路面断裂（精选5篇）
路面断裂 篇1
摘要：断裂现象破坏了路面的整体结构, 使之丧失了应有的承载能力, 造成质量事故。现浅谈一下防止水泥混凝土路面断裂的方法。
关键词：水泥混凝土路面,断裂,防止方法
水泥混凝土路面, 是以水泥为结合料, 碎石或砾石为骨料, 砂为填充料, 经拌合、摊铺、振捣成型、经养生而成的路面结构, 具有强度高、稳定性好、耐热性好、抗滑性好、维修费用低、夜间行车好的特点。它可分为素混凝土、钢筋混凝土、钢纤维混凝土等几类, 由于种种因素的影响, 水泥混凝土路面尤其大面积的混凝土板, 常发生断裂。断裂现象破坏了路面的整体结构, 使之丧失了应有的承载能力, 造成质量事故。
1 混凝土产生断裂的原因
混凝土中产生断裂有多种原因, 就其本身而言, 一般认为是混凝土材料变形约束所引起的内应力大于材料抗拉强度的缘故。
1.1 材料选配不当形成的断裂。
使用过期水泥, 骨料含泥过量、含活性Si O2、水泥中含碱量过高、骨料石灰石、水泥水化热等, 都是导致混凝土产生断裂的原因。
1.2 施工违反操作规程形成的断裂。
塑性混凝土下沉, 被顶部钢筋所阻, 形成沿钢筋的裂缝;混凝土振捣不密实, 出现蜂窝、易形成各种受力裂缝的起点;混凝土搅拌、运输时间过长, 使水分蒸发, 引起混凝土浇注时坍落度过低, 使得在混凝土体积中出现不规则的网状裂缝;混凝土初期养护时急剧干燥使得在混凝土与大气接触面上出现不规则的网状裂缝;过早拆模, 混凝土尚未建立足够强度, 构件在实际施加与自身的重力荷载作用下, 容易发生各种受力产生断裂。
1.3 因构件受力、变形形成的断裂。
中心受拉、受压、受弯、受剪、受冲切;梁的混凝土收缩和温度产生变形;板的混凝土收缩和温度产生变形。在钢筋混凝土中, 拉应力主要是由钢筋承担, 混凝土只是承受压应力。在素混凝土内或钢筋混凝土的边缘部位如果结构内出现了拉应力, 则须依靠混凝土自身承担。一般设计中均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但是在施工中混凝土由最高温度冷却到运转时期的稳定温度, 往往在混凝土内部引起相当大的拉应力。
1.4 因环境因素影响形成的断裂。
主要是温度和湿度的变化, 导致混凝土产生脆性和不均匀性;以及结构不合理, 原材料不合格 (如碱骨料反应) , 产生模板变形, 基础不均匀沉降等。
2 混凝土路面断裂的机理分析
不同限制条件下, 混凝土变形引起断裂的情形完全不同。
在强限制条件下, 混凝土收缩变形会引起内部很大的弹性拉应力, 此应力随着混凝土弱性模量的增大和收缩量的增加而增大, 收缩作用一定程度上可以减少此种应力, 当拉应力增长超过混凝土抗拉强度时, 混凝土路面就会断裂。因此控制混凝土路面断裂的主要条件为:混凝土自身冷缩和干缩, 水泥混凝土路面层与基层间强大的限制条件。面层与基层间存在很强的摩擦阻力, 但不能简单地理解为物理学上的摩擦阻力, 而是由静摩擦力和层间粘结剪应力两部分组成;实测结果表明, 粘结剪应力比静摩擦力大得多, 因此, 要降低层间摩擦阻力关键是要减少层间粘结, 从而减少静摩擦力。
3 防止水泥混凝土路面断裂的方法
3.1 减少混凝土的缺陷。
减少缺陷, 就是要减少混凝土中的杂质、气孔、微孔隙和微裂缝, 降低路面板的初始损伤度。按照规范的规定:选用材料是控制混凝土材料缺陷的根本措施。要减少气孔, 加强震捣是排除空气的途径。要减少孔隙, 就要使骨料的级配更加密实, 保证不少于最低的水泥用量。采用添加减水剂等外加剂的办法减少用水量, 提高搅拌和震捣质量。为了减少混凝土中的水分, 要尽可能采用真空吸水的施工工艺, 减少干缩裂缝。减少温度收缩裂缝的关键在于减少混凝土的内外温差, 具体的办法有三个:一是尽量避免在不利的温度环境下施工, 二是选用低水化热的水泥, 三是及时保温。所以, 加强水泥混凝土凝结期间的养护, 是减少混凝土中微裂缝的重要措施。提高混凝土的早期抗拉强度, 对减少裂缝非常有利。通常的做法是添加早强剂, 另外采用真空吸水的施工工艺。
