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水泥混凝土路面養護管理探究:水泥混凝土路面病害產生的原因及養護與管理
摘 要: 水泥混凝土是公路建設中的主要材料之一。由于它取材方便,造價相對低廉,承栽力大,性能良好,被廣泛地運用于各種路面橋梁建設中。但水泥混凝土在使用過程中也出現了不少病害,本文論述了公路路面混凝土病害問題及其養護與管理。
關鍵詞: 水泥混凝土; 病害; 養護與維修
1水泥混凝土路面的病害
水泥混凝土路面包括普通混凝土、鋼筋混凝土、連續配筋混凝土、預應力混凝土、裝配式混凝土和鋼纖維混凝土等路面。
水泥混凝土路面的使用性能在行車和自然因素作用下逐漸下降,出現各種類型的損壞,包括:接縫的破壞和混凝土板本身的破壞。接縫的破壞又包括擠碎、拱起、錯臺、唧泥。混凝土板本身的破壞主要是斷裂和裂縫。
2混凝土病害產生的內部因素
混凝土是以水泥為主要膠結材料,拌合一定比例的砂、石和水,有時還加入少量的各種添加劑,經過攪拌、注模、振搗、養護等工序后,逐漸凝固硬化而成的人工混合材料。各組成材料的成分、性質和相互比例,以及制備和硬化過程中的各種條件和環境因素,都對混凝土的力學性能有不同程度的影響。
2.1材料的組成和內部構造
從混凝土結構中切出一塊混凝土,肉眼就可以看出混凝土內部的非勻質構造,其主要組成成分有:固體顆粒、硬化的水泥砂漿、氣體和縫隙。
2.2材性的基本特點
1)復雜的微觀內應力、變形和裂縫狀態
混凝土可看做是由粗骨料和硬化水泥漿等主要材料構成的不規則的三維實體結構,且具有非勻質、非線性和不連續的性質。混凝土凝固過程中,水泥漿失水收縮變形遠大于粗骨料,此收縮變形使粗骨料受壓,砂漿受拉,以至在骨料界面產生微裂縫。
粗骨料和水泥砂漿的熱工性能(如線膨脹系數)有差別。當混凝土中水泥產生水化熱或環境溫度變化時,兩者的溫度變形差受到相互約束而形成溫度應力場。
2)變形的多元組成
混凝土在承受應力作用或環境條件改變時都將發生相應的變形。從混凝土的組成和構造特點分析,其變形值由骨料的彈性變形、水泥凝膠體的粘性流動和裂縫的形成和擴展這3部分組成。
3)應力狀態和途徑對力學性能的巨大影響
由于混凝土抗拉抗壓強度力學性能有巨大差別,使得混凝土在不同應力狀態下的多軸強度、變形和破壞形態等有很大的變化范圍;荷載的重復加卸和反復作用下,混凝土將產生程度不等的變形滯后、剛度退化和殘余變形等現象。
4)時間和環境條件的巨大影響
試驗表明,水泥顆粒的水化作用由表及里逐漸深入,至齡期20年后仍未終止。但,混凝土在應力的持續作用下,因水泥凝膠體的粘性流動和內部微裂縫的開展而產生的徐變與時俱增,使混凝土材料和構件的變形加大,長期強度降低。
混凝土的這些材性特點,決定了其力學性能的復雜、多變和離散,還由于混凝土原材料的性質和組成的差別很大,從微觀的定量分析來解決混凝土的性能問題,得到而實用的結果是十分困難的。
3混凝土病害的外部因素
3.1因沉降引起的裂縫
我們經常在路面上看到一些塊狀的裂縫,這些裂縫表現的特點是中間寬(寬度范圍lmm-5mm),兩端窄,垂直于混凝土表面,多發性的出現在鋼筋混凝土的下部。因沉降而引起的裂縫往往會延伸到內部的鋼筋處,長期暴露鋼筋,會導致鋼筋的過快銹蝕。減弱支撐力。引起這種裂縫的原因很多,通常為混凝土用水量大,或者使用質量不過關的摻合劑和泵送劑,混凝土凝固時間過長等等。
3.2荷載重復加卸作用
所有路面工程的混凝土,在使用期間都承受各種荷載隨機地或有規律的多次重復加卸作用,結構中混凝土必有相應的應力重復作用。這種受力狀態顯然不同于前述的標準試件一次單調加載、直至破壞的試驗狀況。
