乡村水泥混凝土路面病害分析及防治措施

2022-09-10

随着社会主义新农村的发展, 乡村道路的地位也显得更加重要起来, 水泥混凝土路面在乡村道路中也显示出了其明显的优势, 如强度高、耐久性好、平整度好、粗糙度好、养护费用小、色泽鲜明, 有利于夜间行车等特点。但由于水泥混凝土自身的低韧性, 随温度变化的变形大, 以及需设置接缝等缺点, 特别是由于受到所经地区的地质, 气候等自然环境多变的影响, 加上混凝土路面设计标准不高和施工方的认识不足, 质量监管机制不完善, 养护不充分等原因, 不少路段竣工交付不久就出现断裂、掉角等病害。为此, 作者就乡村水泥混凝土路面的常见病害进行分析, 以期对社会主义新农村道路建设尽绵薄之力。

1 路面厚度设计问题

水泥混凝土路面板的厚度, 主要取决于预定的使用年限、荷载大小和交通量。厚度计算所依据的标准是:以使用年限末期混凝土板出现疲劳开裂为临界状态, 即板的厚度要满足车辆荷载产生的应力不超过混凝土在设计年限末期的疲劳强度。而其中最关键的就是设计荷载应力 (σp) 计算。通常做法是选择两种临界荷位来计算板内最大荷载应力σ, 即按横缝是否设置传力杆分类计算 (本文从略) 。确定最大荷载应力σ后, 考虑车辆在路面行驶时自身的震动和路面的不平整, 其车轮以一定频率和振幅在路面上跳动, 对路面带来附加的影响, 以动荷系数Kd来调整;考虑到车辆超过额定装载、轮载分配不均以及路面结构工作条件不均匀等因素引起的荷载增大影响, 以综合系数Kc来调整。

求得最大荷载应力 (σ) , 乘以Kd和Kc可得 (σp) , 即:

其中σ为标准轴载作用下的设计荷载应力 (MPa) ;p

Kd为动荷系数;

Kc为综合系数;

σ为标准轴载作用下的最大应力 (MPa) 。

动荷系数、综合系数的取值见表1。

然而, 不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载, 车辆的实际轴载远大于设计轴载。由此得知, 设计路面实际承受的荷载值远远大于作为其设计依据的设计年限内的荷载值。为此在水泥混凝土路面设计中, 应该充分考虑实际所受荷载对路面的作用, 适当提高技术标准和设计厚度, 可以将前文所述的动荷系数Kd、综合系数Kc向前一个推进一个等级取值, 以提高设计荷载的方式来适应后期不断递增的路面荷载, 提前为农村道路增长的交通量做好准备。

2 基层的影响

在荷载作用下, 基层的变形情况, 对水泥混凝土板的影响很大, 不均匀的变形会使路面板体与基层脱空, 这就要求基层既要有足够的强度, 又要注意它的均匀性。施工时特别要注意路堤边部和中间搭接部位的碾压, 使路堤横向的密度尽可能均匀;将两种材料性质差异甚大的路堤相接, 应该设置一个不太长的过渡段, 在桥头或其它构造物与一般路堤相接处, 应进行加载, 甚至超载预压加快地基沉降, 在可能的条件下, 可采用透水性砂砾填筑台背后的路堤, 减少开放交通后的填土沉降。

3 路面施工因素

(1) 在农村公路建设过程中, 由于一些监管部门、监理单位和施工单位不够重视, 导致施工过程中, 混凝土拌制时间过短, 拌合不均匀, 造成面层强度相差过大, 硬化时间及收缩量不同, 从而导致裂缝产生;搅拌时间过长, 则容易导致骨料破碎、离析, 影响混凝土的强度。因此在混凝土拌制过程中应指定专门试验人员现场监督, 确保其各项指标规范。

(2) 由于农村道路较少, 混凝土施工时不能完全断交, 只能半幅施工, 这样混凝土浇筑时, 由于旁边重型车辆的行驶产生的振动, 导致混凝土板上出现裂缝。为此, 施工单位可以向当地主管部门申请全幅道路封闭施工。

(3) 在施工中, 混凝土工在振捣过后发现混凝土板不够厚度, 为了省事, 只拌砂浆找平, 或用推擀的方法找平, 从而形成一层砂浆层, 这地方不仅造成表面水灰比不均匀, 出现网裂, 在车轮反复作用下, 甚至出现脱皮, 露骨, 如果水泥稳定性能差一些, 就很容易出现麻面现象。监理单位或施工单位应指派技术员现场监督指导, 规范施工。

(4) 在混凝土路面施工时, 一些施工队由于钢板数量有限, 为了连续作业, 通常在浇筑完12h左右就把模板拆掉, 这时的混凝土基本没有强度, 很容易受到损伤。虽然模板拆后不能明显发现破损, 但内部损伤的混凝土在汽车荷载作用后就很容易被破坏而形成啃边病害。因此要求延长水泥混凝路面施工的拆模时间, 确保水泥混凝土路面施工的拆模时间在24h以上, 挑选有耐心有经验的拆模技术工人, 拆装时谨慎施工。

(5) 路面成型后横向伸缩缝的设置是施工中的一个重要环节, 如不加强控制, 极易引发裂缝。切缝太早, 粗骨料会从砂浆中跳脱;切缝太晚, 如果产生的拉应力大于混凝土容许值, 混凝土板就会开裂。若气温较高, 混凝土强度增长快, 切割时间要提早。温差较大时, 切割时间也要提早。

4 路面养护

砼的保湿养护对其强度增长和各类性能的提高十分重要, 特别是早期的妥善养护可以避免表面脱水并大量减少砼初期收缩裂缝发生。通常砼在初凝至终凝这段时间, 表面失水很快, 很容易出现收缩裂缝, 特别是在炎热的夏天, 更要做好早期养护, 并坚持进行不少于7天的保湿养护。

目前对水泥混凝土路面的养护, 主要是采用覆盖、浇水方式养护, 也就是在浇筑好的面板覆盖一层稻草或旧麻袋, 再浇水养护。这种养护方法本身不存在问题, 但施工时常常是重视板中间的养护而忽视板边养护, 主要表现在覆盖物未覆盖到板边侧面, 浇水时板边水量不足。因此路面前期养护要重视水泥砼路面板的边缘养护, 做到混凝土面板的全面充分养护, 并尽可能采用养护膜、养护液等新技术。