3.2 提高混凝土的韧度, 降低初始度。
增加有效的受力面积, 是提高混凝土韧度的有效措施。除此之外, 还可以利用钢筋、纤维或聚合物等材料, 改变混凝土的受力反应模式。钢筋混凝土是常用的复合型建筑材料。纤维混凝土是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体, 以金属材料、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种复合材料。目前用于混凝土的纤维有钢纤维、有机纤维、无机纤维和合成纤维, 而应用比较多的是钢纤维和合成纤维。在路面工程中应用最多的是钢纤维混凝土。与普通混凝土相比, 钢纤维混凝土的抗压强度提高了5%~20%, 弯拉强度提高20%~50%, 抗拉强度提高20%~40%, 收缩裂缝的总量减少了50%左右, 在冲击荷载作用下的抗裂性能提高了2~3倍。合成纤维是近年来逐渐被采用的纤维材料。合成纤维对改善混凝土的性能有很大的作用。
3.3 减小路面板的收缩应力。
影响路面板的收缩应力主要是板块的收缩变形以及减少路面板变形的限制。对于板块干缩变形的控制, 就是对混凝土干缩的控制。板块的冷缩变形取决于气温变化和混凝土的热膨胀性能, 工程措施对此影响很小。减少路面板变形的限制, 一是要提高基层的平整度, 减少路面板与基层之间的摩擦, 二是要阻止过渡层的生成, 如在基层上铺设塑料薄膜等。减少路面板的收缩应力的另一个重要措施, 就是把握好水泥混凝土路面的切缝时间。资料表明水泥混凝土20年收缩量的40%~80%发生在3个月龄期内。因此, 在路面板强度形成之初就要切缝以释放收缩应力。切缝时间与水泥混凝土施工温度、湿度等因素有关, 一般规律为:当气温20~30℃时, 切缝时间在水泥混凝土浇筑后3~10h为宜;当气温在10~20℃时, 切缝时间在水泥馄凝土浇筑后10~12h。
3.4 减小路面板的荷载拉应力。
路面板荷载拉应力的大小, 取决于荷载的大小。汽车荷载是冲击荷载, 其大小与车辆轮胎对路面的静止压力有关。要减小轮胎对路面的静止压力, 就要对车辆实行限载管理, 禁止超载的车辆上路;采取限速措施, 降低车辆荷载的震动频率。对于路方面, 要提高路面的平整度, 降低车辆的震动幅度。温度荷载的大小既与路面板的温度梯度有关, 也与基层和路面板间水泥和水在一起搅拌时, 聚合物和水泥水化物间就要产生的化学结合有关。聚合物能够发挥减水的作用, 改善水泥混凝土的工作性, 减少单位用水量, 发挥类似于减水剂的作用。因为聚合物颗粒在混凝土中减少了固体颗粒间的摩擦, 改善了混凝土拌和料的流动性。聚合物对水化物的联结和粘结作用, 使混凝土韧度明显提高。因此聚合物提高了混凝土的断裂韧度。
水泥混凝土路面抗裂措施的作用, 就是消除或者削弱水泥混凝土路面断裂过程中不利因素的影响。因此具体施工中要靠我们多观察、多比较, 出现问题后多分析、多总结, 结合多种预防处理措施, 避免混凝土的裂缝的产生。
路面断裂 篇2
近年来我国公路工程得到迅速发展,作为其技术关键之一的.路面工程也得到明显发展,其中包括水泥混凝土路面的广泛使用.随着水泥混凝土路面的广泛应用,也相应暴露出一些与设计、施工及使用相关的病害,这些病害处理不好,将会严重影响行车速度、安全及舒适性.因此,分析水泥混凝土路面的病害,并采取针对性的处治对策,对于我国公路工程的健康发展具有重要的现实意义.