3.3齡期
水泥顆粒的水化作用從表層逐漸深入內部,是一個長達數十年的緩慢過程。所以,隨著混凝土齡期的增長,水泥的水化作用日漸充分,混凝土的成熟度不斷提高,其強度和彈性模量極限增長。
3.4收縮
經過調制和攪拌成的流態混凝土,以及濕養護期的成形混凝土,因飽含水分而體積基本不變。以后混凝土在空氣中逐漸硬化,水分散發,體積發生收縮。混凝土的收縮應變值超過其軸心受拉峰值應變的3-5倍,成為其內部微裂縫和外表宏觀裂縫發展的主要原因。
3.5徐變
混凝土在應力作用下產生的變形,除了齡期時施加應力后即時的起始應變外,還在應力的持續作用下不斷增大應變,稱之為徐變。混凝土的徐變隨時間而增大,但增長率漸減,3-6年后變化已不大,最終的收斂值稱為極限徐變。
以上影響混凝土病害的因素,有些是材料本身的問題,有些是結構問題,還有些是氣候問題,根據不同的因素,有選擇性的加以養護和維修,以延長路面的使用壽命。
4水泥混凝土路面的質量控制,養護與維修
4.1施工工藝不當引起的病害及控制措施
混合料計量不、級配不嚴格、拌和不均勻。預留構件、預埋鋼筋變位,鋼筋混凝土保護層偏差較大。墊塊的選擇、布置、固定不合理。 4.2養生方法不當。不重視養生;選用養生液不合格。
4.3人的管理
生產過程中各工序和主要崗位(含管理人員)必須由有經驗的人員或經過培訓取得上崗資格的人員操作或管理。要有明確、嚴格的崗位責任制。要有嚴格的獎懲措施。要經常對全體員工進行產品質量重要性的教育。特別是各級領導者必須牢固樹立質量是企業生命的思想。
4.4施工機械管理
先進、良好的機械設備是保障質量、提高效率、加快進度與改善勞動條件的基礎。機械管理主要是讓各種路面施工機械處于良好狀態、充分發揮其應有的作用。拌和廠和工地應有一個精干的機械維修小組并配備足夠、適用的機具和易損零配件。一旦發生故障就能很快排除或修復。各類操作機手應持證上崗,嚴格按操作規程運行。漏油的機械、車輛不應上路,以避免給路面造成污染和損壞。
4.5施工監控
為確保瀝青混凝土路面各層的施工鋪筑質量和整體強度指標,從路面各結構層表面彎沉出發,反算各結構層材料回彈模量指標,驗證路面結構設計時的參數取值。作者參考相關文獻資料提出綜合模量指標,對已鋪筑結構層及下部結構的整體質量實施有效地監控。路面竣工彎沉是反映了路面結構的整體強度和剛度特性,在荷載作用下,它源于路面各結構層次產生形變的總和。用表面回彈彎沉監控路面施工質量即計算制定路面各結構層表面的回彈彎沉值,然后用相應各表面實測彎沉值與之比較可知質量是否滿足要求。道路基層在不同應力水平作用下,表現出不同的剛度,這與路面基層及以下結構層的受力響應是分不開的。采用綜合模量指標,結合路面體內部的受力狀態和材料模量參數,反映結構層組合受力后產生的形變響應,對路面結構組合剛度質量做一個良好的衡量。
4.6水泥混凝土路面的養護與維修
1)填縫料的填補
填縫料常因高溫被擠出而失落,日久老化而失去彈性,因此,一般在冬季縫隙增寬時填補或更新填縫料,使縫隙填料保持飽滿不滲水,避免雜屑物等不可壓縮的材料混入。
2)裂縫的修補
對較小裂縫,應及時將裂縫內的塵土清除干凈,再灌滿瀝青砂或瀝青瑪蹄脂封封;或用環氧樹脂膠結。裂縫的修補工作宜在秋末冬初縫隙較寬時進行。
3)碎裂、剝落、局部磨損和坑洞的修補
一般采用環氧樹脂砼修補。施工程序為:鑿除松動部分,清除坑內塵土、雜物,清洗干凈、晾干,再刷上環氧樹脂膠,把配合好的樹脂砼補平、拍實,3分鐘后即可開放交通。
4)罩面
