处 发生破 强度等与混凝 土路 面结构 的使用状况有 重要关 系。 坏 。最后在 面板上会产生细裂缝 ， 随后 裂缝 会剥 落 、 错位 ， 产生结构 ２水 泥 混 凝 土 路面 的破 损 破坏 。此外 ， 施工质量不好也会导致破坏 ， 如面板表面的剥离。水泥 在制定有效 的养护计 划之前必须 确定路 面上 出现 的破损类 型 路 面的经常性养护若被忽视 ， 最终会导 致路 面整个使用周期的费用 及 产生的原 因。 水 泥混凝土结构 的主要破 坏形式可分为结构性破损 大 幅度地增加 。预防性 、 经常性 的养护 和修 复措施 可以使混凝土路 和表面破损两类 ， 其中结构性破损形式有 ： 纵 向开裂 、 横 向及斜 向开 面保持路面状况 的完好 ， 这样就可 以用 比较 经济的方 法增加路面的 裂 、 板的错台 、 唧泥 。表面破损的形 式有 ： 破裂剥落 、 表面磨 损。 使用年 限。 改进混凝土路面的养 护和修复方面 的研究工作 日益得到 水 泥混凝 土路面破损的发生 ， 可分 为外 界因素 、 设计缺 陷 、 施工 重视 ， 关键 工作在 于混凝土路 面的预防性养 护和修 复。研 究者们正 缺陷以及各种 因素互相影响而引起 的。 因此 ， 必须充分做好调查 ， 查 在调查 各种用于延 长混凝土路面使用 寿命 和控制或 推迟需要 大量 明原 因， 采用针对性治理对策 。 资金 的路面重铺或重建的方法 。 板 的脱空 ， 是 由于面板底下 的基层或基础材料 引起 的。当水通 １水 泥 混 凝 土 路 面 使 用 状 况 过接缝或裂缝渗入板下时就会 产生 唧泥 。 在轮载作用下板的向下位 水 泥混 凝土路面结构 完整性的评价需要 能表示其 工作机理 的 移会抽 吸相邻板间（ 主要是荷载作用方 向的后方板） 的水及材料 中的 指标及营运期 内累积产生的各种破坏 的评价指标 。 普通水泥混凝土 细小颗粒并把它们混合到一起通过接缝和裂缝喷溅出来。在板边 、 路￣Ｏ Ｓ － ｔ 传力杆和不设传力杆两种） 的使用状况由接缝的不连续性及 板 角以及横缝处都会产生大量 的空 隙 ， 最后导致 面板开裂 的加速。 面板周 围的环境等因素决定。使用 状况 不同的相 同结构 ， 其损 坏和 板 的错 台。 是 由板下细粒基层或基础材料 的唧泥引起的 。当抽 老化的指标就不完全相同。实 际上 ， 各种破坏指标 的相对严重性也 吸的材料在接缝或裂缝附近的前方板下堆积起来 时就会产生错 台。 不 同。 水泥混凝土路面的评 价方法应着重考虑影响刚性路面使用状 空 隙主要产生于后方板的下面。 不好 的排水设计是面板损坏或失去 况的因素。下面介绍混凝 土路 面的使用状况 。 支撑 的原 因之一 。水泥混凝 土路面必须设计优 良的排水 系统 。 １ ． １ 混凝土结构在下列状况下工作 ，虽然有 时这些状况还 不是 面板 的开裂 ， 是 由许多 因素引起 的。重复 的荷载作用会在混凝 很 明显 。 土板上产生疲劳破坏。 温差会产生翘 曲 ， 并随后产 生很大 的拉应力 ， （ １ ） 在轮载的瞬时作用下 ， 板发生弯 曲；（ ２ ） 在２ ４小时的周期 内， 尤其在接缝间距较大的板 中。 温度差 以及 由于干缩引起 的水分散失 由于温度梯 度的影 响 ， 板发生变形 ， 首先 向上 ， 然后 向下翘 曲 ； （ ３ ） 由 也会产生新 的裂缝。由于唧泥导致板失去支撑会增加挠 曲应力并加 于季节变化 ， 板发生膨胀及收缩 ， 使板 间的传荷状况发 生改 变 ； ｆ ４ １ 营 速开裂 。基层的不稳定（ 冻胀或沉 陷１ 也会导致面板 的开裂 。 运多年后 ， 板 的瞬时及永久变形增加 ； 发 生唧泥或错台 ， 并伴 随沉 降 接缝 的破坏 可以分 为以下 几种 类型： 不可压缩 材料渗入到接缝 及开裂 。 