作 者：于景平李晓岩 作者单位：于景平(泰来县公路管理站)
李晓岩(拜泉县公路管理站)
刊 名：中小企业管理与科技 英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME 年，卷(期)：2009 “”(2) 分类号：U4 关键词：水泥混凝土 路面 断裂 防治措施
路面断裂 篇3
1 混凝土路面断裂的原因
混凝土路面断裂的主要原因是由于混凝土内温度应力和荷载应力大于混凝土的抗拉强度而造成的。
混凝土的初期收缩应力大于抗拉强度而引起的横向裂缝;混凝土板尺寸过大产生的温度翘曲应力大于抗拉强度引起的横向裂缝;地基不均匀沉降造成混凝土板受力不均匀产生的剪切应力大于抗拉强度引起的横向、纵向、或角隅断裂;混凝土与基层的摩擦力过大使混凝土收缩受到约束产生约束变形, 增大了收缩应力导致混凝土板断裂。
在施工过程中各个环节对混凝土板断裂的影响主要表现在:
(1) 原材料影响:1) 水泥影响, 水泥影响主要是安定性和水化热。安定性差是水泥中游离氧化钙过量, 导致水化慢, 硬化后继续起水化作用, 破坏已硬化的水泥胶结物致使混凝土抗拉强度下降:水泥水化热高、收缩大, 容易增大温度应力和收缩应力, 导致断裂。2) 集料含泥量与有机质含量过大引起混凝土路面早期断裂。
(2) 基层影响:1) 基层不平整使界面摩擦力增大, 导致断裂;在薄弱断面易开裂;在过薄或过厚交界处, 混凝土形成不均匀收缩易开裂。2) 基层干燥从而吸收混凝土中水分, 使混凝土底部失水, 降低强度导致开裂。3) 用松散材料处理基层标高或不平整, 使混凝土下部分损失, 强度降低导致开裂。
(3) 混凝土配合比影响:1) 单位水泥用量偏大, 使水化热用量偏大, 使水化热和收缩增加;水泥用量低, 强度不足, 都易导致混凝土路面早期断裂。2) 水灰比影响。水泥水化的最低限为0.26～0.29, 施工时可根据和易性的需要增加, 但一般要求不大于0.45。水灰比过大将增加水泥混凝土初期骨料表面的水膜厚度, 降低强度, 导致混凝土路面断裂。
(4) 施工工艺的影响:1) 由于搅拌时间短或过长、原材料计量不准确导致配合比改变、混凝土和料停留时间过长而导致拌和料离析, 以及振捣不密实形成强度不足或不均匀, 易导致混凝土早期强度开裂。2) 拌和料温度过高, 加上水泥的水化热造成混凝土硬化过程中温度收缩应力增大导致开裂。3) 切缝不及时或切缝深度不够是施工工艺不当造成开裂的主要原因。如果切缝前遇到气温骤降, 则极易发生不规则裂缝。4) 由于养护不及时或养护方法不当造成开裂。尤其是保温、保湿措施不到位、风速大造成混凝土内外温差大、表面水分损失快, 均易导致混凝土路面开裂。
2 预防措施
(1) 原材料控制:1) 水泥与集料必须符号规范要求, 尽可能采用早期强度高、水化热低的水泥。2) 尽量降低集料的含泥量。
(2) 路面基层不平整控制:严格控制基层顶面平整度以确保混凝土路面厚度均匀性和减少与基层界面的摩擦力, 严禁采用松散材料处理基层标高或不平整表面;路面基层验收后应立即组织面板施工, 避免基层混凝土混合料中的水分损失, 在摊铺混合料前, 必须在基层顶面进行洒水湿润。
