钢筋混凝土路面板

钢筋混凝土路面板（共12篇）

钢筋混凝土路面板 篇1

截至2012年底, 四川、重庆、云南、贵州、西藏等西南部地区公路总里程超过102×104km (四川27.4×104km、重庆11×104km、贵州12.5×104km、云南20.4×104km、甘肃10.6×104km、西藏5.2×104km) , 约40%路段属于沿河公路多采用水泥混凝土路面形式。水泥混凝土面层设计通常采用普通混凝土, 在某些特殊场合和部位, 需考虑配置钢筋。当普通混凝土面层纵向自由边缘下的基础薄弱, 及横缝为未设传力杆的平缝时, 可在相应面层边缘的下部配置钢筋。根据使用经验, 通常选用直径为12~16 mm的螺纹钢筋, 置于面层底面之上1/4厚度处。钢筋混凝土面层是指在混凝土面层内配置一定数量的纵横向钢筋, 配筋的目的是把因环境因素导致开裂的混凝土面层紧拉在一起, 使裂面上的集料嵌锁以传递荷载, 而不是增大抗弯强度。显然, 钢筋混凝土面层比普通混凝土面层耐久性好, 维护费用低, 而比连续配筋混凝土面层钢筋用量少, 施工简单, 同时由于配筋增大了混凝土面层的长度, 减少了接缝, 因而改善了路面的使用品质[1]。

钢筋混凝土悬空路面板是指在泥石流及山洪冲刷作用下沿河路基下部被掏蚀, 其上的钢筋混凝土路面板悬空的一种水毁类型。其广泛分布于西部山区沿河公路中。近几年统计显示, 此种水毁类型在四川、重庆、西藏、贵州、云南、甘肃分别发生185例、113例、14例、141例、168例、96例。2007年7月2日通江县特大洪灾中, 省道S302线万阿路冲毁混凝土路面120 6 m2, 形成悬空路面板560 m2, ;省道S201线通宣路路基沉陷376 0 m2, 悬空路面板72m2, 该次洪灾导致逾千万经济损失。该类型具有较强的隐蔽性, 由于路面上的通行车辆不易觉察路面以下路基冲蚀情况, 当重载车辆驶过悬空路面板, 容易导致悬空路面板断裂破坏, 造成重大交通事故, 使人民生命财产安全遭受巨大损失。

按照形态分类法, 可将悬空路面板破坏模式分为平行悬空和角部悬空两种模式。平行悬空破坏模式是弯曲河道凹岸受山洪泥石流直冲时, 带走大量路基土体, 随路基填料掏蚀, 路面板悬空部分从外侧逐渐向公路内侧推进, 导致路面板悬空在长度方向发展很有优势, 大都超过10 m以上, 表现为平行悬空形式, 在车辆荷载作用下出现悬空路面板断裂破坏现象。角部悬空破坏模式是突变河道承受山洪泥石流水平涡流掏蚀, 带走大方量的路基土体, 随路基填料掏蚀, 路基在自重作用下纵向拉裂路面板形成位于路面板角部的水平圆柱体缺口。

两种破坏模式的核心均为路面板的断裂破坏问题, 为了简化钢筋混凝土路面板的断裂破坏分析和相关数值模拟研究, 可考虑将钢筋混凝土路面板等效为均质板。弹性模量是路面板的重要物理参数, 求解等效均质板的弹性模量对后续悬空路面板断裂分析至关重要。在此背景下, 尝试找出一种钢筋混凝土悬空路面板等效弹性模量的求解方法。针对悬空路面板典型公路水毁形式的弹性模量求解思路和方法, 属于基础性科学研究, 亦可为类似问题提供参考。

针对弹性模量求解方法, 国内外学者进行了有益的尝试和探索, 得到了丰硕的成果。李艳茹根据统计平均的概念, 提出了骨料立方体模型, 推导出混凝土弹性模量计算公式[2]。田云德用连续介质力学方法, 建立了混合律模型, 对复合材料的等效弹性模量进行了分析, 提出了一种改进的混合律方法, 并给出了计算等效弹性模量的改进公式[3]。杜修力假定混凝土是由骨料颗粒及砂浆基质组成的复合材料, 基于Voight并联模型对混凝土细观单元进行等效化, 对单元的等效弹性模量进行统计分析, 探讨了混凝土细观单元弹性模量的分布形式[4]。Pin Lu引入集中系数对Mori和Wakashima提出的逐次迭代法求解弹性模量的公式进行修正[5]。赫沙模型通过加权因素得到串并联组合公式, 通过加权值反映粒子相和基体之间的粘结力[6]。亨逊在哈欣模型的基础上, 考虑了基体相和粒子相在泊松比上的差异, 引入泊松比对哈欣模型进行了修正[7]。为了更加准确的对混凝土弹性模量进行预测和估算, 1965年Budiansky提出利用应变能等价性原则来计算混凝土折合模量, 现在通常称为自洽方法[8]。刘平对Halpain-Tsai修正混合率模型进一步探讨, 得出经验拟合系数q即是复合材料的界面剪切弹性模量的结论[9]。顾章川用5种不同的骨料体积比进行弹性模量试验, 并将试验结果与Voight法、Reuss法、广义自洽法、Mori-Tanaka方法、三相复合圆法和连续统计法计算结果进行比较, 得出了这些预测方法的适用条件和误差[10]。Haecker考虑水泥粒径分布、水灰比、龄期等因素, 采用有限元方法研究水泥浆体弹性模量[11]。Smilauer等基于微观结构下利用微观力学研究了保湿水泥浆的弹性模量[12]。高丹盈等通过试验分析塑性混凝土本构模型, 对比普通混凝土弹性模量计算方法, 得出了适用于塑性混凝土的弹性模量计算方法[13]。Honglong Wang利用复合材料等效介质原理建立非饱和混凝土微观模型, 预测弹性参数 (弹性模量和泊松比) 的数值, 并解释其变化[14]。

1 复合材料方法

1.1 复合材料定义

复合材料是由两种或多种物理和化学性质不同的物质经人工制成的一种多相固体材料。复合材料可以改善各组分材料的弱点, 充分发挥各组成材料的优点, 同时, 可以创造出单一材料所不具备的性质。

1.2 复合材料研究方法

常规复合材料力学研究方法有两种, 一是宏观力学方法, 另一种是细观力学方法。宏观力学方法从唯象学的观点出发, 将复合材料当作均匀介质, 视增强相和基体为一体, 不考虑组分相的相互影响, 仅考虑复合材料平均表现性能。宏观力学分析方法应用于复合材料弹塑性变形、强度准则、损伤破坏等方面的研究, 取得了大量研究成果。但是宏观力学方法无法揭示复合材料细观特征对其性能和损坏规律的影响, 无法得到与增强相尺寸同一量级的细观尺度上的细观应力、应变场, 因而也就难以对复合材料构件的损伤、断裂等行为进行深入的定量研究。而细观力学方法却为这些问题的解决提供了新的方法和途径, 因此随着复合材料研究的深入, 复合材料细观力学方法得到了越来越多的重视和应用。

复合材料细观力学的核心任务是建立宏观性能同其组分性能及细观结构之间的定量关系, 并揭示复合材料结构在一定工况下的响应规律及其本质, 为复合材料的优化设计、性能评价提供必要的理论依据及手段。对于复合材料而言, 其组分材料、含量、细观结构等参数稍有变化将得到不同宏观性能的材料, 因此, 试图通过试验测得所有材料组合的综合性能是不现实的。

2 混凝土弹性模量预测模型

混凝土是一种多相复合材料, 严格来说, 其包含了至少七个相, 即粗骨料、细骨料、未水化的水泥颗粒、水泥凝胶颗粒、凝胶孔、毛细管空腔以及拌制过程中引进的气体。而对于钢筋混凝土而言, 组成相相互作用更加复杂。这些组成相自身的力学性质以及相与相之间粘结面的咬合程度势必对混凝土的弹性模量有不同程度的影响, 工程中往往需要对混凝土的弹性模量进行预测, 因此, 在这里有必要对混凝土弹性模量的细观力学分析方法进行讨论。

2.1 混合率模型

传统的细观力学模型通常是引入代表性体积元或单胞的概念, 在每一代表性体积元内各组分材料分布的概率特性是相同的。

最简单的细观力学模型是基于Voight的等应变假设 (并联模型) 以及基于Reuss的等应力假设 (串联模型) 而得到的混合率模型[3]。基于Voight假设的并联模型是

式 (1) 中, P为材料性质, f是体积含量, 下标1、2分别代表各组分材料。

基于Reuss假设的串联模型是

以上两个模型都没有考虑组分材料之间的相互作用, 由于它们比较简单, 使用方便, 因此在复合材料中得到广泛应用。

对于混凝土的研究, 往往将其视为二相复合材料以简化其细观力学分析。将粗骨料视为粒子相, 砂浆为基体相;或者将粗细骨料视为粒子相, 对应的基体相则是水泥净浆。由此便可利用二相分布模型进行弹性模量的细观分析, 推导出二相复合材料的弹性模量及各相体积率与自身弹性模量之间的函数关系。其中串、并联模型就是混合率模型在混凝土复合材料上的典型应用, 实质是将混凝土二相进行排列组合, 如图1。

2.2 钢筋混凝土悬空路面板弹性模量预估

钢筋混凝土路面板属于典型的复合材料, 在有限元数值模拟和路面板断裂问题分析中, 常需要对路面板做近似处理, 将钢筋混凝土路面板视为等效均质板, 以简化分析和计算量。弹性模量是路面板的重要物理参数, 对钢筋混凝土路面板通过合理假定, 计算出等效弹性模量作为等效均质板的弹性模量, 是实现复合材料路面板均质化的一种手段。

在钢筋混凝土等效模量的分析中, 如果直接套用混合率公式, 对于并联模型, 由式 (1) 可知钢筋的体积含量相对于混凝土的体积含量很小, 使得钢筋对等效弹性模量的贡献较小, 低估了钢筋的作用, 这与实际工程中加入钢筋后混凝土性能提高不相符;对于串联模型, 由式 (2) 可知钢筋的贡献将会过大, 高估了钢筋的作用。

对于钢筋混凝土悬空路面板, 在板自重和车辆荷载作用下, 其上部受拉, 下部受压。由于混凝土抗拉强度较低, 在这种受力状况下, 裂缝易在板面顶部形成, 裂缝的扩展一般从面层顶部向面层底部进行。

由前面的分析, 对于钢筋混凝土复合材料, 尝试从受力机制角度出发, 结合裂纹发展规律探讨钢筋混凝土悬空路面板等效弹性模量的求解方法。对于悬空路面板, 在车辆荷载作用下, 裂缝由面层顶部向面层底部发展过程中, 受到钢筋阻裂作用, 实质是钢筋对集料的约束作用, 表现为集料间咬合力增强, 从而延缓裂纹向底部发展, 其宏观表现为钢筋混凝土路面耐久性增加, 如图2 (a) 所示。

裂纹扩展过程中, 集料向两边延展, 对钢筋具有拉伸作用, 钢筋受到拉伸力如图2 (b) 所示。同时, 根据作用力与反作用力的原理, 钢筋对混凝土集料具有反作用, 即钢筋对集料的约束力, 如图2 (c) 所示。

