水泥混凝土路面的病害与防治

作者：文祥99157 | 发布时间：2023-06-09 14:24:42 收藏本文下载本文

福州英华职业学院

二元制大专毕业设计

题目水泥混凝土路面的病害与防治

专业：建设工程管理

学号： 201983542

姓名：李源

福州英华职业学院

二元制大专毕业设计

专业：建设工程管理学号： 201983542 姓名：李源

毕业设计题目：水泥混凝土路面的病害与防治

摘要：路面直接承受交通荷载的作用，受气候、水、温度等因素的直接影响，因而在使用过程中是最容易受到破坏的结构层。若不及时维修，往往会造成水泥路面的使用性能下降，影响汽车行驶的舒适度，以及交通安全。对于水泥混凝土路面板，根据我国已建成通车的高等级公路使用情况看，有相当部分破坏，如开裂、断板、沉陷、错台等病害。通过对路面病害的探讨、分析，提出了路面破损，特别是路面开裂较为实用的技术措施，并介绍了工程中几种常用的破损修补方法。

关键词：混凝土裂缝浇筑捣实

引言

水泥混凝土结构已成为当前建筑工程施工的主流。水泥混凝土浇筑施工的过程中，由于混凝土存有抗渗和抗冰冻性能，使得其成为当前建筑施工中的主要结构形式和方法。随着社会发展，建筑结构形式的不断发展和变化，在混凝土使用的过程中各种应用措施和应用方式也在不断地提高。然而由于混凝土在施工的过程中人们对混凝结构认识的不够彻底，使得其在施工的过程中对混凝土质量控制不够，以至于混凝土在施工的过程中存在着诸多的缺陷和质量隐患，造成路面在使用的过程中存在着严重的质量缺陷和质量影响因素。水泥混凝土路面常见病害的出现影响了汽车行驶的舒适度和公路的使用寿命，需做好预防措施，减少病害的发生。本文分析了水泥混凝土路面常见病害的成因，并探讨了相应的预防措施。

1 水泥混凝土路面的病害

水泥混凝土路面的病害水泥混凝土路面损坏可分为：断裂类、表面损坏、接缝类和变形损坏类、板底脱空、锯齿型啃边等几种类型。断裂类主要指纵、横、交叉裂缝和板角断裂等;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等；接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、接缝碎裂、唧泥等；竖向位移类主要指沉陷和胀起;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等;下面对几种常见病害的成因进行分析。

1.1裂缝

水泥混凝土路面施工中发生的颗粒不均匀分层离析实际是粗骨料从混合料中分出，集中颗粒下沉，水分向上迁移，从而形成表面泌水。表面泌水的结果使水泥混凝土路面表面含水量增加，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面内，水面形成凹面。

由于表面凹面较凸面所受压力大，同时固体颗粒产生毛细管张力，促使颗粒凝集，当混凝土表面尚未充分硬化，不能抵抗这一张力时，混凝土表面则出现裂缝。裂缝的发生时间大抵与泌水时间相对应，在混凝土浇筑后数小时混凝土表面将普遍出现细微的、各方向均存在的裂缝。

（1）横向裂缝。横向裂缝是指垂直于路线方向的有规则的裂缝，其产生的原因主要有水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等。失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝，一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期；冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷缩产生拉应力而引起的路面板开裂。

（2）纵向裂缝。纵向裂缝是指跟路线走向平行或基本平行的裂缝。产生原因主要是路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、施工方法不当等，导致路基不均匀沉降，从而使路面板在自重和行车压力作用下产生纵向裂缝。

（3）交叉裂缝。由于水泥混凝土路面自身强度不足、路基和路面基层的强度和水稳定性差或是使用性能不稳定的水泥导致水泥混凝土路面板产生两条或两条以上相互交叉的裂缝。

（4）板角断裂。板角断裂是指与板角两边接缝相等的贯穿水泥混凝土路面板全厚度的裂缝，从板角到裂缝两端点的距离分别小于或等于端点所在路面板边长的一半。板角裂缝通常是由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素综合作用而产生。

1.2表面损坏

（1）纹裂、网裂、板面起皮和剥落。纹裂和网裂是指路面板表层出现的浅而细或发丝状的表面裂纹和网状裂纹。产生的原因主要是水泥混凝土水灰比过大，施工时过度抹面、养护不及时，在水泥混凝土拌和过程中用了含盐量偏高的水和质量低劣的集料。或水泥中的碱与集料中的特定矿物质发生碱硅反应等。故在施工过程中，对集料的质量应严格把关，严控用水量，必要时，还应对水的质量进行检验。