(3) 配合比控制:1) 认真检查配料, 采用自动计量装置。拌和前要测定集料的含水量, 随时调整用水量, 减少拌和物离析, 并严格控制拌和时间。2) 严格控制运输、摊平和振捣整平。尽量减少运输距离, 控制出机速度, 减少混合料等待时间, 要控制入模前的塌落度和和易性, 对离析的混合料要二次拌和。摊铺前要严格控制运输车辆的出料高度在1.5 m以内, 随倒随铺以免混合料产生离析。为杜绝侧面蜂窝, 除振捣到位密实外, 还要采用高标号砂浆封底, 防止侧模底部漏浆。此外, 根据我们的经验, 在振捣梁或提浆机滚动抹平工序后, 采用宽12 cm长度超过混凝土板宽的槽钢, 先纵向来回抹平, 转90°顺着面板横坡方向再滚抹, 可以大大提高混凝土路面的平整度。3) 及时切缝。切缝是目前混凝土路面横缝的主要施工方法。切缝关键是要掌握好适宜时机, 过早易发生肯边, 残缺不齐;过晚会出现不规则断裂。切缝时间根据混凝土试块强度增长情况而定, 从理论上讲在混凝土强度达到100%前后即可切割, 但由于现场气温和水泥品种对混凝土强度和缩裂会产生很大影响, 因此必要时可采取长距离 (一般3～4块板) 提前切缝, 以避免混凝土板的不规则断裂。4) 特别需要强调的是混凝土路面的早期养护, 养护不及时, 极易产生开裂, 并且对混凝土强度影响很大, 早期强度损失大, 后期难以补救。5) 边界影响控制。在混凝土面板与中央分割带、路缘石等结构物之间, 涂刷沥青使双方自由伸缩。
3 结语
总之, 国民经济的高速发展, 交通量迅猛增加, 重车和超重车日益增多, 对水泥混凝土路面的质量提出了更高的要求。混凝土路面早期断裂的原因如上所述, 施工生产中只有逐一落实控制, 才能有效地预防断裂的出现。
摘要：就水泥混凝土路面断裂的原因进行了详细的分析, 并提出了预防措施。
关键词：水泥混凝土,路面,断裂,原因,预防措施
参考文献
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路面断裂 篇4
关键词：道路工程,水泥砼路面,施工中横向断裂原因,质量控制措施与技术保证
随着我国公路建设的快速发展, 我省地方道路采用砼路面结构的越来越广泛, 其特点刚度大、强度高、使用寿命长、养护费用底, 但施工单位采用的施工方法及工艺有所不同, 施工中横向断裂是摆在工程技术人员面前的重要课题, 因此, 笔者针对路面断裂质量控制提出一点见解, 供同行者施工时参考。
1 影响水泥砂路面断裂因素
混凝土路面的横向断裂与很多因素有关, 如施工方法、施工工艺、材料级配、含泥量、水灰比, 、以及运输条件、路基压实度弯沉、气温变化、切割时间等, 以上因素使混凝土施工中横向断裂的问题的每个因素之间均存在着因果关系和相互联系。
2 控制砼质量的技术措施
2.1 路基压实度及弯沉的控制。
控制路基压实度弯沉是保证混凝土路面整体稳定的第一要素, 在重力荷载的作用下没有足够的路基强度及弯沉, 路基就会变形、沉陷, 导致水泥砼路面出现断裂现象, 而影响路基压实度弯沉的因素包括路基路面结构层的材料性质、压实程度、干湿状况、交通组成, 以及检测时的所用仪器设备和人为因素等。我国公路设计弯沉控制指标均采用路面竣工后第一年最不利季节的弯沉为控制指标, 由此可见对不同的材料在达到规定的压实度后, 其干湿状况、气候条件又成为影响弯沉变化的最主要因素, 针对施工来说, 尽可能改善筑路材料的干湿状况, 是有效的压实后控制弯沉的主要手段, 也是保证路基稳定的关键。
2.2 原材料级配及含泥量控制。
把好混凝土原材料进场关。其一、水泥应选择同一产地, 同一品牌的对每批进场水泥都要检查其出厂合格证, 还应逐批抽验其细度、凝结时间、安定性储存条件, 确保水泥储存在干燥、通风、防雨、防潮地方。注意防止使用过期或被雨淋而结块的水泥, 这种水泥不仅会影响混凝土强度, 而且会使浇筑后通过物理、化学变化不一致而产生断裂现象。其二、严格控制砂石含泥量≤3%, 并且随时抽检试验, 控制好砂的级配, 选用中砂且大致均匀, 粒径小于5mm为宜, 粗骨料应具备连续级配或连续级配与单级配配合使用。在特殊情况下, 也可采用单级配常规粒径在5~40mm之间, 最大粒径不得超过路面结构厚度尺寸的1/4, 骨料在生产、采集、运输与储存过程中, 严禁混入影响混泥土强度的有害物质, 如花、草、水泥袋、土等, 颗粒级配均匀, 并保持洁净。