2.2.1 并串联体等效弹性模量预估

根据裂纹受力模式, 按照裂纹发展阶段进行划分, 考虑钢筋阻裂作用对钢筋以下混凝土有效, 即钢筋的加入可以保护钢筋以下的混凝土, 按保护效果分为钢筋以上混凝土部分和钢筋以下混凝土部分, 基于此, 可构建考虑钢筋阻裂效应的等效混凝土路面组合模型。

当集料用量较少时, 沿路面板长度方向集料被砂浆隔断, 在竖直方向与砂浆呈并联模型, 分担外荷载, 竖向应变相同, 然后考虑钢筋对下部混凝土的保护作用, 将下部混凝土的体积含量赋予钢筋, 增大钢筋与并联模型进行串联后的体积含量, 这样假设的目的是为了增加钢筋对等效弹性模量的贡献程度, 模型如图3。

从图3三维并串联体结合模型中提取单元体进行分析, 如图4所示, 利用并联模型公式计算集料 (aggregate) 与砂浆基质 (mortar) 并联混合体的混合弹性模量Eam。

式 (3) 中, fa和fm分别表示集料和砂浆基质的体积含量;Ea和Em分别表示集料和砂浆基质的弹性模量。

利用串联模型公式计算等效体与并联混合体的等效弹性模量Ee。

式 (4) 中, fam和fs分别表示并联混合体和钢筋的体积含量;Eam和Es分别表示并联混合体和钢筋的弹性模量。

三种材料体积含量存在如下关系式

将式 (3) 、式 (5) 带入式 (4) 中, 化简整理得

2.2.2 串联体等效弹性模量预估

当集料用量较大时, 集料沿路面板长度方向连续, 仍考虑将钢筋下部混凝土体积赋予钢筋, 3种材料在竖向叠放, 各截面竖向受力相同, 应变不同, 则构成串联体结合模型, 如图5。

从图5三维串联体结合模型中提取单元体进行分析, 如图6所示, 先利用串联公式计算集料和砂浆基质串联混合体弹性模量Eam。

再利用串联公式计算串联混合体与等效体的等效弹性模量Ee。

将式 (5) 、式 (7) 带入式 (8) , 化简整理得:

3 算例

首先, 考察两种等效弹性模量预测模型与试验数据的对比情况。文献[15]提供了一组试验数据, 该项试验采用6种不同的骨料, 其弹性模量涵盖了较广的范围, 各组分体积参数、物理参数如表1所示, 试验结果对比如表2所示。

由表2可知: (1) 对于骨料弹性模量较小时, 并串联结合模型预测值比弹性模量测量值偏小, 且基本控制在10%范围内; (2) 对于骨料弹性模量较大时, 串联体模型预测值比弹性模量测量值偏大, 且基本控制在10%范围内。可以看出两种模型预测公式在一定范围内, 与实际情况能够较好的符合。

4 等效弹性模量变化规律研究

4.1 等效弹性模量随骨料弹性模量变化规律分析

参考表2中已知有限的弹性模量测量值, 利用MATLAB软件, 采用Hermite方法进行插值运算[16], 可求得弹性模量测量值、并串联结合模型预测值、串联体模型预测值随骨料弹性模量变化规律, 如图7所示。

由图4可见: (1) 骨料弹性模量小于60 GPa时, 并串联模型预测值比弹性模量测量值小; (2) 骨料弹性模量大于60 GPa时, 并串联模型预测值线性递增, 比弹性模量测量值大, 且偏差越来越明显; (3) 串联体模型预测值和弹性模量测量值趋势符合较好, 略大于弹性模量测量值。

4.2 钢筋混凝土等效弹性模量计算公式优化

基于4.1的认识, 可以将两种模式下的公式优化, 以期进一步与实际测量值更好的符合。对于骨料弹性模量小于60GPa的情况, 可以取两种公式的平均值得出新的预测公式, 也可以根据两种模式预测公式与实际测量值的符合程度, 采取加权的方式进行处理。比如, 串联体模型更加接近实测值, 则选取较大的加权系数, 可人为选取0.6~0.9, 对于并串联模型公式, 选取0.1~0.4的加权系数进行调整, 将二者组合可得新的预测公式。对于骨料弹性模量大于60GPa的情况, 并串联公式不再适用, 而串联体模型公式预测值也仅仅是趋势上的吻合, 预测值普遍高于测量值, 如果要采用, 也需要采用折减系数 (可取0.7~0.9) 对原公式进行调整。实际情况下, 骨料的弹性模量不会太大, 因此骨料弹性模量小于60GPa的情况可能会更多地出现, 运用也相对频繁。基于上述观点, 可以优化等效弹性模量的预测值, 此处不再详述。

4.3 等效弹性模量随钢筋下部混凝土体积分数变化规律分析

根据钢筋阻裂的力学分析, 结合钢筋对下部混凝土保护作用的猜想, 将钢筋下部混凝土体积分数作为预测公式中一项重要参考因素, 需要对其取值进行研究, 才能得到信服的结果, 进而较好的在工程中使用。为此, 对两种模式下钢筋混凝土体积分数合理取值进行探究。

参考表2提供数据, 通过改变钢筋下部混凝土体积分数含量, 计算对应的等效弹性模量预测值, 与测量值进行对比, 得出相对误差, 绘制误差变化情况图8、图9。

对于并串联模式, 可知: (1) 随体积分数增加, 膨胀土的相对误差先增加后减小再增加, 最小相对误差在体积分数为0.2时取得, 烧结粉煤灰土的相对误差先减小后增加再减小, 最小相对误差在体积分数为0.12时取得, 石灰石的相对误差一直增大, 砾石的相对误差一直增大, 玻璃的相对误差一直减小 (2) 从整个误差分布看, 除膨胀土外, 体积分数在 (0.1~0.16) 能确保大多数点的误差落在±10%以内, 可为今后选择钢筋下部混凝土体积分数提供依据。

对于串联体模式, 可知: (1) 随体积分数增加, 膨胀土的相对误差一直减小, 最小相对误差在体积分数为0.24时取得, 烧结粉煤灰土、石灰石、砾石、玻璃的相对误差均按照先减小后增加的规律, 最小相对误差均在体积分数为0.4时取得; (2) 从整个误差分布看, 除膨胀土外, 体积分数在0.1以下能确保大多数点的误差控制在±10%以内, 可为今后选择钢筋下部混凝土体积分数提供依据。

5 结论

依据复合材料的研究思路, 针对悬空路面板典型公路水毁形式, 结合裂纹发展规律和钢筋阻裂机制的力学分析, 对传统的混合率模型进行改进, 将钢筋下部混凝土体积分数作为钢筋的体积分数, 进而概化为并串联模型和串联体模型两种等效模式, 得出了相应的等效混凝土弹性模量预估模型计算公式, 实现了钢筋混凝土悬空路面板向等效均质板的转化。

在此基础上, 根据前人研究结果和数据, 通过对骨料弹性模量的分析, 验证了预估模型的合理性, 串联体模型计算值在趋势上与实测值符合较好, 略大于实测值, 当骨料弹性模量小于60 GPa时, 并串联模型计算值小于实测值且在10%范围内, 当骨料弹性模量大于60 GPa时, 并串联模型计算值大于实测值且偏离较大, 预估计算公式不再适用, 基于此对公式进行了优化。

最后, 对下部钢筋混凝土体积分数进行研究, 得出了钢筋下部混凝土体积分数的取值范围, 对于并串联体模型, 钢筋体积分数取0.1~0.16较为合适, 对于串联体模型, 钢筋体积分数取0.1以下更合理。

钢筋混凝土路面板 篇2

水泥混凝土路面板破坏的原因及其防治

水泥混凝土路面板破坏的原因是路基施工原因,路面施工原因.本文提出防治的.路基施工措施,路面施工措施和路面板破坏后的处理措施.

作 者：苗雅平张英  作者单位：七煤集团,公司设计院,黑龙江,七台河,154600 刊 名：中国科技博览 英文刊名：ZHONGGUO BAOZHUANG KEJI BOLAN 年，卷(期)：2009 “”(7) 分类号：U4 关键词：水泥混凝土   路面板   破坏   防治  

钢筋混凝土路面板 篇3

【关键词】钢筋；混凝土；工程；施工；裂缝；防治

在工程中出现的现浇混凝土的楼面板工程的整体施工，是房屋质量最难以控制的质量通病之一，这些病害不仅直接影响着工程的质量调控，还需要加强对整体工程的实施，对工程的结构的安全性有一定的影响作用，而且涉及到建筑工程的使用功能，结合整体工程的施工实践进行分析，结合整体实践中的质量调控措施进行分析，吸取在整体施工中的经验进行综合性分析，在此重点介绍了对施工中的楼面裂缝的调控措施进行具体的防护措施的划分。现浇钢筋砼楼面产生裂缝，较为常见的有两大类：一是现浇板中予埋线管及线管集散处；另一类为施工中周转材料临时集中和较频繁的吊装卸堆放区域。从施工角度进行综合分析，并分别采取以下几项重要技术措施。

1.重点加强楼面上排负弯矩筋的有效保护

楼面板中钢筋受力，起着抵抗力弯矩和防止砼收缩和温差裂缝发生的双重作用，这一双重作用均需钢筋在上下合理的保护怪前提下才能有效。实际施工当中，下排钢筋在垫块和模板的依托下容易正确控制。当垫块间距大到1.5米时，不易保障，故纵横向垫块间距1米左右。与此相反，上排钢筋的有效保护，一直是施工中难题。其原因是：板上排筋一般较细较软，人员踩踏后就立即变曲、变形、下坠；模板的高度较大，无法受到楼板的依托保护，各工种交叉作业，造成施工人员众多，行走频繁，无处落脚后难免被大量踩踏；上排钢筋网的小撑马间距过大，甚至不设，仅靠梁上部钢筋搁置和负弯矩筋的拐角支撑。根据大量施工实践，楼面双层双向钢筋必须设置钢筋小撑马，其纵向间距不应大于700cm，必要时还要加斜撑，确保支撑稳定性。对Φ8、Φ6细筋，小撑马应控制在600mm以内，才能取得良好效果。针对楼面上排钢筋可采取下列综合措施加以解决：

尽可能合理和科学地安排好各工种交叉作业时间，在板底钢筋绑扎后，线管予埋和模板封镶收头应及时穿插并争取全面完成，做到不留或少留尾巴，以有效减少板面钢筋绑扎后的作业人员数量。

在楼梯或者通道等及时的解决通行问题，对于临时的建议通道进行综合性控制，以供施工中的不时之需。加强对整体的教育与管理工作，使全体工作人员能够将整体的保护面板的控制因素进行合理的调控，不能随意在钢筋部位行走，不得随意踩踏中间架空部位钢筋。而且在建筑工程施工过程中，在浇筑时对裂缝的易发生部位和负弯矩筋受力最大区域，应铺设临时性活动挑板，扩大接触面，分散应力，尽力避免上层钢筋受到重新踩踏变形。

2.预埋线管处的裂缝防治

预埋线管，特别是多根线管的集散处是截面砼受到较多削弱，从而引起应力集中，容易导致裂缝发生的薄弱部位。当预理线管的直径较小，并且房屋的开间宽度也较小，同时线管的敷设走向又不垂直于砼的收缩和受拉方向时，一般不会发生楼面裂缝。反之，当预埋线管的直径较大，开间宽度也较大，并且线管的敷设走向又垂直于砼的收缩和受拉力向时，就很容易发生楼面裂缝。因此对于较粗的管线或多根线管的集散处，应要求增设垂直于线管的短钢筋网加强。根据我公司的经验，建议增设的抗裂短钢筋采用Φ6-Φ8，间距≤150，两端的锚固长度应不小于300毫米。