（2）麻面、露骨。麻面是指水泥混凝土路面板表面结合料磨失，成片或成段路面板呈现过度的粗糙表面的现象。麻面一般是由于水泥混凝土路面施工时，在混凝土初凝前遇雨所致。

路面混凝土保护层脱落导致骨料裸露的现象称为露骨。其产生的原因主要是混凝土表面灰浆不足，泌水提浆，从而造成混凝土路面表层强度不足。

（3）磨光。磨光是指水泥混凝土路面板在车轮荷载作用的重复辗磨后，表面磨擦系数下降到极限值以下，从而严重影响行车安全。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂浆层强度低，水泥及集料等原材料耐磨性差，或路面使用时间较长等。

（4）坑槽、孔洞。由于水泥混凝土混合料是种多相不均匀材料，因此在水泥混凝上路面板强度较低处易出现局部破损，并形成有一定深度的洞穴，即孔洞。面层骨料局部脱落而产生的长槽称为坑槽。孔洞、坑槽产生的原因主要是由于集料含泥量过大，混凝土内有泥土或其他杂物。

1.3接缝损坏

接缝包括横缝(胀缝、缩缝)、纵缝和施工缝。设置目的是减少或避免由于水泥混凝土热胀冷缩产生的应力对路面板的破坏作用。但是接缝设置不当或接缝损坏也会降低路面的整体使用性能，甚至使路面板更快地遭到破坏。水泥混凝土接缝损坏主要有以下几种形式。

（1）填缝料损坏。填缝料损坏是指接缝内无填料，填料破损及接缝内混杂砂石等不正常现象。填缝料损坏的主要原因有：填缝料本身质量不合格，填缝料在长期外界环境作用下老化，脆裂，或由于混凝土路面板受热膨胀，挤压胀缝，致使填缝料被挤出，不能正常复原等。

（2）接缝碎裂。接缝碎裂是指水泥混凝土路面板接缝两侧各60cm左右宽度内倾斜的剪切挤碎现象。接缝碎裂主要是指由于填缝料损坏，泥、砂等杂物侵入胀缝，导致路面板再次膨胀时受阻，或雨水渗入基层和垫层，使基层强度降低，从而导致路面接缝处的变形和破损。

（3）唧泥。唧泥是指车辆通过时，基层细料和水一起从接缝处挤出的现象。唧泥产生的原因是填缝料破坏，雨水下渗等。

1.4变形损坏

由于水泥混凝上硬化后是非塑性的，因此水泥混凝土路面板的变形破坏是指水泥混凝土路面板接缝处产生的错台、拱起和沉陷等现象。

（1）错台。错台是指相邻水泥混凝土路面板在接缝处产生的垂直高差。错台产生的原因是横缝处未设置传力杆，由于基层或路基体压实不均匀，致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降。

（2）拱起和沉陷。拱起是指胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张导致横缝两侧的混凝土路面板板体发生明显抬高的现象，相反，沉陷则是指填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉，两侧的混凝土路面板板体发生明显下沉。

拱起产生原因主要是胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张。沉陷产生的原因主要是填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉。

拱起和沉陷都将对车辆行驶的舒适性和安全性造成很大的影响。施工时合理设置胀缝，运营中有效维护好接缝，可以有效避免此类损坏的发生。

1.5板底脱空

板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的基层细料被渗入并滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部范围脱空。公路排水系统不完善如路面横坡设置不当或路基排水不畅时，路基、路面被水浸泡时会使路面产生唧泥现象，进面出现板底脱空;另外由于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不均匀沉降同样会导致底板出现脱空。

1.6锯齿型啃边

仔细观察浇筑混凝土路面面板使用的钢模可以发现，钢模板在重复使用后，表面由于锈蚀和沾在模板上的混凝土无法清除干净而变成凹凸状，模板顶边则形成不规则的锯齿状，用这种模板浇筑的混凝土面板板顶边自然也就成了锯齿状。根据力学应力集中原理，锯齿状板边的齿形混凝土在重载、超载车的多次作用下是很容易被破坏的，这也就是形成锯齿型啃边的原因。

2 水泥混凝土路面的防治2.1严把材料关。

建好公路水泥混凝土路面的基本物质条件是路面水泥混凝土原材料要精良，进场前控制好原材料的质量相当重要。公路路基施工规范规定，在通常情况下，不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基填筑。路面板施工严格按规范要求选材，控制水泥、骨料、砂的各项技术指标，混合料运至工地后要符合工作要求；台背回填要求选用透水性好、有良好配的材料。

（1）水泥主要控制水泥的抗折强度。我国水泥厂家众多，生产技术良莠不齐，因此，选择合格的水泥是保证混凝土强度的首要因素。另外，对水泥的安定性及游离氯化钙含量，水泥的细度、干缩率与凝结时间、水泥的含碱量，以及控制水泥中混合材料的掺量，夏天施工时注意控制水泥的施工温度。