2.3 严格控制混凝土配合比。
施工时混凝土的配合比, 应以质量比计, 并应通过设计强度和试配选定, 混凝土的试配强度应根据设计强度等级, 考虑施工条件的差异和变化以及材料质量可能的波动, 在施工过程中经常检查, 应及时积累资料, 为合理调整砼配合比提供依据。
(1) 塌落度:按规定在拌和和浇筑地点检查砼塌落度, 尽量缩短砼拌和物的停放时间, 减少塌落度损失, 塌落度一般情况下, 保持在10~30mm之间。 (2) 水灰比:是水与水泥的比值, 以保持砼具有良好的和易性, 减少水泡、气孔的形成, 最大不易超过0.6。
2.4 砼拌制时间的控制。
拌制砼配比时, 首先各种衡器要保持准确, 其次检查砼搅拌时间, 若采用自落实≤400L搅拌机拌和时, 从进料到出料, 搅拌最短时间不得低于2min。
2.5 砼运输条件控制。
当自然常温在20~30℃时, 采用无搅拌设施运输时, 运输时间不宜超过30min.为防止砼在运转过程中摇晃而产生离析现象, 要做好覆盖措施防止水分流失。
2.6 砼浇注工序控制
(1) 砼浇注前首先要检查、支架、模板, 钢筋进行检查。 (2) 对模板内的杂物、积水进行清除干净。卸砼时, 防止砼离析, 高度不宜超过2m. (3) 人工摊铺时, 按设计厚度, 顺序和方向进行摊铺, 要反铲扣卸以防离析, 松铺厚度一般高出2厘米左右。 (4) 振捣时, 插入式振捣器与侧模保持50~100mm的距离, 防止振动棒碰撞摸板, 砼密实的标志是, 停止下沉, 不再冒出气泡, 表面呈现平坦, 泛浆为宜, 由板边开始先横后纵各振一边, 每次振捣应重叠15cm为宜, 同一位置不能振得太久, 一般10秒为宜。
2.7 自然气温条件对砼切割时间的控制。
在施工中, 诸如材料人员、机械设备以及施工工艺均保持不变的前提下, 只要把握好日平均气温, 再确定切割的时机, 经验数据得知, 砼最佳切割缩缝时间为200~240温度小时, 优先切割两胀缝间的中间位置, 之后再切割各块的中间位置, 以次类推要连续不断, 直至按设计切割完毕, 只要掌握气温变化, 才能避免气温变化而失去切割的最佳良机, 使砼收缩进而拉断面板的现象。切缝在施工中有两种, 其一软切缝, 其二硬切缝, 根据现行公路规范和设计文件精神, 软切一般不宜采用, 深度要求1/4~1/5的设计板厚, 长宽之比为1.3:1。
2.8 养护工作的控制。
养护是为了砼能在良好的温度和湿度下进行凝结, 避免出现收缩裂缝, 当砼表面用手轻按无痕迹时。既可进行养生, 养生的时间最小为7天, 在洒水次数应根据气温条件掌握适当的时间间隔, 养护期内保持表面湿润, 并采用中粗砂、草袋、麻袋覆盖或粘土围成土埝放水淹没或者用塑料薄膜覆盖, 在一个单位体工程可能采用一种方法。当气温低于5OC时应做好覆盖保温工作, 加强测温, 及时采取措施防止受冻。
3 施工过程中的技术保证:
3.1 导线:
根据一阶段设计施工图表要求, 通过实地放线认真做好设计图表的审核工作, 进一步落实工程量、高程、平曲线要素超高及与加宽, 是否满足技术要求, 施工放线正确无误。保证导线顺直、圆滑。
3.2 原材料:进场时必须符合施工技术规范要求, 不符合要求的拒绝进场。
3.3 模板安装与清洁:
在砼施工中, 尽可能采用钢模板, 虽成本较大。但可以大大提高工作效率, 并提高砼光洁度, 改善砼的外观质量。模板安装要牢固, 接缝拼装要严密, 且模板内面干净润滑。
3.4 劳动力与机械设备:
根据单位工程工作量与施工周期, 应布设相应的工作面, 每个工作面要有足够的劳动力和机械设备, 且设备完好率应达到80%以上, 只有这样才能保证工程的顺利实施。