线管在敷设时应尽量避免立体交叉穿越，交叉布线处可采用线盒连接，同时在多根线管的集散处宜采用放射形分布，尽量避免紧密平行排列，以确保线管底部的砼灌筑顺利和振捣密实。并且当线管数量众多，使集散口的砼截面大量削弱时，宜按予留孔洞构造要求在四周增设上下各2Φ12的井字形抗裂构造钢筋。

3.材料吊卸区域的楼面裂缝防治

目前在主体结构的施工过程中，普遍存在着质量与工期之间的较大矛盾。一般主体结构的楼层施工速度平均为5-7天左右一层，最快时甚至不足5天一层。因此当楼层砼浇筑完毕后不足24小时的养护时间，就忙着进行钢筋绑扎、材料吊运等施工活动，这就给大开间部位的房间雪上加霜。除了大开间的砼总收缩值较小开间要大的不利因素外，更容易在强度不足的情况下受材料吊卸冲击振动荷载的作用而引起不规则的受力裂缝。并且这些裂缝一旦形成，就难于闭合，形成永久性裂缝，这种情况在高层住宅主体快速施工时较常见。对这类裂缝的综合防治措施如下：

主体结构的施工速度不能强求过快，楼层砼浇筑完后的必须加强养护（一般不宜≤24小时）。主体结构阶段的楼层施工速度宜控制在6-7天一层为宜，以确保楼面砼获得最起码的养护时间。

4.加强对楼面砼的养护

砼的养护工作不仅是需要在整体的资源调控中进行的，还是要在整体的砼的工程施工中的一些其他的养护工作，这样在避免整体性能的控制的基础上，加强对整体的资金进行调控，保证将各类性能的砼进行保养，这样也能有效地避免表面脱水的过程中大量的砼的减少导致裂缝的存在，而且一些整体性能的调控工作不仅仅是需要加强对实际的施工过程中的赶超工期以及施工人员的技术指导和管理方面的控制，还是最终加强整体的楼面养护的砼的施工的质量控制的有效措施的调控，最终保证整体的施工情况的增加，这样在调控资源控制上不仅需要加强对整体的养护工作的具体操作监控，还要有足够的浇水养护时间。

5.对裂缝的弥补处理

在采取了上述综合性防治措施后，由于各种原因仍可能有少量的楼面裂缝发生。当楼面裂缝发生后，应在楼地面和天棚粉刷之前预先作好妥善的裂缝处理工作，然后再进行装修。结合公司的实践经验，住宅楼地面上部的粉刷找平层较厚，可以通过在找平层中增设钢丝网、钢板网或抗裂短钢筋进行加强，并且上部常被木地板等装饰层所遮盖。但板底则粉刷层较薄，并且通常无吊顶遮盖，更易暴露裂缝，影响美观并引起投诉，所以板底更应妥善处理。板底裂缝应委托专业加固单位采用复合增强纤维等材料对裂缝作粘贴加强处理。复合增强纤维的粘贴宽度以350-400毫米为宜，既能起到良好的抗拉裂补强作用，又不影响粉刷和装饰效果，是目前较理想的裂缝弥补措施。

6.结语

综上所述，在建筑工程施工过程中不仅要对整体的钢筋混凝土工程的施工进行控制，还需要对整体的混凝土的质量进行控制，在工程施工过程中不仅需要调控楼面板内部的资料控制，还需要加强对整体的资源的综合性控制的分析，把握整体的资源调整工作，这样才能有效地加强综合性的楼面板的质量控制。

【参考文献】

[1]张宽广.现浇钢筋混凝土楼面板裂缝产生的原因及防治措施[J].商品混凝土，2013（03）.

[2]张军胜.浅述现浇钢筋混凝土楼板施工裂缝及重点防治措施[J].经营管理者，2012（02）.

钢筋混凝土路面板 篇4

1 目测法

水泥混凝土路面养护和维修是经常性的工作。尤其是桥头搭板, 在通车一段时间, 应对每块搭板进行观测, 确认是否处于完好的工作状态。目测法在于观测汽车通行时的水泥混凝土板的板缝、错台及沉陷松动情况, 实施判断水泥混凝土路面板底是否处于脱空状态:1) 重型车辆通行时, 人处于相邻板处能感觉到垂直位移和翘动板块;2) 板角相邻两条缝的填缝材料产生严重剥落的破坏;3) 相邻板出现错台5mm以上时, 位置较低板一般有脱空的存在;4) 板的接缝和裂缝产生唧泥的位置;5) 人工使用大锤敲打板块时有脱空的响声。

当经观测发现板底存在脱空状态时, 应由专人负责详细记录, 并对已开始脱空的面板增加观测次数, 尽快采取补救措施。目测法所探查的结果因为盲目性较大, 只能作为一种粗略的定性脱空评定方法。

2 弯沉测试技术

调查水泥混凝土路面结构承载力通常采用无破损测试方法, 即在路表面测定弯沉值, 其测定结果用于评定路面结构的承载力, 分析水泥混凝土路面接缝的性能, 检查水泥混凝土路面板的脱空情况。

2.1 弯沉测试方法

弯沉是表征公路路基路面整体强度的重要参数, 可用于评价道路的使用情况, 还可作为新建和改建道路的重要设计指标。弯沉测试方法是通过在同一块水泥混凝土路面板上测定多点弯沉值或弯沉盆, 根据各点值之间的异常情况判定脱空位置及脱空范围, 是一种路面无损害检测与评价技术。

弯沉测试技术是随着机械、电子、计算机和激光高科技技术的发展而进步的。其发展阶段大致体现为三种测试方式:初级人工测试方式、机械自动化测试方式和高速激光测试方式。

2.1.1 贝克曼梁式弯沉仪

弯沉测试的目的是要测出路面在荷载作用下的垂直位移量, 最初是由横梁、百分表等简单工具构成的贝克曼梁测试仪完成。贝克曼梁式弯沉仪构造及操作简单, 成本低廉, 容易掌握和普及。但是贝克曼梁式弯沉仪的测试数据准确性受人员及其他因素影响较大, 测试效率低。当测试路段距离较长, 采样点数量比较大时, 贝克曼梁式弯沉仪难于满足测试要求。测试规程规定了贝克曼梁测试的技术条件和操作规程。工程实践证明, 用贝克曼梁式弯沉仪测定水泥混凝土路面板底脱空是完全可靠的, 其关键问题是确定合适的脱空标准弯沉值。

2.1.2 自动弯沉仪

为了降低人员的劳动强度, 提高测试效率, 增加采样数据的准确程度, 英法等国在计算机和电子技术发展的基础上, 于20世纪70~80年代研制出自动弯沉仪。自动弯沉仪以位移传感器实施自动测试弯沉信号, 通过工业微机设置程序控制测量机构自动运作, 减轻了操作人员的劳动强度。

2.1.3 落锤弯沉仪

测定水泥混凝土路面板的弯沉分两次进行:分别在每块板的板中测定弯沉。测定弯沉值用于反算板的回弹模量和分析板下是否脱空;分别在每条接缝两侧的板边测定弯沉。板边的两个弯沉平均值用于分析板边的情况, 两个弯沉值的差值作为评价接缝的传荷能力。测定弯沉值时必须注意, 混凝土面板内的温度梯度会使面板产生翘曲变形。因此, 为了避免温度梯度引起板底脱空, 应选择在出现负温度梯度或者正温度梯度小的夜间实施测定板中弯沉, 而测定板边弯沉应选择在白天实施。

2.2 路面板底脱空标准的确定

很显然, 水泥混凝土路面板、基层及下覆路基构成的复合弹性体, 在车辆荷载作用时即使没有发生板底脱空也会产生一定的变形。脱空的评定, 首先要建立一个脱空的标准, 弯沉多大属于脱空, 多大属于未脱空, 均以此标准为判据。由于复合弹性体的复杂性, 从定性上确定弯沉越大脱空越大, 弯沉小则脱空小, 再小则未脱空是容易的, 定量上确定一个分解线却相当困难。认为在板的接缝两侧弯沉差大于0.06mm处, 板底处于脱空状态;如301国道哈尔滨———阿城段水泥混凝土路面采用沥青混凝土罩面前, 分析了影响弯沉值的因素, 结合实际测试, 通过大量现场试验, 认为若相邻各实测弯沉值之和大于0.7mm, 则被测试的板角底就存在脱空。

2.3 路面板弯沉值测试的影响因素

能够影响测试过程中弯沉值大小的因素很多, 为了满足在评价和设计过程中对弯沉值的使用要求, 就必须分析各种因素对实测弯沉值的影响进行修正。

2.3.1 环境影响因素

测试现场的温度、湿度、季节及地质状况均会对弯沉测值大小产生影响。通常情况下, 路面温度越高, 则实测弯沉值越大, 可以通过规程中路面弯沉温度修正曲线的斜率均为负值体现出来。实测弯沉值还应该依照设计规范所推荐的系数表进行季节影响系数和湿度影响系数修正。此外, 软土、滩涂或高地下水位等不良地质状况的条件下, 均会使弯沉测值增大。为了减少环境因素的影响, 建议进行路面弯沉数据采集的时间应尽量避免在北方的春融或南方的最不利季节。尤其是大风天气, 应避免现场测试时的温度及湿度梯度变化过大, 必须全面记录温度数据。

2.3.2 人为影响因素

在进行弯沉测试时, 有些情况下的人为影响作用较大。例如后轴轴载和轮胎气压的测量误差、贝克曼梁测头放置相对于轮隙中心的位置误差、测试人员读取百分表的误差均会影响测试弯沉值的大小。为此, 现场测试人员必须经过严格的操作技术培训, 测试过程中认真按照规范要求工作。

3 结语

由于水泥混凝土路面板底脱空范围分散, 隐蔽性强, 脱空程度差异大, 导致检测板底脱空区的难度增加。然而, 这些隐蔽在路面板底的大大小小的空隙的准确探查是科学、合理地制定水泥混凝土路面板底脱空加固治理方案的重要依据, 直接关系到治理的工程质量和经济效益。工程实践证明, 很好地利用上述的路面板底脱空的检测方法, 因地制宜地采用压浆补强技术解决桥涵通道的台背路堤沉陷和路面板底产生脱空区的问题是行之有效的。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.公路养护技术规范[M].人民交通出版社, 1996.