對于砼路面出現局部龜裂、剝落、磨光和大面積磨損可采用瀝青砼罩面和水泥砼罩面法。瀝青砼罩面法程序為:在舊砼路面上灑一層瀝青粘層油,在上面根據不同厚度攤補一層瀝青砼。水泥砼罩面程序為:在新舊砼結合面上必須鑿毛,用壓縮空氣吹除砼碎碴,再涂刷粘劑,爾后澆筑砼。當采用環氧樹脂砂漿作表面處治時,其配合比一般為環氧樹脂∶骨料(1∶4-1∶10)。
水泥混凝土路面養護管理探究:水泥混凝土路面的養護管理
摘要:水泥混凝土路面是采用水泥混凝土作為面層材料的一種路面,這種路面具有剛度大,強度高,穩定性、耐久性好,日常養護工作量小,且澆筑完后路面色澤鮮明,能見度好,利于夜間行車。本文探討了水泥混凝土路面的養護措施。
關鍵詞:混凝土路面 養護
隨著水泥混凝土路面修建技術的提高,修建規模的擴大,水泥混凝土路面所面臨的挑戰也是相當嚴峻的,裂縫、斷板、變形、錯臺等病害的出現,對混凝土路面的施工與養護提出了更高的要求。本文根據多年的混凝土路面養護中所遇到的問題及解決辦法,總結一些養護的經驗,供同行參與。
1、早期養護
為防止混凝土中水分蒸發過速而產生縮裂,并保障水泥水化過程的順利進行,混凝土應及時養生。一般用下列兩種養生方法:(1)潮濕養生,混凝土抹面2h后,當表面已有相當硬度,用手指輕壓不現痕跡時即可開始養生。一般采用濕麻袋或草墊,或者20~30mm厚的濕砂覆蓋于混凝土表面。每天均勻灑水數次,使其保持潮濕狀態,至少延續14小時。(2)塑料薄膜或養護劑養生,當混凝土表面不見污水,用手指按壓,無痕跡時,即均勻噴灑塑料溶液,形成不透水的薄膜粘附表表面,從而阻止混凝土中水份的蒸發,保障混凝土的水化作用。
2、運營期養護
混凝土路面交付使用后,應進行多方位的養護,具體措施有:(1)對排水系統中發現的問題及時處理,避免造成較大的病害。(2)對水泥混凝土路面裂縫的處理,應根據其損壞程度不同分別對待。處理裂縫的方法分為裂縫修補、局部修補、整塊板更換三種。
2.1 裂縫修補方法
水泥混凝土路面裂縫情況比較復雜,修補時要根據具體的情況采取相應的措施,水泥混凝土路面裂縫常用的修補方法有:壓注灌漿法、擴縫灌漿法、直接灌漿法和條帶罩面法、全深度補塊法等。
(1)直接灌漿法
直接灌漿法適用于施工中產生的非擴展性的混凝土收縮裂縫。在未通車前,一旦發現水泥混凝土板出現裂縫,可用聚硫樹脂材料等直接灌注。修補工藝如下:a、先漿縫內泥土、雜質清除干凈,隨后用鋼絲刷漿縫口刷一遍,并用吸塵器將浮土吸掉,確保縫內無水、干燥。b、縫內及路面先鋪一層聚氨脂底膠層,厚度為0.3±O.lmm。底膠用量為O.15kg/m2,底膠鋪設采用涂刷方法。c、準備好灌漿材料。d、漿灌漿材料灌入縫內,固化后達到通車強度,即可放行。
(2)壓注灌漿法
1)噴嘴灌入法
對寬度在0.5以下的非擴展表面裂縫,可采取壓注灌漿法。
適用于通車路段冬季修補裂縫。修補工藝如下:a、清縫:采用壓縮空氣配特制噴嘴(鴨嘴形為好),配細鉛絲小鉤掏除縫隙中的泥土等雜物。b、埋設灌漿嘴封閉裂縫:灌漿嘴一般約30cm設一個,用按1:2配比的松香和石蠟加熱熔化粘住裂縫,再用膠布將縫口貼好,并涂上松香和石蠟。c、配灌縫材料:根據縫口寬窄及要求開放通車時聞選用適宜的灌漿材料及配合比混合調勻倒于小鋁鍋中。d、灌漿:將配制的灌漿材料倒入有機玻璃管注射器或其他特制的灌漿器中,一般宜在30-40min以內用壓力漿灌縫材料由各灌漿嘴中灌入縫中,至灌滿將要頂動上面的膠布為止。其上宜加一層水泥漿或砂漿抹面并噴養護劑,使表面顏色一致。e:加熱增強:一般宜用紅外線燈或裝有60~100W燈泡的長條形類罩,在已灌縫上加溫,溫度控制在50~60℃,加熱l-2h,即可開放通車。