（2）粉煤灰要采用一、二级灰，主要控制粉煤灰中烧失含碳量和细度等指标。

（3）外加剂的选用是路面混凝土材料科学中的关键。合适的外加剂，一是要满足适应性要求，二是满足施工混凝土路面所要求的较低水泥用量下的高抗折强度;三是满足所用的机械施工方式对可施工性质的要求，四是满足小变形和耐久性要求。2.1.1.4.粗集料主要控制其最大粒径、硬度以及含泥量和粒形。一般选用火成岩和变质岩，不使用沉积岩，可以保证岩石的强度，进而保证混凝土的抗弯拉强度。加工则采用反击式，冲击式或锤式二级破碎设备，仅用鄂式破碎很难满足其针片状含量要求;细集料主要控制砂中含泥量的要求以及细度模数。滑模摊铺水泥混凝土路面砂的细度模数为2、0～3、5之间，含泥量应小于2%。

2.2保证施工质量

包括地基处理、基层施工、面层施工。保证各个施工阶段的质量。保证切缝的温度和时间，养生、切缝要及时；振捣完全充分密实；搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理；构建科学的排水设施，防止路表水渗入；保证每层的厚度及压实度合格等。

（1）温度应力的分析:根据温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。根据温度应力引起的原因可分为两类：a自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。b约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。

（2）混凝土配合比设计：

混凝土配合比是根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、和易性等要求和经济合理的原则，通过计算、试验和必要的调整，确定混凝土单位体积中各组成材料的用量(通常以水泥为1，按水泥、粗集料、细集料的顺序表示)。试验室配合比是按粗、细集料在标准含水状态下计算出来的，但是施工现场的集料含水量是经常变的，因此，必须根据每天拌制时集料的实际含水率，换算为现场材料的实际用量，最后计算出施工配合比。一般混凝土的用水量为130L/m3～170L/m3，水灰比为0、40～0、55，含砂率一般为28%～33%。

（3）模板：

模板以钢板材料制成，并配有合适的装置以保证模板连接牢固可靠，使在浇注混凝土时能经受捣实和饰面设备的冲击和振动。模板安装应顺直，无扭曲;相邻钢模应平头锁接方式紧密联接，不得漏浆;模板接缝在任何方向都应不能活动。模板高度应与混凝土路面厚度相同，误差为+0，-5mm。用于胀缝和施工缝的模板，根据传力杆和拉杆的设计位置放样钻孔。)模板在整个长度完全紧压在基层上，并正确地按完成后的路面边缘要求的坡度和纵向安置。模板要彻底清扫干净，并在每次浇注混凝土之前涂隔离剂。

（4）摊铺及振捣：

应有专人指挥车辆的均匀卸料，混凝土由高处落下，高度不得超过2m，超过时应采取措施保证混凝土不发生离板。局部边角、模板端头需人工用铁锨补料，严禁抛掷，应采用扣锨轻放，不得使用尖头铁锨。混凝土布料长度大于10m时，可开始振捣作业，密排振捣棒组间歇插入振捣时，每次移动距离不宜超过振捣棒有效作业半径的1、5倍，并不得大于500mm，振捣时间宜为15-30秒，密排振捣棒组连续拖行振捣时，作业速度宜控制在4m/min的以内，振捣质量以混凝土表面不再冒气泡并泛出水泥浆为准，振捣过程中多余的混凝土应刮走，低陷处则随时补足。振捣过程中应尽量避免振捣使传力杆移位，发生移位时应立即复位，对边、角应加强振捣，时间不低于30秒，达到表面泛浆、粗集不再下沉，表面不再有气泡冒出为宜。面板振实后，应随即安装纵缝拉杆，位置和插入深度应符合设计要求。在浇筑过程中要连续无间断，随时检查支架、模板、钢筋和预埋件的稳定情况，发现有变化应及时采取措施恢复原状。

（5）浇筑要求：

防止离析，保证混凝土的均匀性浇筑中，当混凝土自由倾落高度较大时，易产生离析现象，若混凝土自由下落高度超过2m，要沿溜槽或串筒下落；当混凝土浇筑深度超过8m时，则应采用带节管的振动串筒，即在串筒上每隔2～3节管装一台振动器。

层浇筑，分层捣实。混凝土进行分层浇筑时，分层厚度可按相关的规定。混凝土分层浇筑的间隔时间超过混凝土初凝时，会出现冷缝，使混凝土层间的抗渗、抗剪能力明显下降，严重影响混凝土的整体质量。在施工过程中，其允许间隔时间要符合规范要求。

正确留置施工缝。施工缝是新浇筑混凝土与已经凝固混凝土的结合面，它是结构的薄弱环节。为保证结构的整体性，混凝土一般应连续浇筑，如因技术或组织上的原因不能连续浇筑，且停歇时间有可能超过混凝土的初凝时间时，则应预先确定在适当的位置留置施工缝。施工缝宜留在剪力较小处且便于施工的部位。