水泥砼路面板破坏分析的论文 篇5

1.1路基施工方面的原因及措施

路基是道路工程的主要组成部分，是路面结构的基础。许多水泥混凝土路面的破坏都是由于路基病害引起的，所以应首先采取提高路基整体性和稳定性的措施：正确进行路基横断面和排水设计；选择良好的路基填料填筑路基，必要时对路基上层填料作稳定处理；保证路基达到规定的压实度；适当提高路基，防止水分进入路基工作区范围，保持路基干燥；采取边坡加固、修筑挡土结构物，土体加筋等防护技术措施，采用新的基层材料。

（1）路基填筑使用了不适宜的材料。公路路基施工规范规定，在通常下，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。

（2）软基处理不当

在软土地段路基填筑前，应该首先探明地基承载力，然后采用合理的软基处理方案和施工工艺。软基处理方案一般有：回填土方、石方、土石混合料或砂砾，袋装砂井，塑料排水板，土工布，上工格栅或以上两种方案的组合等，但是施工时往往是由于采取的软基处理方案或施工工艺不合理或施工时未认真按要求处理或处理不完善等；这样给路基的稳定造成了隐患，使成形的路基沉陷或滑移等，最终影响路面砼板。

（3）路基土石方填筑方面的问题。

①施工单位未严格按规范要求的每层填料松铺厚度控制，有时填料的松铺厚度达60～80cm，这样路基填方的密实度很难达到规范要求的低限值；

②路基填筑的有效宽度和超宽填筑不够，有的部分在路基填筑完成时，才发现填筑宽度不够，为达到路基的有效宽度，施工单位往往没有按规范要求挖台阶分层填筑压实至路基要求的宽度，而是将一些松散的土倾倒在边坡上，用人工摊铺拍实；这样补上来的路基部分远未达到密实度的要求，造成路基滑坡、层层冲涮；

③路基填筑每层的填料未用平地机或其它平整机械进行整平或整平效果不好，使低凹的地方达不到密实度要求且大量积水；

④路基施工过程中没有按要求做成一定的横坡度；路基施工临时排水系统未做或不畅通，从而使大量的积水渗入下层路基，严重影响路基质量。

1.2路面施工方面的原因

1.2.1路面基层施工质量不合要求

路面基层一般有底基层和面基层。底基层为级配砂砾集料，面基层为水泥稳定类集料。路面开始施工前要求路槽应清理干净，标高应严格控制，否则，会影响基层的设计厚度（厚度增加提高成本，厚度减小影响路面基层的稳定）；底基层集料细长及扁平的颗粒不得超过20%，且不得含有粘土块、腐殖质等有害物质；集料必须有良好的级配，级配曲线应接近圆滑并居中。0.5mm以下的集料其塑性指数应小于4%，液限指数应小于25%松铺好的集料在压实时，其含水量应比最佳含水量稍高。水泥稳定类集料面基层，在铺筑前应将底基层面上的所有浮土、杂物全部清除，并严格地整形和压实，将底基层上的车辙或松软部分和压实不足的地方以及任何不符合规范要求的表面都重新翻松、清除或用同类材料进行整形，并压实到3符合规范要求的密实度的规定的线形、坡度、标高。

1.2.2路面水泥板施工方面的问题

水泥砼面层施工，往往施工的厚度未达到设计要求，主要是基层施工标高控制不严所引起；粗集料不具有良好的级配，细长及扁平的颗粒含量太高；细集料和粗集料中含泥量过高，降低了混合料的粘结度；所用水泥质量不稳定或已过期；水泥在浇筑过程中未完全振捣密实，蜂窝麻面较严重，这样势必影响砼板本身的质量而造成损坏。

1.2.3水泥砼路面结构层防水或排水未进行有效的处理

往往路面板遭到破坏，人们想到的总是路基、路面基层施工质量或台背回填质量或水泥砼板本身的浇筑质量等，而未足够重视结构表面渗入到路基中的水对路基侵害。目前，虽说对砼板的缩缝、胀缝、施工缝（纵向和横向）采取了特制的材料对水进行封锁，使水从路面排走，但效果仍然不佳。

2水泥砼路面板破坏的防治

2.1路基施工方面

路基的质量是非常关键的，由于路面板遭到破坏后，要对路基有质量问题的地段返工是不可能的，且水泥砼板难修补。故在路基施工时应着重注意以下几点：

（1）清表要彻底。不适宜的材料应全部清除且按规范要求搞好基底压实。

（2）软基处理要慎重。并采用合理的施工方案和施工工艺。

（3）路基填筑过程中，要严格按规范要求选好填料，控制松铺厚度和粒径，控制压实含水量与最佳含水量之差在规定范围内，每层填筑要用平地机等机械整平后压实，形成横向路拱，做好临时排水使路基干燥等。

（4）台背回填施工，要求选用监理工程师或图纸要求的回填料，保证每层填筑厚度及压实度，回填时在台背可考虑做排水管和土工格栅。排水管间距不得大于2m，土工格栅层间距最好为50～80cm。

2.2路面施工方面

（1）路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，保证路面基层设计厚度及顶高面标高，保证压实度，严格控制施工质量。

（2）路面砼板施工要严格按规范要求选好材料及材料的级配，保证砼质量并充分地密实，搞好施工缝、缩缝、胀缝的处治，防止路表水渗入路基。

2.3水泥砼路面板破坏后的处治

对于水泥砼板错台、沉陷的现象，由于修补困难，以往人们总是用沥青砼进行填补压实，实际上这种修补方案是不可取的。因为水泥砼路面与沥青砼路面颜色不一致，这样的局部修补，会给汽车驾驶员造成错觉，且在高速行驶的公路上可能发生交通事故。所以，对于错台、沉陷的水泥砼板最好是铲除，用同标号的新砼进行修补。

参考文献：

混凝土面板坝的修理技术 篇6

关键词：裂缝；涂抹；凿槽嵌补；面板坝

中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号： 1674-0432（2013）-24-78-1

混凝土面板坝出现裂缝和损坏，可分别根据破损及裂缝的情况采用表面涂抹、表面粘补、凿槽嵌补等方法进行修理，所用的材料有水泥砂浆、环氧砂浆、H52系列特种涂料等防渗堵漏材料。当面板出现局部裂缝或破损时，可采用表面涂抹的方式修补；当面板出现的裂缝较宽或伸缩缝止水遭破坏时，可采用表面粘补或凿槽嵌补的方法进行修理。

1 表面涂抹技术标准

1.1 采用水泥砂浆进行涂抹

先将裂缝凿成深2厘米、宽20厘米的毛面，清洗干净并洒水保持湿润。处理时，应先用纯水泥浆涂刷一层底浆，再涂抹水泥砂浆，最后用铁抹压实、抹光。涂抹后，应及时进行洒水养护，并防止阳光直晒或冬季受冻。水泥标号不得低于325号；水泥砂浆配比可采用1∶1～1∶2。

1.2 采用环氧砂浆进行涂抹

沿裂缝凿槽，一般槽深1～2厘米，槽宽5～10厘米，槽面应尽量平整，并清洗干净，要求无尘粉，无软弱带，坚固密实，待干燥后用丙酮擦一遍；涂抹砂浆前，先在槽面用毛刷均匀涂刷一层环氧基液薄膜，待基液中的气泡消除后，再涂抹环氧砂浆，间隔时间一般为30～60分钟；涂抹砂浆，应分层均匀铺摊，每层厚度一般为0.5～1.0厘米，用铁抹反复用力压抹，使其表面翻出浆液，如有气泡必须刺破压实；表面用烧热（不要发红）的铁抹压实抹光，应与原混凝土面齐平，结合紧密；砂浆涂抹完后，要在表面覆盖塑料布及模板，再用重物加压，使环氧砂浆与混凝土结合完好，养护温度控制20℃左右为宜，避免阳光直射；环氧砂浆涂抹施工，一般要求施工时气温在15℃～40℃范围内，然后再根据修理的对象及所处条件情况来按照设计要求进行环氧砂浆的配比，配制数量要根据施工能力灵活掌握，随用随配，不可过多，也不能太少。

1.3 采用H52系列防渗堵漏涂料处理面板裂缝

混凝土表面处理。应铲除疏松物，清除污垢，沿裂缝一般凿成深0.5厘米、口宽0.5厘米的V形槽，裂缝周围0.2米范围内的混凝土表面轻微加糙。

涂料配制。将甲乙两组原料混合，并搅拌均匀，若发现颗粒和漆皮，要用80～120目的铜丝网或不锈钢丝网过滤。

涂料涂抹。用毛刷将配制好的涂料，分次分层均匀涂刷于裂缝处混凝土表面，每次间隔l～3小时。涂料配制数量。应根据施工能力，用量按0.32公斤/平方米，每次配料l小时内用完的原则配制。

2 表面粘补技术

要根据具体情况和工艺水平，选用橡皮、玻璃布等止水材料及相应的胶粘剂进行表面粘补。

2.1 采用橡皮进行表面粘补

粘贴前应进行凿槽，一般槽宽14～16厘米，槽深2厘米，长度要超过损坏部位两端各15厘米，并清洗干净，保持干燥。在干燥后的槽面内，先涂刷一层环氧基液，再用膨胀水泥砂浆找平基面，待表面凝固后，喷水养护3～4天。

粘贴前按需要尺寸准备好橡皮，先放入比重为1∶84的浓硫酸液中浸5～10分钟，再用水冲洗干净，待晾干后才能粘贴。粘贴橡皮时先在膨胀水泥砂浆表面涂刷一层环氧基液，再沿伸缩缝放一条高与宽皆为5毫米的木板条，再按板条高度铺填一层环氧砂浆，然后将橡皮粘贴面涂刷一层环氧基液，从伸缩缝处理部位的一端开始，将橡皮铺贴在刚铺填好的环氧砂浆上，铺贴时要用力压实。

2.2 采用玻璃布进行表面粘补

粘补前，应对玻璃布进行除油蜡处理；可将玻璃布放置在碱水中煮沸0.5～1小时，用清水漂净，然后晾干待用。先在混凝土表面凿毛，并冲洗干净；凿毛面宽40厘米，长度应超过裂缝两端各20厘米；待凿毛面干燥后，用环氧砂浆抹平。玻璃布粘贴层数视具体情况而定，一般2～3层即可，第一层宽30厘米，长度按裂缝实际长度加两端压盖长各15厘米，第二、三层每层长度递增4厘米，以便压边。

先在粘贴面均匀刷一层环氧基液，然后将玻璃布展开拉直，放置于混凝土面上，用刷子抹平玻璃布使其贴紧，并使环氧基液浸透玻璃布，接着又在玻璃布上刷环氧基液。

3 凿槽嵌补技术要求

根据裂缝和伸缩缝的具体情况，可选用PV密封膏、聚氯乙烯胶泥、沥青油膏等材料进行凿槽嵌补。

凿槽处理。嵌补前应沿混凝土裂缝或伸缩缝凿槽，槽的形状和尺寸根据裂缝位置和所选用的嵌补材料而定；槽内应冲洗干净，再用高标号水泥砂浆抹平，干燥后进行嵌补。

嵌填密封膏前，先用毛刷薄薄涂刷一层PV粘结剂，待粘结剂基本固化后，即可嵌填密封膏；粘结剂基本固化（时间一般不超过1天）。密封膏分A、B两组，各组先搅拌均匀，按需要数量分别量称，倒入容器（量杯或桶）中搅拌，搅拌时速度不宜太快，并要按同一方向搅拌；搅拌均匀后（约2～5分钟）即可嵌填。

钢筋混凝土路面板 篇7

1 板底脱空产生的原因

(1) 基层材料选择不合理:基层材料级配不够合理或细料太多, 不耐冲刷, 稳定性、防冻性差, 容易形成脱空。

(2) 接缝、裂缝未及时填封:接缝料损坏或缺失, 造成水的浸入。水的渗入使基层材料强度、刚度进一步降低, 此时在荷载的作用下, 强度较低的路面就会出现比其他部位更大的变形, 且很难恢复而形成脱空。浸入的水在荷载作用下在板下流动, 冲刷基层表面。在反复的挤压和抽吸作用下, 挤水与基层材料中的细料形成泥浆, 沿接缝缝隙喷溅而出, 使脱空面积进一步增大, 形成恶性循环。