2)注射器注射法
此方法適用于通車時間短,裂縫雜物少、較清潔、干燥裂縫寬度在3mm左右的路面裂縫修補。修補工藝如下:a、清縫:采用空氣壓縮機配特制噴嘴吹干凈縫隙,并配細鉛絲小鉤子充分掏盡縫隙中的泥土等雜物。b、配灌縫材料:將小包裝主劑與固化劑按2:1比例摻配。一般小包裝為1Kg混事劑分A桶主劑0.67kg和B桶固化劑0.33kg二個桶裝,操作時只需將固化劑直接倒入主劑中,拌和至顏色均勻即可。c、注射器注射:使用50ml醫用注射器抽入混合劑,對準插入縫隙注射(可不使用針頭),由中線向兩邊逐點注射至縫隙填滿。整個縫隙注射完成后,撒少許干水泥拌砂混合料覆蓋,3h后即可開放通車。該操作應在配料開始90min內完成,否則材料將凝固無法使用。
(3)擴縫灌注法:對于裂縫寬度小于3mm的輕微裂縫,可采取擴縫灌注法,修補工藝如下:a、先順著裂縫用沖擊電鉆將縫口擴寬成1.5-2.Ocm的溝槽,槽深度根據裂縫濃度確定,較大深度不得超過2/3板厚。b、用壓縮空氣吹凈灰塵,清除混凝土碎屑,填入粒徑為0.3-0.6的清潔的小石屑(含泥量
(4)條帶罩面法:對于貫徹水泥混凝土全板厚寬度在3~15mm范圍內的中等裂縫,可采取條帶罩面法進行修補。
a、首先順裂縫兩側各約l5cm,且平行于裂縫切7~lOcm深兩條橫縫。b、在兩橫縫內側用風鎬或液壓鎬鑿除7~lOcm深混凝土。c、沿裂縫兩側l0cm,每隔50cm鉆一對鈀釘孔的直徑略大于鈀釘的直徑2~4mm。并在二反釘孔之間打一對與把釘直徑相一致的把釘槽。d、用ф16螺紋筋制做長20cm、彎鉤長7cm的鈀釘。螺紋鋼筋使用前應除銹。e、將孔槽內填滿快硬砂漿,安裝鈀釘。f、人工將切割的縫內壁鑿毛,以增強新老混凝土的粘結力,人工去除已破裂尚未掉下的表面裸石。g、在修補面上先刷一層同混凝土配比的修補或環氧水泥砂漿,然后澆注快硬混凝土。h、噴灑養生劑養生。為防止修補混凝土中的水分沿相鄰老混凝土孔中失去,養護劑的噴灑面應延伸到相鄰老混凝土內20cm以上。i、用切縫機加深裂縫。j、灌填縫料。
(5)全深度補塊法:對于裂縫寬度大于15imm,錯臺大于12mm的嚴重裂縫可采用全深度補塊法。全深度水泥混凝土補塊可以恢復裂縫傳遞板塊之間荷載的能力,并可較大限度地減少垂直變形。一般來講,處于動態中的正在張開的和正在發生彎沉的中度和重度損壞的裂縫,需做全深度補塊,以建立一條能提供適當荷載傳遞的工作縫。沒有裂開或僅顯現出細小裂縫的輕度破壞,一般不要進行全深度修補。
2.2 局部修補
板面局部斷裂損壞,進行小塊修復時,應視板面斷裂損壞程度不同分三種方式修補:①對于輕微斷裂,裂縫有輕微剝落的,先畫線放樣,按畫線范圍開鑿成深約5~7cm的長方形凹槽,刷洗干凈后,用快凝小石子混凝土填補。②對于輕微斷裂,裂縫較寬且有輕微剝落的斷板,應按裂縫兩側至少各20cm的寬度放樣,按畫線范圍開鑿成深至板厚一半的凹槽,此凹槽底部裂縫的兩側用沖擊鉆沿與中線平行方向,間距30~40cm打眼貫通至板厚達基層表面,然后再清干凈凹槽和孔眼,在孔眼安設II形鋼筋,沖擊鉆鉆頭采用ф30規格,II形鋼筋采用ф22螺紋鋼筋制作,安設鋼筋完成后,用高標號砂漿填塞孔眼至密實,用與原路面相同標號的快凝混凝土澆筑至路面齊平。③較為徹底的辦法是將凹槽鑿至貫通板厚,在凹槽邊緣兩側板厚中央打洞:深l0cm,直徑4cm,水平間距30-40cm。每個洞應先將其周圍潤濕,插入一根直徑18~20mm,長約20mm鋼筋,然后用快凝砂漿填寒搗實,待砂漿硬后澆筑快凝混凝土夯搗實齊平路面即可。
2.3 整塊板更換