路面断裂 篇5
下面分别从设计、施工、使用及养护等方面深入分析水泥混凝土面板出现裂纹和水泥混凝土面板自身应力强度因子K超过其临界值KC(断裂韧性),最终导致水泥混凝土路面断板的原因。
1 路基不均匀沉降
路基不均匀沉降是水泥混凝土路面断裂的主要原因之一。路基是路面的基础,坚强而稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要保证,而不稳定的路基会导致路面结构的破坏以及路面的断裂。由于在路基的薄弱地带出现不均匀沉降、脱空,从而引发基层的破坏,导致最终水泥混凝土面板的断裂。路基不均匀沉降导致路面基层的不均匀沉降,路面面层由于应力(翘曲应力、挤压应力、温度疲劳应力、荷载疲劳应力)集中,出现裂纹,在持续的荷载和温度应力作用下,裂纹将向下以及左右扩展,水泥混凝土面板自身应力强度因子K超过断裂韧性KC,最终导致水泥混凝土面板的断板。第一条断板缝形成后,地表水从缝下渗后聚集在板的下面,在温度和车辆荷载应力作用下,板又进一步的应力集中在板缝下产生唧泥,板下被淘空,产生更多的断裂,当一块板呈网状断裂后,渗入相邻板块的地表水量增大,相邻板块的板角在车辆荷载作用下产生唧泥,相继产生断裂。
由于设计和施工的原因,不均匀沉降主要发生在以下部位:
1)填挖相交界面处、半填半挖结合处、新旧路基交接处、挖方区超挖回填处、土基密度不同部位;
2)软弱地基、湿陷性黄土以及采空区、陷穴等特殊路段;
3)桥涵、检查井等构造物附近压实机械难以施工的部位;
4)路基不同填料的界面或层面;
5)压实度不足,压实不均匀路段,路面在长期使用过程中,由于水温条件的变化和行车荷载作用,路基产生不均匀沉降,致使沉降量不同的结合面产生错台,面板由于荷载作用导致断裂;
6)路基浅层滑移引起的路面破坏。
2 基层的原因
基层是直接位于面层下的结构层次,是路面结构的重要组成部分,不良的基层也是导致水泥混凝土路面断板的重要原因。混凝土直接浇筑在基层表面后,由于水泥砂浆渗入基层,导致基层凹凸不平,没有稳定均匀的基层支撑(提供了应力集中源),水泥混凝土面板与基层之间不能用一理想的界面来简化,它们之间必然存在比较大的摩阻力和粘结力。由于应力集中在路基凸起的地方,路面面板相对偏薄,存在类似缺陷、切口的应力集中源,在反复的温度应力、荷载应力以及水泥混凝土面板的收缩所产生的拉应力作用下易产生裂纹;而在路基凹陷的部分,同理基层将发生裂缝,由于基层与面层之间的摩阻力和粘结力,面层将形成反射裂缝。在各种疲劳应力作用下,裂纹迅速扩展,当裂纹长度a超过临界裂纹尺寸ac时,水泥混凝土路面发生断板。因此,基层的不平整和水泥混凝土面板的摩阻力和粘结力诱发并加速了水泥混凝土面板的断裂,大大降低了路面的使用寿命。
2.1 路面结构层中基(垫)层设计不合理
采用“泥结碎石+水泥混凝土路面”,“泥结碎石+手摆块石+水泥混凝土路面”,“破损路面+水泥混凝土路面”等不好的路面结构设计组合形式。这些不良的组合形式,都没有稳定均匀的基层作支撑,最终使混凝土面板断裂;采用非整体性材料作基层,在行车荷载反复作用下,产生较大的塑性累计变形,从而导致面板的弯拉应力加大而破坏,大大减小了水泥混凝土路面的使用寿命。
2.2 排水不畅
基层材料水稳性差,地表水经板缝渗入到基层,穿过基层进入到土基,造成土基湿软,板的弯沉使空隙内的积水变成有压水,侵蚀冲刷基层,并沿接缝缝隙喷出,即产生唧泥。如果唧泥现象不断产生,面板边缘部分将失去支承,在荷载作用下路面产生断裂。
2.3 施工质量差
1)基层施工质量不好,强度不均匀或较低,使中基层松散或在渗水作用下材料被吸到一边,面层脱空,当受到弯拉应力大于混凝土面板强度时即发生断裂。