(3) 水泥混凝土路面自身的缺陷:水泥混凝土路面基层材料的刚度远小于水泥混凝土路面的刚度, 在行车荷载的作用下, 面层和基层对弯沉变形的恢复不一样, 导致面板在荷载离开后恢复原状, 而基层残留部分变形无法恢复, 因此出现基层与路面板的脱离, 形成脱空。日趋增大的交通量和重载、超载车的不断增多, 更加剧了脱空病害的产生与发展。

(4) 路面排水系统的缺陷:路面排水系统存在缺陷, 使本应及时排走的水大量长时间滞留在路面上, 势必路面积水会下渗至基层, 造成局部基层软化, 下沉形成脱空。

(5) 路基密实度不足:路基密实度不足, 尤其是高填方路段, 由于路基填筑材料的不均匀性, 造成工后沉降也不均匀, 从而形成板底脱空。填石路堤未振动夯实或路基设计填土高度较低, 当两侧为农田或渔塘时, 会导致地下水位升高, 地下毛细水浸蚀基层使局部强度降低也会出现脱空现象。

(6) 自然环境因素的影响:温度和湿度的变化也对面板产生影响, 很容易引起板的翘曲变形;为避免过大的温度应力使面板断裂或拱起而设置的纵缝、横缝, 随着面板的收缩、膨胀、裂缝也随着张开、闭合, 这些都为水的浸入创造了条件。

2 灌浆技术施工

2.1 脱空板的确定

近年来, 道路路面脱空检测设备及其相应的检测技术得到了迅速的发展, 现在国际上比较常用的方法有:落锤式弯沉仪 (FWD) 判断法、声振检测法。我国还常用贝克曼梁检测法, 除此之外还有:人工敲击法;外观判别法等。

2.2 板下灌浆的必要性

在修复水泥混凝土路面时, 采用板下灌浆的目的是为了恢复对路面结构的支承。板下灌浆作为一种预防性维护措施, 应在板角刚一出现支承丧失的情况时就尽快地进行。支承丧失的表现是弯沉增大, 横向接缝形成错台, 交通车道或路肩的接缝和裂缝附近积存细屑。在路面板尚未发生严重裂缝时, 板下灌浆是一种比较经济的修复方法。如果初始弯沉很小, 最好不要灌浆, 因为板下灌浆所造成的扰动可能会使弯沉增大。板下灌浆不能矫正沉降, 不能提高结构设计能力, 也不能消除因板内温、温度变化及板上交通荷载而造成的垂直错台。但是由于空隙被填充, 减小了弯沉, 恢复了结构的整体性, 因此减小了未来发生唧泥以及错台和板断裂的可能性。只有在支承能力丧失程度有限的接缝、裂缝处才进行板下灌浆。

2.3 浆液材料基本要求

常用的水泥浆材料包括:水泥、粉煤灰、水、外加剂等。将浆体制成7.07cm*7.07cm*7.07cm立方体试件, 养护7d后, 使其抗压强度达到5MPa以上。制成的浆体应具有良好的可泵性、和易性、保水性, 浆体过稠不能均匀布满板底空隙, 浆体过稀, 干缩性大。在施工中, 有时为防止浆体的干缩, 浆液中宜掺加一定量膨胀剂。流动度是影响可灌性的主要因素, 一般流动度越高, 可灌性就越好。在施工中, 浆体流动度不宜过小, 控制在20~26s之间较好, 否则会产生泌水现象。

2.4 灌浆施工

灌浆技术分为水泥灌注法和沥青灌注法, 灌浆孔位布设应根据路面板的大小、下沉量大小、裂缝状况以及灌浆机械、灌浆压力来确定, 一般为3~5孔, 灌浆孔大小应和灌注嘴大小一致, 一般为5cm左右。灌注机械可用压力灌浆机或压浆泵。灌浆顺序应从沉陷量大的地方开始, 由远到近, 由大到小。灌浆压力的控制应视混凝土板的损坏及脱空情况具体确定。当浆液从接缝处或另一注浆孔冒出, 就可认为完成该孔注浆, 即停止注浆, 迅速移至另一注孔继续作业。待浆体抗压强度达到3MPa时, 用水泥砂浆堵孔, 即可开放交通。

2.5 注浆注意事项

(1) 当混凝土板纵横缝有浆液冒出, 继续注浆10~20s即应停止。若板底有积水, 积水会在压力下从缝隙冒出, 并出现冒气泡现象, 继续注浆直至停止冒泡且浆液冒出10~20s即停止。

(2) 对于裂缝及板边缘冒浆压强无法上升, 则先让浆液凝固后, 再重新钻孔注浆。

(3) 浆液从相邻板缝隙或硬路肩缝隙冒出时, 立即停止注浆。

(4) 注浆时发现浆液从压孔、泄气孔、已压孔溢出时应用木塞压紧10min, 拔出木塞具, 此孔无须再进行注浆。

2.6 压浆效果检验与分析

混凝土板底压浆的目的在于填充板底空隙, 给板块提供一均匀的支承, 减少板的翘动和震动。我们通过以下几种方法检验压浆效果:

(1) 直观观察压浆前后重型车辆通过脱空板时的运动位移情况 (限于压浆前有明显垂直位移的板块) , 压浆前后对比相当明显, 板的翘动、震动幅度明显降低, 垂直位移大幅度减小。

(2) 钻孔取芯检查灰浆充填情况。

(3) 采用贝克曼梁测弯沉法对压浆板逐块检测板四角弯沉值。

2.7 压浆工艺存在的问题

采用注浆技术处治板底脱空是一种新型的预防性养护工艺, 其还存在如下一些问题:

(1) 如何准确地确定空隙的位置和大小, 如何鉴定压浆是否充实。

(2) 压浆处理脱空、断板、错台、沉陷、唧泥等病害具有一定的效果, 但通车实践表明, 压浆处理过的板块会产生新的以封孔为核心的放射状裂缝, 在抬升错台、沉陷板块时, 会产生板角翘曲的现象。

(3) 由于压浆浆液分布不密实, 容易产生应力集中点, 形成桌腿式支撑和新的空隙。

3 结语

钢筋混凝土路面板 篇8

1 断板的原因

断板是指水泥板产生贯穿裂缝,使板整体断裂的现象。按其损坏程度可分为轻微断裂、中等断裂和严重断裂。按裂缝的方向可分为纵向断板和横向断板,按断裂的力学特征可分为疲劳断裂和非疲劳断裂。水泥路面断板后会对路面的使用品质造成很大的影响,同时也会引发其他病害的产生。如果断板处理的不及时,还会发展成为破碎板,使路面丧失承载力,如图1所示。

农村公路水泥路面断板产生的原因有很多,如设计原因、施工质量、材料性能、交通因素以及环境因素等。为了更好地分析研究断板的产生机理,笔者对断板较严重的路段针对上述几点因素进行了详细的调查。调查研究发现,农村公路水泥路面断板的原因可定性地总结为以下几个方面。

1.1 早期断板的原因

(1)水泥混凝土质量较差。相对于高等级公路,农村公路的材料质量控制较差,如使用的粗骨料强度不足或含泥量和有机质含量超标或稳定性差、水泥用量不足等,使得混凝土板实际的强度较低并且不均匀,在使用初期的环境因素及车辆荷载作用下,易产生断板。

(2)混凝土配合比不当。水灰比偏大或偏小,过干的骨料在拌合时会吸收较多的水分从而影响配合比的精度,施工中计量不准等问题,均会影响混凝土初期强度。强度较低处即是易形成薄弱环节而开裂、断裂。

(3)施工工艺控制较差。由于农村公路的施工组织较差、施工质量控制较差,使得混凝土搅拌时间不足,振捣不密实、不均匀;混合料运输过程中产生离析;混凝土浇筑时间超过初凝时间;切缝不及时,混凝土因温缩或干缩产生了拉应变超出了材料本身的极限抗拉应变;在拌合时水泥及骨料温度过高,在硬化过程中因降温过快,以及风速过大使得混凝土表面失水过快,均会使混凝土面板收缩加大,从而产生为裂缝。此外还有车辆开放时间过早;面层厚度变异性较大等问题。

(4)混凝土养生方法不当。混凝土浇筑初期,定期要在表面洒水养护生工作做的不到位,使得在混凝土尚未形成强度前,因温度及湿度产生的收缩应变大于混凝土的抗拉强度,使混凝土表面产生裂缝。随着荷载的不断增加,逐渐形成断板。

(5)层间接触。由于农村公路施工控制水平较差,基层的平整度较差,造成面板厚度不均。在车辆荷载的作用下,面板较薄处易产生弯拉断裂;在温度荷载的作用下,高低不平的基层增大了因温度而伸缩的混凝土板的摩擦阻力,面板较薄处易产生裂缝,在使用过程中逐渐成为断板。

1.2 使用期断板的原因

(1)路基承载力不足或不均匀沉降。由于软弱地基、岩溶等特殊路段没有得到换填、加固等相应的处治;基础的压实度不足,桥涵处难以压实等因素,使路面板在载荷作用下产生过大的拉应力,从而产生断板。

(2)排水不良。路基及基层排水不良,会导致长期被水浸泡,引起路基失稳或强度不足,从而使路面板在载荷作用下产生过大的拉应力,从而产生断板。调查中还发现,某些路超高段路侧边沟淤堵严重,已起不到排水的作用,水利用路面横坡以路面漫流的方式流走或通过面板与基层间的缝隙渗流,或流入基层或路基中,或在标高较低处混凝土板的裂缝中流出,如图2、3所示。

(3)基层失稳。基层施工质量控制较差,强度较低、强度分布不均等因素,使得基层未能给面板形成有效的均匀支撑。外加板间的填缝料修补不及时,部分水渗入面层与基层之间,在行车荷载的作用下产生较大的动水压力冲刷基层,沿板缝隙喷出泥浆并最终使路面板断裂,如图4所示。

(4)车辆超载。水泥混凝土抗弯拉强度较低,并且应力松弛能力和出现裂缝后的自我修复能力差,在路面板没有良好的、均匀的支撑情况下,车辆的超载对路面板的破坏是致命的。由轴载换算公式f=(Pi/Pa)16可以看出超载部分对路面的破坏程度成16次方的几何级数增长。因而超载是产生水泥板断板的一个重要原因,需引起各方面的重视。

2 断板的防治措施

针对造成水泥混凝土路面断板原因的分析,采取相应的预防措施,可有效减少断板的数量,延缓断板出现的时间,延长农村公路水泥混凝土路面的使用寿命,提高行车的舒适性。

2.1 严把原材料质量关

(1)水泥。禁止使用稳定性差的水泥,尽量采用发热量少、收缩量小的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。从厂家运来要存放1月左右才使用,可以避免因水泥水化放出大量热量导致混凝土来不及收浆抹面就产生裂纹的现象。从检验合格的厂家进料,各项指标应达到规定的要求。不同标号、不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用。