對于嚴重斷裂,裂縫處有嚴重剝落,板被分割成3塊以上,有錯臺或裂塊已開始活動的斷板,應采用整塊板更換的措施。
由于基層強度不足或滲水軟化,以及路基不均勻沉降,造成混凝土板斷裂成破碎板或嚴重錯臺時,應將整塊板鑿除,在處治好基層以及路基后,重新澆筑新的混凝土,或采用混凝土預制塊或條塊石換補。對于路基穩定性差,沉降沒有結束的段落,建議采用預制換補斷板。對基層也要求采用水泥穩定地構層。修補塊的縫隙宜用水泥砂漿或瀝青橡膠填滿,以防滲水破壞。
采用重新澆筑新的混凝土板時,若采用常規材料修復或更換,則養護期長,影響交通,建議采用快凝材料。
3、結語
混凝土路面的養護是一個看似簡單卻十分復雜的技術工作,應當不斷探索,追求更先進、科技含量更高的養護措施。
水泥混凝土路面養護管理探究:水泥混凝土路面的養護與管理
摘要:隨著水泥混凝土路面修筑技術的日臻完善,水泥混凝土路面發展的速度較快。然而隨著水泥路面的迅速增長,水泥路面的許多病害也逐漸體現出來。為了及時處治水泥混凝土路面發生的病害,修復已損壞的路面,延長路面使用壽命,以保障車輛行駛安全、特別是對于高等級公路選用何種類型的路面存在著許多不容忽視的因素,水泥混凝土這種水硬性材料對設計強度不足?超載很敏感或者由于施工方面的原因而達不到設計的要求,一旦出現上述情況,破壞就會迅速發展,現均對水泥混凝土路面常見病害和對策進行了系統研究。
關鍵詞:水泥 混凝土 路面 養護
1、引言
水泥混凝土路面作為高級路面的重要型式之一,愈來愈得到廣泛的應用。水泥混凝土路面是一種剛度大、擴散能力強、穩定性好的路面結構。它具有強度高、經久耐用、養護費用低等優點。隨著修筑里程的增長,實踐經驗的積累,科學研究的深入,水泥混凝土路的修筑技術逐步改進,質量不斷提高。加之水泥混凝土路面的適應性及抗災能力強,能較好的滿足現代化交通的要求。然而,就全國水泥混凝土路面使用狀況而言,仍存在許多問題。如原有設計理論的不完善、施工經驗的不足及養護的不重視,使許多水泥混凝土路面或出現了結構性的損壞,或表現為功能性的缺陷,出現了早期病害等問題,嚴重影響公路使用質量。
2.水泥混凝土路面的養護
2.1主要內容:
2.1.1為了維護路面的使用功能、保持路容路貌整潔、保持沿線環境、保障車輛安全、行車道與硬路肩上的泥土和雜物,應經常予以清掃。
2.1.2水泥混凝土路面各種接縫的填縫料出現缺損或溢出,應及時填補或清除,并應防止泥土?砂石及其他雜物擠壓進入接縫內,影響混凝土面板的正常伸縮。
2.1.3路基路面(包括路肩?中央分隔帶)排水設施,應經常檢查和疏通?
2.1.4路面各種標線?導向箭頭及文字標記,應及時清洗和恢復,經常保持各種標 線?標記完整無缺,清晰醒目?輔助和加強標線作用的突起路標,應無損壞、松動或缺失,并保持其反射性能。
2.1.5路肩外和中央分隔帶內種植的喬木?綠籬和花草,應及時澆灌?剪修,以保持路容整齊?美觀?如有空缺或老化,應適時補植或更新,對病蟲害,應及時防治。對影響視距和路面穩定的綠化栽植,予以處理。
2.1.6對路面?路肩和路緣石等的局部損壞,應查清原因,采取合適的材料和相應的措施進行修復?以保持路面具備各級公路所要求的使用狀態和服務水平。
2.1.7對路面的較大損壞,應按養護規范對路面檢查評定結果確定的養護對策,安排大?中修或專項工程,進行維修和整治?局部路段路面損壞嚴重的,應予以翻修,以達到設計標準;整個路段路面平整度、抗滑能力不足的,可采取罩面,以恢復其表面功能;整個路段路面接縫填縫料失效的,應予以更換。
2.1.8對承載能力不足或不適應交通發展要求的路面,可根據不同情況進行加鋪?加寬,以提高承載能力和通行能力?