最后浇筑完的混凝土必须遮盖来保温或者防雨。

（6）混凝土拌合物的养护

混凝土的凝结硬化是水泥水化作用的结果，而水泥水化作用必须在适当的温度和湿度的条件下才能进行。混凝土的养护，就是使混凝土具有一定的温度和湿度，而逐渐硬化。混凝土养护分人工养护和自然养护。为保证混凝土养护期间内的湿润状态，应每天不断的浇水，只有强度达设计要求强度70%以上，方可停止养护。

（7）混凝土的拆模

拆模的时间早晚直接影响到混凝土质量和模板的使用周转率。拆模时间应根据设计要求、气温和混凝土强度等级情况而定。对非承重构件，只有当混凝土强度达到2.5MPa以上，且其表面和棱角不会因为拆模造成损坏时，方可拆除模板。对承重构件，只有当混凝土强度达到规定的混凝土设计标号的百分率后方可拆模。对后张法预应力混凝土结构构件，侧模宜在预应力张拉前拆除；底模支架的拆除应按施工技术方案执行，当无具体要求时，不应在结构构件建立预应力前拆除。

（8）混凝土缺陷修补

在混凝土浇筑施工的过程中，在拆模的过程中是一项重要的施工工序。在拆模的过程中不仅仅是混凝土拆模的工序，更是要检查混凝土施工过程中的各个质量问题和其中容易出现的额各种缺陷，在发现缺陷的过程中要及时的进行修补措施。避免日后的维修带来影响和不利因素。对面积小、数量不多的蜂窝或露石的混凝土，先通过钢丝刷或者压水进行冲洗和冲刷其基层部位，然后在使用其主要的水泥浆进行找平。对较大面积的蜂窝、露石和露筋应按其全部深度凿去薄弱的混凝土层，然后再进行用钢丝刷或加压水冲刷的施工过程，这样有利于在施工的过程中良好的捣实过程，避免在施工中存在的各种质量问题与影响因素。对影响工程结构安全及使用工程的缺陷，提出相应的设计过程和解决措施。

2.3健全科学的管理制度，严格监理制度

对试验段工程的施工，从方案的审批，准备工作的审查到施工全过程，都必须进行现场监理，坚持全过程旁站，以便及时发现问题，解决问题，及时总结施工工艺、施工组织等经验。通过试验段施工来核准所用材料配比、拌和方式、机械实效、松铺系数、允许延迟时间、每个作业段适宜长度等问题。

2.4不同工程处理方法

（1）对于水泥混凝土板裂缝的现象，可采用HZ/HD补裂缝材料进行灌浆处理，4h后开放交通。对裂缝的彻底处理，可在裂缝两边各30～40cm范围内将混凝土板凿除，放置钢筋网再浇筑与原来面板标号相同的混凝上，夯捣密实后，磨光拉纹，两侧应设置缩缝，缝内填充沥青材料防止雨水渗入；对于基层已遭破坏的裂缝，或发生断板烂板及胀缝破坏的路面，需将混凝土板大面积凿除，结合实际对基层进行处理后，再沿用以上办法处理。

（2）对于水泥混凝土板错台、沉陷的现象最好铲除，用同标号的新混凝土进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂，一般4h后便能开放交通。

（3）对于水泥混凝土龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象，可采用局部换板进行修补并加入JK系列混凝土快速修补剂。对于已产生龟背状裂纹的混凝土路面，需将板块全部凿除重做。

（4）产生路面板块严重断裂多是由于基层强度不足或渗软化、路基不均匀沉降等情况导致，处理方法一般采用将整块板凿除在处理好基层以及路基后，重新浇筑新的凝混凝土板。

（5）对于水泥混凝土路面大部分出现开裂、断板、沉陷、错台等病害时，除采用上诉方法修补外，对一些主要道路同时采用在旧水泥混凝土路面上罩改性沥青混凝土面层处理方法。

结束语

本文通过这次的实习，通过实践，使我学到了很多实践知识。所谓实践是检验真理的唯一标准，通过旁站，使我近距离的观察了整个道路的建造过程，学到了很多很适用的具体的施工知识，这些知识往往是我在学校很少接触，很少注意的，但又是十分重要基础的知识。

1、道路任何病害的产生都直接或间接反映了工程的施工质量。

2、最佳的防治时机在建设阶段，最好的治理方法就是防范于未然。

3、在建设工程中科学管理，质量层层把关，严格基层和路基施工质量、优选水泥混凝土路面原材料、加强施工过程控制，能最大限度地减小路面病害的发生率。

4、对已经出现和形成的病害，应查明原因，对症下药。

5、同时还应从道路养护、制止超载等人的因素进行管理，综合治理，保障道路的正常运营。

参考文献