(2)粗集料。选择合格的、含泥量较少的粗集料。若含泥量超标时应更换或冲洗至达到要求方可使用。对有机质含量超标的集料应严格禁止使用。

2.2 严格控制水泥混凝土配合比

施工时严格按照室内试验水泥混凝土配合比准确配料,砂宜采用中砂,砂率不可过大。施工前对计量设备进行标定,保证水泥用量的称量误差控制在1%以内,集料的称量误差控制在3%以内。保持水灰比的准确性和稳定性,并应根据集料及基层的干湿状况调整水的用量。掺加粉煤灰,减少水化热,减少裂纹,延缓凝结时间。

2.3 路基质量的控制

路基应保证有足够的、均匀的强度,对于路基铺筑是层层严格要求,保证压实度和弯沉指标的合格。遇到软土地基、岩溶土基等路段,做特殊设计处理。交通运输部公路科学研究所的付智研究员推荐在土基上铺筑一层级配碎石基层,可有效防止土基的不均匀沉降对水泥板断裂的影响。

2.4 改善层间接触条件

改善基层与面层的层间接触条件主要有两方面的内容:(1)基层表面的平整度应达到规范要求;(2)降低水泥板与基层之间的摩擦,使水泥板随着温度的变化而较为自由的伸缩,从而减少因收缩产生的断裂。

国内学者对水泥路面层间接触条件做过一些研究。如重庆交通大学的唐伯明教授在编写水泥路面设计规范时建议在半刚性基层上铺设沥青混合料柔性基层;重庆交通大学的易志坚教授提出面层与基层之间应设置透水滤浆层;交通运输部公路科学研究所的田波研究员推荐两层之间加铺2cm的沥青混凝土;其他工程还有在两层之间铺中砂、一层塑料布或既铺中砂又铺一层塑料布。其目的都在保证接触面的平整度和保证水泥混凝土板块收缩进便于滑动。

2.5 切缝时间的控制

切缝时间的控制是至关重要的,早了切缝的质量不好,晚了易断板。根据以往的经验,如果铺筑时的温度(平均气温)为30℃,那么铺后7h可切缝,气温为25℃时铺后8h可切缝。切缝时每隔三道先切一道,且缝深8cm以上,这样便于争取时间,在板块冷缩的过程中在切缝处断开,减少不规划断裂的机会,然后再按先后顺序一道道地切。

2.6 养生

混凝土浇筑初期,一般要在表面洒水覆盖,定期撒水以保证混凝土板面湿润,养生时间在2ld以上,使混凝土面得到极好的保护。

2.7 车辆的控制

杜绝过早开放交通,否则会造成混凝土板断裂。并且在道路使用过程中,严格控制超限车辆通行。

2.8 养护

许多地区的水泥混凝土路面在建成通车后,日常养护仅仅是路面清扫,直到水泥混凝土路面板出现破碎或发生下陷等严重影响行车舒适性或行车安全的病害时,才进行换板维修。这种养护观念十分有害,必须予以纠正。

3 结语

水泥混凝土路面产生断板的因素有很多,结合农村公路的自身特点,可以看出施工质量的好坏是水泥混凝土路面是否产生断板的关键。因此在施工中严把材料关、工序关、工艺关,抓好基层强度、混凝土的配合比设计、切缝的时间和深度以及养护等各个环节。同时在运营期间应注意严格控制超限车辆通行和及时养护,水泥路面的断板现象可以得到有效的缓解或者消除。

摘要：依据海南省农村公路水泥混凝土路面的病害调查和病害成因分析,对水泥路面断板的成因及防治措施进行分析。

关键词：农村公路,水泥路面,病害,断板

参考文献

[1]谈至明,刘伯莹,唐伯明.水泥混凝土路面断板的原因分析[J].公路,2005,(12).

[2]袁锋.水泥混凝土路面断板原因剖析与防治[J].东北林业大学学报,2002,30(3).

[3]郭兰英.水泥混凝土路面裂缝成因分析及预防措施[J].路基工程,2007,(1).

[4]宋焕宇.水泥混凝土路面断板的原因与处治研究[J].公路,2001,(9).

钢筋混凝土路面板 篇9

近几年来, 随着我国国民经济的迅速发展, 交通事业取得了日新月异的成就, 尤其高速公路建设令世人瞩目, 通车里程位居世界第二, 随着交通量增大, 汽车轴载增长, 行车速度加快, 提高路面结构已迫在眉睫。20世纪90年代初开始, 我国公路水泥混凝土路面平均每年修建里程, 占高级、次高级路面的比重在十年前已经达到10.1%, 修筑层次从过去三、四级公路上升到如今的高速公路。这充分显示了修筑水泥混凝土路面的优越性。

特别是近几年建设的农村公路, 水泥混凝土路面占到95%的比例, 且继续呈现上升态势。再加上由于路面经常受重交通荷载、环境条件等外部作用, 路面车辆行驶过程中就会出现不同类型的损坏, 倘若不及时进行有效地防治其损坏的发展, 水泥混凝土路面使用性能将会迅速下降, 直接影响到道路行车速度、舒适性和安全性。本文主要研究水泥混凝土路面病害的破坏原因及对防治、修补进行分析, 提高养护维修的技术水平, 延长路面的使用寿命。

1 水泥混凝土路面的特点和适用场合

1.1 混凝土路面的特点

水泥混凝土是由水泥和矿质集料胶结成整体的混合材料。采用水泥混凝土作面层的路面具有下述特点:

1) 刚度大、强度高、板体性好;2) 稳定性好;3) 耐用;4) 抗侵蚀能力强;5) 养护费用少;6) 接缝多;7) 对超载的敏感;8) 不能立即开放交通;9) 修补困难;10) 噪声大。

1.2 水泥混凝土路面的适用场合

水泥混凝土路面的特点使之具有不同于沥青路面的适用场合, 水泥混凝土适合用于交通繁重和轻交通道路, 路基承载能力低、天气炎热和严重冰冻的地区, 缺乏优质集料、沥青来源稀少、有水泥或其他水泥硬性结合源、资金来源无困难或政府有补贴政策等情况。

2 水泥混凝土路面的损坏类型及维修

2.1 水泥混凝土路面的损坏类型分类

水泥混凝土路面常见的损坏是:水泥混凝土板面裂缝、水泥混凝土板边和边角损坏、水泥混凝土板接缝损坏、水泥混凝土板面磨损和水泥混凝土板面错台。

1) 按结构性能损坏分类。

a.结构性损坏:严重裂缝 (断板) ;沉陷/错台;碎裂;拱起。

b.非结构性损坏:轻微裂缝;露骨、麻面;剥落;磨光;接缝材料损坏;孔洞坑槽。

2) 按损坏形式分为四大类。

a.裂缝类:横向裂缝;纵向裂缝;交叉裂缝;板角裂缝;网裂。

b.变形类:错台、沉陷;唧泥;拱起。

c.接缝损坏:接缝碎裂;板边缘开裂;填缝料损坏;接缝张开。

d.表面损坏:起皮、剥落;麻面;松散;坑槽、孔洞;磨光。

2.2 水泥混凝土路面的评价与维修

1) 路面损坏状况评定。

a.损坏类型与损坏程度见表1。

b.路面状况评定的分级标准见表2。

%

2) 养护和修复对策。加铺层的结构形式应根据旧混凝土路面状况的分级情况、接缝布置及路面损坏状况等条件选择。a.结合式;b.直接式;c.分离式。

2.3 水泥混凝土修补

1) 水泥混凝土修补材料。

水泥混凝土路面修补材料, 按性能分为有机类、无机类及有机材料和无机材料的复合物。

2) 裂缝修补材料。

a.环氧树脂类修补材料:聚硫改性环氧灌浆材料;914双组分快速固化裂缝修补材料。b.聚氨酯类灌浆材料:多异氰酸酯胶粘剂, 端异氰酸酯基聚氨酯预聚体型胶粘剂。c.烯类裂缝修补材料主要采用烯类聚合物配制而成。氰基丙烯酸酯胶粘剂; (甲基) 丙烯酸酯树酯胶粘剂;聚酯酸乙烯乳液胶粘剂。

3) 接缝修补材料。

a.接缝板。软木板;聚氨酯硬泡沫板;松木板。b.填缝料。加热施工式填缝料:聚氯乙烯胶泥, ZJ型填缝料, 橡胶沥青。常温施工式填缝料:聚氨酯焦油类:M880建筑密封膏, 聚氨酯焦油, 聚氨酯焦油发泡填料。聚氨酯类:LPC-89接缝密封胶, 聚氨酯整皮微孔泡沫填料, 聚氨酯密封胶。

2.4 板块修补材料

1) 快硬硅酸盐水泥。快硬硅酸盐水泥对缩短修补路面的养生期是有好处的。

2) 高铝水泥。高铝水泥是一种快硬早强型的水硬性胶凝材料。

3) 聚合物水泥砂浆和混凝土。主要是掺聚合物水泥砂浆和混凝土。

4) 纤维增强水泥混凝土。a.玻璃纤维增强水泥混凝土。用于水泥混凝土的玻璃纤维必须是抗碱玻璃纤维。b.钢纤维增强水泥混凝土。钢纤维混凝土是一种纤维型与颗粒型混杂的复合材料。

2.5 罩面材料

对于出现严重裸石的水泥混凝土路面, 可采用罩面的方法进行修补。1) 聚合物乳液细石混凝土;2) 钢纤维水泥砂浆;3) 沥青混凝土。

2.6 水泥混凝土路面修补工艺

1) 接缝。水泥混凝土板块接缝处如果填缝材料老化损坏, 必须立即更换填缝料。

2) 裂缝。混凝土路面的裂缝一般使用直接灌浆、喷嘴灌浆、钻孔灌浆和条带罩面等方法进行修补。

3) 局部破坏。a.孔洞及坑槽;b.错台修理;c.板体拱起处治;d.路面磨光处治。

3 结语

随着水泥混凝土路面在各级公路上的广泛应用, 可能会出现各种不同类型的损坏, 同时, 应运而生了水泥混凝土路面修补技术。其核心技术在于采用的修补材料和修补工艺会影响水泥路面修补质量。

总之, 目的是找到防治水泥混凝土路面损坏的办法, 不断地总结和研究水泥混凝土路面修补技术, 会在养护与修复中产生巨大的效应, 提高水泥混凝土路面的养护水平, 使运营中的水泥混凝土路面保持良好状态, 为使用者创造一个舒适、畅通、快捷的现代化的公路。

摘要：通过对目前我国水泥混凝土路面板发展的研究, 提出了水泥混凝土路面板的特点及适用场合, 并阐述了水泥混凝土路面板损坏的类型、维修方案及养护修复对策, 介绍了几种路面板修补的材料及路面罩面的材料, 总结了几种适宜的路面修补工艺, 指出水泥混凝土路面作为高等级公路路面的重要形式之一, 在各级公路上得到了广泛的应用。

关键词：水泥混凝土,路面板,破坏原因,防治措施

参考文献

[1]江苏省交通厅公路局.旧水泥砼板的修补与表面功能的恢复[Z].1990.

[2]石小平.水泥砼路面损坏评价方法[J].中国公路学校, 1990, 3 (4) :78.

[3]严家伋.道路建筑材料[M].北京:人民交通出版社, 1986.

[4]江苏省交通厅公路局.以抗折强度为指标的水泥配合比设计方法[Z].1990.

[5]路基路面工程、施工与养护、交通部水泥混凝土路面推广小组[Z].