2.2待解決的問題:
2.2.1.材料不精良
合理地選擇原材料,嚴格控制材料質量是實現品質水泥混凝土路面設計和使用要求的前提,科學、地進行混凝土配合比設計,生產穩定、均勻的混凝土是保障水泥混凝土路面質量的關鍵;推廣使用機械施工方式是解決好水泥混凝土路面面板質量的有利措施。
2.2.2.路基和基層支撐欠穩固
水泥混凝土路面基層要達到支撐穩固的要求,必須解決基層耐沖刷和彎沉均勻性問題,即要選用適合本地區氣候特點和交通量要求的基層材料類型,合理地設計性能優良且適宜攤鋪的集料級配;
2.2.3. 接縫密封不好
接縫的清洗和表面處理要做好。接縫壁上粘附水泥漿、有灰塵或潮濕,即使性能好的密封材料也難以粘結牢固。接縫壁粗糙有利于提高粘結強度。混凝土強度低時切縫,表面較光滑。
3、水泥混凝土路面的缺陷
3.1. 對各種接縫進行處理
水凝混凝土路面接縫養護質量的優劣,直接影響水凝混凝土路面的使用周期和使用功能。如接縫失養往往導致水凝混凝土板塊唧泥、脫空、賬裂、接縫剝落、錯臺等病害。水凝混凝土路面的接縫,分為縱縫和縮縫兩大類。縱縫是與路線中線平行的縫,一般分為縱向縮縫和縱向施工縫。
3.1.1對縱縫及縮縫進行重新灌縫,首先清除原有的灌縫瀝青材料,有的地方需要重新割縫,然后再進行灌縫,灌縫一定要飽滿、密實。
3.1.2 為防止硬質雜物落入接縫縫隙內,妨礙混凝土板塊伸長,避免損壞接縫,應當對接縫進行清掃。
3.1.3為防止雨水侵入縫隙內,軟化路基,導致混凝土板塊損壞,必經保持路面排水通暢,保持接縫填料完好。
3.1.4保持填縫料飽滿、密實、粘接牢固,從而保障接縫完好,表面平順、不摻水。
3.1.5對脹縫進行重新處理,剔除原有縫隙中施工時未清理干凈的剩余混凝土及不符合規定的硬木板,然后替換符合設計要求的軟木或塑料泡沫。對縫隙較窄者,要重新割縫,進行灌縫。對脹縫密度不足的部分路段,加設脹縫以滿足板的自由伸縮。
3. 2. 排水方面的原因
水凝混凝土路面若排水不好,水滲入路面基層及路基后,使路面基層及路基軟化,導致混凝土板塊下形成唧泥,產生脫空,從而造成混凝土板塊破壞。此外,水凝混凝土路面積水,還形成水膜影響行車安全,故必須對其進行妥善的日常保護,保障系統的排水功能。不少縣、鄉級公路兩側排水不暢,導致輔道以外的排水溝形同虛設,雨水、雪水無法順暢地排放到溝里,積水只能一點點浸到混凝土路面的縫隙里,潮濕的路基長期受到浸泡發生變形,甚至沉陷,從而引起路面發生斷板、破碎板、沉陷等病害。
3.2.1對路面排水設施應進行經常性的巡查和重點檢查,發現損壞及時修復,發現堵塞立即疏通,發現路段積水及時排出。
3.2.2應堅持雨前、雨中、雨后上路檢查制度。雨天重點檢查有超高路段的中央分隔帶縱向排水溝、橫向排水管、雨水井、集水井等的排水狀況。
3.2.3保持路面橫坡及路面平整度。當快車道是水泥混凝土路面,慢車道或非機動車道是瀝青路面時,應保持瀝青路面橫坡大于水凝混凝土路面橫坡。
3.2.4保持路肩橫坡大于路面橫坡,并且保持橫坡順適,土路肩應定期鏟路肩,及時修復路肩缺口。
3.2.5清除路肩雜草、污物,疏通路肩排水設施和中央分隔帶排水設施,同時定期清除雨水井、集水井的沉積物。
3.3.路面面層方面
如果路基及基層施工中未能嚴格控制標高,造成基層過程偏高。施工單位為了不返工或本來就偷工減料,造成部分混凝土面層厚度嚴重不足。
3.4.交通方面
縣、鄉級公路因其自身的特殊性,每天都有大量的超載車輛通過,使南半幅行車道出現大量破碎板與斷板,甚至沉陷。由此可見,超載車輛也是引起路面形成各種病害的一個重要原因。
4、結語
水泥混凝土路面由于具有強度高、穩定性好、使用壽命長、施工簡單等特點,在低等級公路中公路建設中應用廣泛。使用中水泥混凝土路面會產生裂縫、表面損壞、接縫損壞、變形損壞等病害,產生這些病害的主要原因是材料性能不良、施工質量控制不嚴和養護不及時。
水水泥混凝土路面養護管理探究:泥混凝土路面的施工管理與養護管理
【摘 要】本文針對水泥混凝土路面的施工管理和養護管理兩個方面,從設計指標、配合比試驗、施工質量控制和檢驗、施工過程、病害成因、養護與維修技術等方面,討論了如何對水泥混凝土路面施工質量和養護質量進行有效控制和管理。