中阻碍 了热天板的膨胀 ，因而在混凝 土中产 生很 大的膨胀 应力 ； 传 １ ． ２由于采用接缝 ， 普通水 泥混凝 土结构 是不 连续 ， 不 连续处 附 力杆锈蚀后会在接缝两边 的混凝 土中产 生很 大的拉应 力 ， 拉力杆放 近的荷载不对称。 在接缝处 ， 车辆前方板上的荷载是渐变 的， 而车辆 置不 当会导致接缝附近的混凝 土中产生很 大的支撑应力 ； 吸水膨胀 后方板上荷载则是突变的。 长期作用在基层上 的不均匀荷载将 使板 的低质量集料会在接缝或附近处产 生裂缝 ， 某些集料会和波特兰水 的支承状况发生改变。 泥起反应并在混凝土内产 生膨胀压力 ， 也会加速板 的破坏 。 施工 、 养 １ ． ３ 水加速 了混凝土结构的恶化。水会加速下列损坏过程 护不规范 ， 切缝 、 清缝不及 时或 没有 达到规定 的深 度 ， 也是造成破损 （ １ ） 基层 的冲蚀及孔穴 的形成 ， 导致板端缺少支 承及断裂 ； （ ２ ） 在 的原 因 。 板与基层的界面上 ， 造成细粒料从孔穴 中喷 出， 将 累积形成 坏板 ； （ ３ ） 板表面 的剥离有时是 由不 良的施工 工艺 引起 的 ， 例如在施工结 使混凝土的力学性质 （ ｊ 虽 度、 模量等） 发生改变 。 ． 束 时表面洒水过多。 剥离也可能是 因为空气滞 留在高表 面较近 的混 １ ． ４根据材料强度 的经典理论 ，持重荷载将 引起拉应力及材料 凝 土面板 中引起 ， 如果铺筑 的混凝 土混合料设计不恰 当 ， 在 热天就 的拉伸应 变 ， 加快 损耗板 的结构 承载力 ， 甚 至可能超过板 的有效强 会发生这种剥离的情况。 度并引起破坏开裂。 进行路 况 的评估 时需要确 定混凝土路 面的破坏 程度和破 坏严 １ ． ５在 常规 的荷载模式下 ， 温度 占主导作 用时 ， 以上不 同因素的 重性 。 钻取土样 ， 进行无破坏的挠度试验（ Ｎ Ｄ Ｒ ） 有利于确定路面破坏 综合影响会 发生变化 。 的程度 。 从接缝 中钻取土样亦有利于鉴定一些基本 的病害。弯沉试 （ １ ） 在气候温和的地区 验数据可用来计算混凝 土的弹性模 量（ 这在经验上 与断裂模量是相 气温在 ３ ０ ℃以上 ， 接缝 由于水泥混凝 土的膨胀 而闭合 。荷 载传 关 的１ 、 地基反应 系数 、 接缝和裂缝对荷载 的传递 和板 是否失去支撑 递 良好 并且无结 构性破坏 发生 ； 气温在 ２ Ｏ ～ ３ ０ ℃之间 ， 有些 接缝 闭 及 孔 隙 的发 展 情 况 。 合， 另一些部分张开 。荷载传递（ 后方板端 的弯沉与前方板端弯沉之 总之 ， 水 泥混凝土路 面的造价 和维护费用较低 ， 具 有 良好 的经 比） 能力一般来说较好。气温低于 ０ ， 在板与基层 的界面上没有 自 济效益 、 环境效 益和社会效益 ， 为进一 步促进 我 国水泥混凝 土路面 由水 ， 故而不会发生卿泥或基层 的冲刷 。气温在 ０ ～ ２ ０ ℃之 间时 ， 水 的发展 ， 除了要提高混凝土路面的施工工艺 、 准确选材外 ， 还应重视 泥混凝 土路 面就处在不利条件下工作 ，而且气温 处于该范围时 ， 正 水泥混凝土的质量和开发适用 于道路 的道路水泥混凝土 ， 开发使用 是一年 中降水最多的时期 。 新 的外加剂设计施工方面的理论研究 。 （ ２ ） 其它气候的地区 参考文献 其它气候地 区的路 面使用状况也具有上述相 同的形式 ， 但从一 『 １ １ 吕振 国， 向昕， 刘彤鹤． 水泥混凝 土路 面使 用状 况评定及破损 分析 种使用状况 过渡到另 一种使用状况时 的温度是不同的。 使 用状况在 『 Ｊ １ ． 公路 交 通科 技 用技 术版 ） ， ２ ０ １ １ ， １ ２ ． 很 大程度上 取决 于路 面的修筑 时间 ， 接缝闭合时 的温度是 由路 面修 【 ２ 】 罗立峰， 周建春， 郑国梁． 水 泥混凝 土路 面维修方案 的研 究［ Ｊ 】 ． 华南 筑时的温度 决定 的。 理 工大学学报ｆ 自然科 学版） ， １ ９ ９ ９ ， ６ ．