钢筋混凝土路面板 篇10

本文参考了国内外水泥混凝土脱空破坏模型的设计方法,对模型设计和模拟分析过程进行改进,通过ANSYS建立密布弹簧支承的单板模型,对不同脱空条件下路面板应力应变的变化进行分析,以期为实际工程提供参考。

1 路面板脱空分析模型

1.1 支承模型的改进

根据相关国内论文及文献[3]~[5]对温克勒地基支承单板模型的设计研究发现,通常将温克勒弹性地基模拟成水平尺寸稍大于路面板的长方体模型,地基与混凝土路面板体间粘结良好、无摩擦,并对地基底面进行刚性约束。通过分析笔者认为,若只对地基底面进行刚性约束而不对地基四周进行水平向约束,则限制过弱,会导致边界上水平位移过大;若对地基四周都进行刚性约束,则限制过强不能反映实际变形效果;再者,已有的单板模型没将接缝传荷部分考虑进去,不能体现真实的工作状况。

针对以上情况,对模型进行了改进:将温克勒地基模拟成密布弹簧单元模型,并在路面板四周使用水平弹簧模拟接缝传荷,由于弹簧本身的特性,不但可以尽量减小水平方向上的不合理误差,而且同时可以体现接缝的剪切传荷能力。改进后的初始模型如图1所示。

1.2 脱空演化模型

1.2.1 讨论与改进

脱空对路面板的影响只与脱空位置及脱空面积大小有关,与脱空形状无关[6,7]。许多研究模型表现为:脱空区平面为矩形或者以板边中点或板角为中心出发的扇形脱空区域,并且假设脱空区地基支撑失效,荷载作用下板与地基不会接触;而非脱空区地基刚度值为原始值不变[4,5,8,9,10]。

笔者认为这种假设具有不足之处。首先,软化区域的地基土仍然与路面板保持接触,仍能发挥支承作用,不应将其忽略,若将其等效成一定范围的脱空区域,则工作十分复杂而且仍无权威的科学理论基础。为了使模型与实际工作状况更为接近,对于完全脱空和局部弱支撑的界限,可以设定一个脱空临界值(文中选用了,脱空区弹簧失效,而软化区域内弹簧刚度按的原则对其进行线性插值。

1.2.2 模型构成与建立

(1)路面板模型

采用SOLID45单元,平面尺寸为5 m×4 m,厚度取0.2 m,弹性模量E=30 GPa,泊松比u=0.15,对板体采用0.2 m×0.2 m的尺寸进行单元划分。

(2)支承模型

采用COMBIN14弹簧单元,路面板板底所有单元节点处接长度为3 m、初始刚度为100 MPa/m的弹簧单元模拟密布弹簧地基;板体四边单元节点处接10 mm、刚度为300 MPa/m的水平弹簧单元模拟接缝传荷。

(3)荷载模型

于板边中部临界荷位处施加0.2 m×0.2 m的矩形面荷载,每侧的矩形面荷载中心间隔0.34 m,0.7MPa均布轮压,轴长1.8 m;施加竖向Y轴的重力加速的g=9.8 m/s。

(4)脱空演化模型

由于本模型对板体进行了0.2 m×0.2 m的网格划分,并在板体底面的网格节点上接竖向弹簧单元以模拟地基模型,所以在脱空演化过程,每次脱空的过渡推进均以0.2 m为一次增量进行扩散,分别对脱空区、脱空区边界、软化区、软化区边界所包含的弹簧单元刚度进行处理。地基脱空变化的具体规律现今仍在探索当中,本脱空模型是一个较理想的演化过程,在实际工程分析或设计计算中,根据不同情况,需对模型命令及相关参数进行修改,进行相应的网格划分并变换相匹配的脱空演化过程,流程控制简单,具有灵活的适用性。

如图2所示,以脱空中心扩散的半圆区域内,弹簧单元刚度值化为0;脱空区边界与正常工作0.2 m间的环状区域为地基软化区,脱空边界处弹簧刚度为,软化区域及边界处弹簧刚度为;以0.2 m环状区域为一次扩散面积增量。

2 模型的分析求解与验算

2.1 威斯特卡德解与相似模型解的比较验算

威斯特卡德理论解是计算水泥混凝土路面板最大拉应力的经典公式求解方法,板体的最大拉应力可根据荷载作用的3个不同位置通过以下公式进行求解[11,12]:

(1)荷载作用板中时:

(2)荷载作用板边时:

(3)荷载作用板角时:

式中:W为车轮荷载;h为板的厚度;a为车轮荷载的接地半径;l为路面板的相对刚度半径;b为断面阻力半径,可通过(1.6a2+h2)1/2-0.675h求出。

本文模型临界荷载作用位置在板边中部纵向边缘处,将相关参数代入式(2)进行计算,可求出板体最大拉应力约为1.08 MPa。

威斯特卡德的解的前提是板边不脱空,而且板边不考虑传荷,为了使模型计算结果具有更好的可比性,在初始模型中的板边周围先不设置水平向弹簧,建模求解后得,最大层底拉应力值为1.06 MPa。

比较可得,两者误差只有1.85%,在允许误差5%以内,且模型的计算值低于解析值,是偏于安全的。由此验证了模型是得到理论上的支持的。

这时再对板边设置了水平弹簧的初始模型进行受力求解计算,最大层底拉应力为1.04 MPa,应力水平是有所改善的。给出初始模型的竖向弯沉及板底应力分布云图(见图3),可以清楚地观察到,最大弯沉及最大拉应力均出现在临界荷位中心区域附近,与实际结果相符合;取交通等级为重时,混凝土板体的弯拉强度标准值为5 MPa,在设计安全范围内。

2.2 改变主要影响参数的模型对比验证

从相关参考书[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]以及文献[13,14]中知道,在相同参数条件下,改变板的厚度对层底拉应力的影响十分明显,所以只改变板厚为h=26 cm,其他参数不变的情况下,建立模型进行计算并进行分析对比。与20 cm初始模型进行对比,最大竖向弯沉值和最大层底拉应力值都出现了不同程度的下降:

如表1所示,其中竖向弯沉值减小了13%,最大层底拉应力更是大幅度下降了31.25%,与已有研究结果比较吻合,从而也验证了模型的可用性。

3 脱空演化模型分析

3.1 板边中部脱空模型计算与分析

以临界荷位作用的纵缝边缘中部节点为脱空中心,首先令脱空中心对应的弹簧失效,离失效弹簧单元0.2 m环状区域边界上的弹簧单元刚度变为,处于临界失效状态,但仍视为能继续工作;距离临界弹簧单元边界半径为0.2 m环状区域内弹簧刚度为,其后面部分弹簧刚度为原始刚度不变。然后根据上文描述过的脱空演化模型,逐步扩大脱空面积,并对软化区弹簧按线性插值进行刚度值的赋予,研究板体弯沉及拉应力的变化情况。

根据模型分析的数据,绘制出脱空半径与板体脱空分析值变化的关系图(如图4所示),从图中分析可知,随着脱空面积的逐步扩大,板体的最大弯沉和最大层底拉应力均显著增加,当脱空半径扩大到0.6 m时,最大层底拉应力的增长速度会逐步放慢,曲线将趋于平缓。

3.2 板角脱空模型计算与分析

将车轮荷载作用部位移至板角临界荷位处,以板角为脱空区域的中心点通过1/4圆的形式扩散,脱空区与正常工作区的0.2 m圆环区域内为软化区,然后依次以0.2 m为脱空半径增量进行脱空范围扩大。板角脱空后荷载应力的分布非常复杂,板内最大拉应力随脱空圆半径的增大而增大,最大拉应力点的位置也随脱空圆半径的变化而变化[15]。

将模型分析的数据绘制成图5,当荷载作用在板角处时,随着板角脱空区域的出现并逐步扩大,板体弯沉和板内的应力的变化十分显著,增幅明显,与板边脱空情况不同的是,因为只有单侧支承,板角脱空时随着脱空区域面积的扩大,板体的变形和受力对脱空的反应更加敏感,从图中可看出,脱空半径达到0.6 m后,最大拉应力的增长水平与脱空半径的增长基本呈现线性关系。

4 结论

通过上述改进的3维实体模型以及脱空演化模型的计算和分析,得到以下几点得结论:

(1)改进后的单板模型体现接缝的剪切传荷能力,更好地消除了水平方向上的不合理误差,对板体的工作性能起到一定的良性作用,更接近于实际工作状况。

(2)板边脱空时,随着脱空面积的扩大,弯沉及拉应力随之增加,从开始脱空到脱空半径达0.6m区间内,最大拉应力的增长水平逐渐加快,0.6 m后增长放慢,曲线开始趋于平缓。理论上当脱空区域达到一个较大的面积时,板体在较高水平应力的频繁作用下产生疲劳损坏。

钢筋混凝土路面板 篇11

[关键词] 面板堆石坝 料场 开采 规划

1　工程概况

巴贡电站工程位于马来西亚沙捞越（Sarawak）州的Balui河上，在　Belaga　镇上游37公里处。该枢纽工程由混凝土面板堆石坝、引水发电系统和溢洪道组成。大坝最大坝高203.5m，是目前在建的同类型的世界第二高面板堆石坝；坝顶轴线长750m，坝顶高程236.5m，上游边坡坡比为V：　H=1：1.4，下游边坡坡比V：H=1：1.3；总填筑方量1673万m3；是世界知名的高面板堆石坝，库容440亿m3，居世界第一。巴贡电站是目前东南亚最大的水电站。

施工区山高坡陡，河道狭窄，河谷成“V”型。大坝两岸边坡坡度为20～60℃，高约300余米。

施工区岩层由砂岩、页岩和泥岩互层等组成，杂砂岩占70%左右，页岩和泥岩约占30%。微风化砂岩抗压强度约100-150　Mpa，弱风化砂岩抗压强度约50-100　Mpa；微风化页岩/泥岩抗压强度约100-150　Mpa，弱风化页岩/泥岩抗压强度约50-100　Mpa。

2　料场规划

料场是混凝土面板堆石坝的“粮仓”，料场规划的好坏直接影响其整个工程的经济性与合理性。料场规划有很多边界条件，但最主要的还是挖填平衡后的料场需求量和料场的位置，位置包括料源的质量、数量、运距等。

巴贡工程地处赤道线，属于热带雨林气候，植被茂密，覆盖层厚。料场规划在注意了结构物开挖料的利用和对W14、W9　、W11、W17几个料场的边界条件分析后，最终设计选在运距最短、质量较好、剥采比较大的W9料场。同时由于巴贡工程是EPC总承包合同，主承包商为了经济性考虑，在规划之初只考虑了唯一的W9作为主料场，对备用料场未给分包商明确的指示，笔者认为是大坝填筑的一个重大风险，本文不再赘述。

3 W9料场

钢筋混凝土路面板 篇12

关键词：水泥混凝土面板,脱空,机理,检测方法

旧水泥混凝土路面板底脱空会引起混凝土板在低应力状态下的快速损坏,是引起刚性路面板断裂与板损坏的一个重要因素。对于水泥混凝土路面养护和延长混凝土路面使用寿命而言,及早检测、判定板底脱空显得尤为重要。但由于混凝土板底脱空的隐蔽性和不确定性,对混凝土板底脱空区域进行有效检测和评价具有较大的技术难度。