【關鍵詞】水泥混凝土路面;施工管理;養護管理
1. 概述
(1)水泥混凝土路面是指水泥混凝土面板和基(墊)層所組成的路面亦稱剛性路面,它包括普通混凝土、鋼筋混凝土、碾壓混凝土、鋼纖維混凝土、連續配筋混凝土等。
水泥混凝土路面是一種剛性高級路面,它具有強度高、穩定性好、耐疲勞、抗沖擊、抗滑和環境適應性好等特點。因此,水泥混凝土路面在國外被廣泛應用在高等級路面。國內外對水泥混凝土路面的修筑都非常重視,使水泥混凝土路面得到了很好的發展,特別是在高等級公路重載交通路面得到了更廣泛的使用。
(2)雖然水泥混凝土路面有這些優點,我國水泥混凝土路面發展也十分迅速,但水泥混凝土路面在高速公路和一級公路中僅占25%左右,在二級以下公路所占比重較大,原因是水泥混凝土路面施工技術要求高,所以在水泥混凝土路面施工過程中的施工管理和養護管理顯得尤為重要。現從水泥混凝土路面的施工管理和養護管理這兩個方面探討如下。
2. 施工管理
2.1 設計階段。
水泥混凝土路面設計應根據公路交通量及公路的使用任務、性質,并結合當地氣候、水文、土質、材料、實踐經驗以及施工和養生條件,通過經濟比較,做出符合使用要求并與環境條件相適應的經濟合理的路面設計。設計內容包括混凝土路面結構構造與組合設計,板厚設計,板的平面尺寸設計和接縫構造設計,水泥混凝土混合料設計等。設計人員一方面要了解設計規范的精神實質,正確、靈活地運用規范條文規定,另一方面要根據當地具體情況,吸取國內外新的技術和經驗,保障并不斷提高混凝土路面的設計水平。配合比的設計:普通(水泥)混凝土的配合比,應首先因地制宜選好粗、細骨料,了解拌合水和環境對混凝土的影響。并根據混凝土強度等級、施工條件和使用環境,選好水泥品種及標號(水泥強度等級)、水灰比,輔以減水劑和摻合料。
(1)混凝土配合設計的基本要求:要滿足混凝土結構設計(及施工要求)的強度等級和混凝土配制強度;要使混凝土拌合物具有足夠的坍落度、良好的和易性(可塑性、不易產生離析);要滿足工程使用環境及氣候條件所要求的(抗滲、抗凍、耐腐蝕等)耐久性;在保障工程質量的前提下,能盡量節約水泥,合理使用材料,降低工程成本。
(2)配合比的設計方法:混凝土配合比設計,應遵照“普通混凝土配合比設計規程JGJ/T 55”中的有關條文設計。 配合比中較大水灰比、最小水泥用量對混凝土的強度性質和耐久性起了決定作用,應遵照相應的規范來選用。
2.2 施工質量控制。
水泥混凝土路面施工質量應符合設計和施工規范要求。施工前對水泥、水、粗細集料、外加劑、鋼材及接縫材料等原材料應進行嚴格檢查,施工中若材料來源或規格發生變化時,應及時進行檢查;材料的堆放和儲存必須滿足要求,對于合格的材料,可進一步設計達到要求強度的配比。施工過程中應對每一道工序進行嚴格的質量檢查和控制。
(1)土基完成后應檢查其密實度,基層完成后檢查其強度、均勻性、平整度和路拱橫坡。
(2)按規定要求驗收水泥、砂和碎石;測定砂石的含水量,以調整用水量;測定坍落度,必要時調整配合比。
(3)檢查磅的性,抽查材料配量的性。
(4)檢驗模板的位置和高程,檢查傳力桿的定位。
(5)冬期和夏季施工時,應測定混凝土拌和和攤鋪時的溫度。
(6)觀察混凝土拌和、運送、振搗、修整和接縫等工序的質量。
(7)每鋪筑400m3混凝土,同時制作兩組抗折試件,齡期分別為7天和28天,每鋪筑1000~2000m3混凝土增做一組試件,齡期為90天或更長,備作驗收或檢查后期強度時用,抗壓試件可利用抗折試驗的斷頭進行試驗,抗壓驗收數量與抗折數量相對應。試件在現場與路面相同的條件下進行濕治養生。
2.3 施工過程控制。
2.3.1 施工準備。
(1)選擇合適的混凝土拌和場地,要求運送混合料的運距最短,接近水、電源,有足夠面積的場地,以供堆放砂石材料和搭建水泥庫房等。
(2)進行原材料試驗和混凝土配合比設計。