2)基层材料不当。在水泥混凝土路面上基层采用了抗冲刷性能较差的石灰土、石灰粉煤灰土,水泥土、水泥粉煤灰土,这样的路面结构从产生唧泥到脱空断板破坏时间一般仅有2年～3年。使用早强水泥,8%以上的水泥稳定基层易产生开裂,引起反射裂缝,导致面板破坏。水泥稳定类基层的水泥用量小于4%,抗冲刷能力低,特别是在特重、重交通的水泥路面上抵抗不了冲刷性破坏。
3 水泥混凝土面板自身的原因
3.1 设计原因
1)路面厚度偏薄。
根据相关的研究资料可知,路面的使用寿命与路面厚度成5次方关系。根据断裂力学中裂纹的疲劳扩展和疲劳寿命的相关理论,由Paris公式可以得到:
其中,a0为初始裂纹尺寸;ac为临界裂纹尺寸;Δk为应力强度因子幅度。
在同等条件下,路面厚度越厚,临界裂纹尺寸ac越大,在积分区域越大,即断裂韧性KC越大,路面的疲劳寿命也越长。
2)板块平面尺寸不当,如板块长宽比例失调或出现尖锐棱角等极易造成断板。
混凝土板越长,温度应力就越大。若设计时板块过长或长宽比例不当,温度应力过大,导致板内产生过大的应力,将使混凝土的初始裂纹a0加速扩展,当裂纹超过临界裂纹ac时,路面板即产生开裂断板。
3.2 水泥混凝土路面面层施工
1)混凝土原材料及配合比不当。集料含泥量、有机物含量偏大,卵石等集料,容易发生更多的缺陷部位。用卵石等集料产生沿卵石表面的界面裂纹,产生较大的初始裂纹a0,大大降低了疲劳断裂寿命。水泥安定性差,配合比中水泥用量大于400 kg/cm3,水化热高,收缩大,强度不足,诱发面板更多的缺陷以及初期裂纹,初期裂纹不断扩展,易导致路面的断板。
2)搅拌不足或过分,振捣不密实,形成的混凝土强度不足或不均匀,易导致早期开裂断板。振捣时间不宜过长,否则会造成分层,粗骨料沉入底层;细骨料留在上层,强度不均匀,表面收缩裂缝增加。混凝土拌和时,如果水泥或集料温度过高,再加上水泥的水化热,会使混凝土拌合物的温度很高,在冷却、硬化过程中会使温差收缩加大,导致开裂。
3)其他路面施工原因包括:混凝土浇筑间断;养生不及时或养护方法不当、切缝不及时;施工车辆过早通行;某些施工作业面,由于受到地理条件的限制或因混凝土养护作业需要在混凝土强度不足条件下过早地通车,产生荷载应力;传力杆安装不当,上下翘曲,则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏,形成裂缝损坏;在日温差较大的季节和地区,混凝土表面修整过程中,混凝土白天过多的升温,造成夜间降温时收缩过大。
3.3 路面的使用和养护
1)超重车辆的运行。
由于交通运输业的迅速发展,大吨位车辆逐年增多,单轴轴载比原设计计算轴载增加几倍,由于轴载等效换算系数,即超重轴载与标准轴载换算成16次方关系,所以,超重车的增加是水泥混凝土路面使用期开裂断板的重要原因。
2)大量未密封砂石车辆的通行。
砂石材料散落在水泥混凝土路面上,进入胀缝或缩缝内,造成接缝处板边挤碎、拱胀,还导致雨水通过接缝渗入地基,使地基软化,引起唧泥、错台,水泥混凝土面板的开裂、断板。
4 结语
根据水泥混凝土路面的设计、施工、使用及养护情况,应用断裂力学的相关原理,通过分析路基、基层、水泥混凝土面板三个方面对水泥混凝土面板断板的影响,找出水泥混凝土面板断板的真实原因,对预防水泥混凝土路面的断板、延长水泥混凝土路面的使用寿命有重要意义。
摘要：根据水泥混凝土路面的设计、施工、使用及养护情况,从路基、基层、水泥混凝土面板三个方面着手,应用断裂力学相关理论分析水泥混凝土路面断板的真实原因,以预防水泥混凝土路面的断板,从而延长水泥混凝土路面的使用寿命。
关键词：断裂力学,水泥混凝土路面,断板
参考文献
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