1 板底脱空的成因

大量研究表明,水泥混凝土路面板底脱空产生于3个阶段:第一阶段为荷载应力和温度翘曲应力引起的板边角处的塑性累计变形,也是脱空形成的初始阶段。当重车荷载作用于水泥混凝土路面上时,水泥混凝土面板将会产生一定量的弯沉变形,从而使路基和基层产生变形。混凝土面板的变形可以在荷载驶离后恢复,但在路基和基层则会残留部分不可恢复的塑性变形。虽然每次荷载作用后的塑性变形量极其微小,但经过千万次荷载作用后的累积塑性变形量就较大了。荷载作用于路面板上不同部位时,所产生的弯沉量是不同的,板角隅处大于板边缘处,而板中部的弯沉量最小[1,2]。因此累积塑性变形量也表现为板角隅下最大,板边缘下次之,板中下部最小。同时水泥混凝土板还受温度翘曲应力的影响,与荷载应力同理,形成的累积塑性变形量也表现为板角隅下最大,板边缘下次之,板中下部最小。工程实践也表明:水泥混凝土路面板的板角和板边是最有可能存在脱空的位置。

第二阶段为接缝聊损坏,雨水下渗,板间唧浆,也是脱空形成的发展阶段。水泥混凝土路面存在接缝和自由边缘,由于接缝料损坏,降雨时地面水将沿接缝下渗路基,若路基排水不良则下渗水不能及时排走,而使路基长期处于浸润状态,引起基层材料产生液化。此时,在行车的重复作用下,由于接缝处的传荷能力差,导致板块上下运动而产生抽吸作用,使路面下稀释的泥浆或细料从接缝或裂缝处挤出,形成唧浆现象。接缝填料失效、基层材料不耐冲刷、接缝传荷能力差和重载车辆反复作用是引起唧泥的四个关键因素。

第三阶段是脱空的形成阶段。唧泥使细粒土被带出,一方面使面板边缘部分失去支撑,另一方面随着唧浆的发展,周而复始,唧浆加剧了板底的脱空。

以上是水泥混凝土路面板边角脱空的形成原因。还有的水泥混凝土路面板中也发生脱空现象,典型的例子为:板下基层或土基的压实度不均匀,导致板下脱空;桥梁搭板处混凝土板底的脱空,往往是由台背回填压实度不够及不均匀沉降引起的;市政路面可能在水泥混凝土路面板下出现管网水流冲刷,掏空水泥混凝土路面板,形成脱空;山区公路,水泥混凝土路面板底还会产生溶洞脱空,以及泉水掏空混凝土板的脱空现象等。

2 板底脱空的危害

当水泥混凝土路面板下存在脱空状况时,此时路面板的工作状态近似于悬臂梁,在荷载作用下,板角或板边因此产生过量的应力和弯沉。在重复荷载作用下,很容易导致路面板的横向疲劳开裂。水泥混凝土路面在使用期间出现的多种病害如裂缝、破碎板等几乎都与板底脱空有关;而一些即使当时看来既没有破碎又没有裂缝的板块,其板底仍可能存在脱空。砼路面脱空这种病害较隐蔽,但危害性却非常大[3]。因此,采用一定的方法检测路面板下基础脱空与否及程度大小,对于采取防预或矫正性的修复措施,预防和阻止路面板发生结构性破坏是极为重要的。

3 板底脱空的检评方法

水泥混凝土路面的板底脱空一般采用无损检测和破损检测相结合的方式进行,无损检测一般采用长杆贝克曼弯沉仪、落锤式弯沉仪、探地雷达等仪器,测定试验荷载作用下的挠度曲线,评定接荷传动能力,判断板底脱空情况。破损试验为钻取芯样,观察板底脱空情况,但这种检测由于对路面破损较大,已较少使用,只作为无损检测的验证手段。

3.1 基于外观经验的脱空判定方法

当没有专门的仪器设备对水泥混凝土面板进行脱空检测与评定时,一般根据经验对脱空位置和程度的大致情况进行定性的判断,在使用专门设备进行脱空定量判断以指导板底灌浆时,也可依据经验方法对脱空位置进行定位。

通过外观经验法对混凝土板边角脱空的必要条件为3个:1)板角相邻两条缝的填缝材料产生严重剥落破坏;2)板的接缝和裂缝产生了唧泥沉淀物;3)当载重车通过板时,混凝土板发生垂直位移和板块翘动,有时伴有“咚咚”响的脱空声音。

板底脱空病害程度分为轻微和严重,可以通过外观经验法判断混凝土板边角脱空程度:1)当车辆驶过时,有水从板缝和边缘唧出,或者在板接(裂)缝或边缘的临近表面残留有少量唧出的沉淀物,则为轻微脱空;在板接(裂)缝或边缘的临近表面残留有大量唧出的沉淀物,车辆驶过时,板有明显的颤动和脱空感,则为严重脱空。2)相邻板块出现错台5 mm以上时,位置较低板一般有脱空存在,且为严重脱空。3)人工使用大锤敲击板块时有脱空的回响声,则为严重脱空。

通过外观经验法也可以对板底脱空位置进行初步定位判定:1)如出现唧浆、错台等现象,则脱空位置一般位于板边角;2)如果人工使用大锤敲击板块时有脱空的回响声,则回声处为脱空位置,以此来判断板中脱空。

以上这些方法虽然简单,但只能判别出一些脱空比较明显的板块,对脱空不太明显的板块难以准确判断,不足以满足实际工程的需要。

3.2 基于贝克曼梁弯沉仪的脱空检测法

20世纪,国内外检评板底脱空大量采用5.4 m的长杆贝克曼梁弯沉仪,荷载为BZZ-100标准汽车荷载,弯沉仪测点与支点应放在交叉板块上,测试弯沉和相邻板间的弯沉差,一般根据这两个技术参数来判断板底脱空。

一是板的弯沉。在《美国路面修复手册》中规定,凡弯沉值超过0.635 mm的,应确定为板底脱空。根据我国公路修建状况,考虑我国公路交通组成中超重载现象普遍,而且弯沉检测中我国采用100 kN为标准荷载,没有采用80 kN为标准荷载。因此专家们推荐凡弯沉超过0.2 mm的,应确定为板块脱空。

二是相邻板间的弯沉差。如果板的接缝两侧弯沉差大于0.06 mm ,则确定为板块间传荷能力不足,可能是传力杆的问题,也可能是板块脱空初始阶段,但随着使用寿命的延长,传荷能力不足会发展为唧浆和脱空。因此当板的接缝两侧弯沉差大于0.06 mm,就需要进行养护。

3.3 基于落锤式弯沉仪(FWD)的脱空检测法

目前国际上普遍采用落锤式弯沉仪(Falling Weight Deflector,以下简称FWD)进行路面行为评价,取得了很好的效果。FWD采用计算机自动采集数据,具有速度快、精度高的特点,特别适合于大规模水泥混凝土路面面板脱空测试[4]。FWD法可以模拟实际行车荷载对路面某一点的瞬间作用,能够测得该点的弯沉盆数据,基本反映了行车荷载作用下路面的受力状态。现行的FWD脱空检测法主要包括截距法和夹角法。

1)FWD截距法:

截距法被认为是目前一种比较理想的脱空检测方法。它利用FWD对水泥混凝土路面施加分级荷载,一般分级荷载设定为3级,然后利用每一级位下的荷载与相应的弯沉画出荷载-弯沉图。利用回归分析做出荷载弯沉的线性回归曲线,通过回归曲线的截距来判断脱空情况。如果混凝土板下不存在脱空区域或支撑情况较好,回归直线将穿过坐标原点,或距离原点50 μm以内,如果回归直线在弯沉轴的截距大于50 μm则认为混凝土板底存在脱空。

2)FWD夹角法:

根据路表荷载向下圆锥形扩散的假定,夹角法利用弯沉盆定义参数Q,以此来估计脱空的存在。首先利用FWD实测弯沉值画出弯沉盆图,然后在弯沉图上对距FWD荷载盘中心30 cm与180 cm的弯沉点进行连线,经过距FWD荷载盘中心180 cm的弯沉点作一水平线,这两条线之间的夹角被定义为Q。运用反正切公式即可算出Q,如果Q大于或等于22°,则认为板底存在脱空,否则认为板底不存在脱空。

3.4 基于探地雷达(GPR)的脱空检测法

20世纪90年代美国联邦公路局深入研究了探地雷达 (Ground Penetrating Radar ,GPR)在道路工程中的应用,在分层探测、路下空洞、道路厚度、覆盖层脱粘、桥面风化等方面获得了成功。GPR 工作时,雷达发射机产生高频(106~109 Hz或更高)电磁脉冲的发射信号,电磁波以宽带短脉冲形式透射入地下,当地下介质发生变化时,其介电常数也发生变化,从而产生较强的反射信号。这样,透射的电磁波在路面结构中继续传播,每遇到不同的结构层,就会在层间界面发生透射和反射。各层间界面的反射波即可合成为回波信号,反射回波由雷达接收天线接收后转化为数字图像信号[5]。

若遇到板底脱空时,空气的介电常数与上面的水泥混凝土路面和下面的基层(土基)明显不同,因而就在空洞上下两个表面就构成了两个反射界面:砼-空气、空气-基层,GPR确定出两条反射波的时间差即可得到空洞深度,通过连续行进检测,就可确定空洞的长度或者宽度。更深入的研究表明:不仅可以根据脱空层的反射系数强度判断脱空层的存在,而且可以根据反射系数符号的正负判断脱空层的性质,如果反射系数为负,则脱空层为充水状态;如果反射系数为正,则脱空层充空气。

路用雷达(GPR)检测速度可达80 km/h,检测效率相对比较高,但是GPR 检测结果数据记录的雷达天线发射信号与接收信号的信息需经过专门的雷达软件进行处理,才能得到路面结构层厚度及脱空结果。

4 结 论

a.接缝填料失效、基层材料不耐冲刷、接缝传荷能力差和荷载应力与温度翘曲应力反复作用是引起水泥混凝土路面板边角唧泥和脱空的4个关键成因。

b.外观经验法可以对是否脱空、脱空位置和病害程度进行定性判定;长杆贝克曼梁弯沉及弯沉差可以定量判断路面状况,但难以辨别板底脱空与传荷能力的差别; FWD 弯沉数据反演的截距法与夹角法可以定量判断路面是否脱空及脱空程度,但理论模型的合理性有待研究证明;探地雷达能通过图像信息显示板底脱空的位置,而且检测快速效率高,但难以定量判断脱空程度。

c.各种检评方法的联合使用,将成为脱空检测的发展方向:探地雷达法进行全方位脱空定性判断,外观经验法进行脱空板块的定点研判,落锤式弯沉仪法或贝克曼梁弯沉仪进行定量的脱空程度评价。

参考文献

[1]徐亚琴,徐云.水泥混凝土路面断板原因及处治措施[J].山西建筑,2005,31(5):98-99.

[2]李文华,梁济丰,张超.板底灌浆法补强脱空水泥混凝土路面的应用[J].山西建筑,2007,33(11):271-273.

[3]赵茂才.水泥砼路面板下脱空对使用寿命的影响分析[J].公路交通科技,2004,21(2):1-4.

[4]姬亦工.基于落锤式弯沉仪(FWD)动态数据的路面模量反演方法[J].土木工程学报,2002,35(3):31-36.