(3)基層的檢查與整修。混凝土攤鋪前,對基層進行整修,檢測基層的寬度、路拱、標高、平整度、強度和壓實度等均須符合要求方可施工,如有不合格之處應予以整修、補強等。混凝土攤鋪前,基層表面應灑水潤濕,以免混凝土底部水分被干燥基層吸去,變得疏松以致產生細裂縫。
2.3.2 路面施工。
(1)測量放樣 根據設計圖紙放出路線中心線及路面邊線;在路線兩旁布設臨時水準點,以便施工時就近對路面進行標高復核。混凝土攤鋪過程中,要做到勤測、勤校、及時糾偏。
(2)邊模的安裝 在攤鋪混凝土前,應先安裝兩側模板,如果采用手工攤鋪,則邊模的作用僅在于支撐混凝土,可采用厚約4~8cm的木模板,在彎道和交叉口路緣處,應采用1.5~3cm厚的薄模板,以便完成弧形,條件許可時宜用鋼模,這不僅節約木材,而且保障工程質量。模板按預定位置安放在基層上,兩側用鐵釬打入基層以固定位置,模板頂面用水準儀核查其標高,不符合時予以調整,施工時必須經常校驗,嚴格控制模板標高和平面位置。支立好的模板要與基層緊貼,并且牢固,經得起振動梁的振動而不走樣,如果模板底部與基層間有空隙,應把模板墊襯起,把間隙填塞,以免混凝土振搗時漏漿。支立好模板后,應再檢查一次模板高度和板間寬度是否正確。為便于拆模,立好的模板在澆搗混凝土之前,其內側應涂隔離劑或鋪上一層農用塑料薄膜,鋪薄膜可防止漏水、漏漿,使混凝土板側更加平整美觀,無蜂窩,保障了水泥混凝土板邊和板角的強度、密實度。
(3)混凝土混合料的制備 拌制混凝土時,要掌握配合比,特別要嚴格控制用水量。每天拌制前,要根據天氣變化情況,測量砂、石材料的含水量,調整拌制時的實際用水量。每拌所用材料均應過秤。可采用兩種形式: 在工地由拌和機拌制, 在中心廠集中制備,而后用汽車運送到工地。
2.3.3 混合料運輸。
最基本的要求是:運送到攤鋪機前的拌合物必須適宜攤鋪。混凝土運輸用手推車、翻斗車或自卸汽車運送前,應清凈廂罐,曬水潤壁,排干積水。裝料時,自卸車應挪動車文,防止離析。裝載混凝土不要過滿,天熱時為防止混凝土中水分蒸發,車廂上可加蓋帳布,運輸時間通常夏季不宜超過30~40分鐘,冬季不宜超過60~90分鐘,必要時采取保溫措施。出料及鋪筑時的卸料高度不應大于1.5米,運送用的車廂必須在每天工作結束后,用水沖洗干凈。
2.4 攤鋪混凝土。
運至澆筑現場的混合料,一般直接倒向安裝好側模的路槽內,并用人工找補均勻,有明顯離析時應重新拌勻。攤鋪時應用大鐵鈀子把混合料鈀散,然后用鏟子、刮子把料鈀散、鋪平,在模板附近,需用方鏟用扣鏟法撒鋪混合料并插入搗幾次,使砂漿搗出,以免發生空洞蜂窩現象。攤鋪時的松散混凝土應略高過模板頂面設計高度的10%左右。施工間歇時間不得過長,一般不應超過1小時,因故停工在1小時以內,可將已搗實的混凝土表面用麻袋覆蓋,恢復工作時將此混凝土耙松,再繼續鋪筑;如停工1小時以上時,應作施工縫處理。施工時應搭好事先備好的活動雨棚架,如在中途遇雨時,一面停止鋪筑,設置施工縫,一面操作人員可繼續在棚下進行抹面等工作。
2.5 混凝土振搗。
對于厚度不大于22cm的混凝土板,靠邊角先用插入式振搗棒振搗,再用功率不小于2.2Kw的平板振搗器縱橫交錯振搗,且振搗時應重疊10~20cm,然后用振動梁振搗拖平,有鋼筋的部位,振搗時防止鋼筋變位。 振搗器在及時位置振搗的持續時間應以拌和物停止下沉、不再冒氣泡并泛出水泥砂漿為止,不宜過振,也不宜少振,用平板式振搗器振搗時,不宜少于30S,插入式不宜小于20S。 當混凝土板較厚時,先插入振搗,再用平板振搗,以免出現蜂窩現象。分二次攤鋪時,振搗上層混混凝土拌合物時,插入式振搗器應插入下層混凝土5cm,上層混凝土拌合物的振搗必須在下層混凝土初凝前完成,插入式振搗器的移動間距不宜大于其使用半徑的0.5倍,并應避免碰撞模板和鋼筋。 振搗時應輔以人工找平,并應及時檢查模板,如有下沉、變形或松動應及時糾正。對混凝土拌合物整平時,填補板面選用碎(礫)石較細的混凝土拌和物,嚴禁用純砂漿。設有路拱時,應使用路拱成型板整平。用振搗梁振搗時,其兩端應擱在兩側縱向模板上或擱在已澆好的水泥板上,作為控制路線標高的依據,振搗梁一般要在混凝土面上來回各振搗一次。在振搗過程中,多余的混凝土應隨著振搗梁的行走前進而刮去,低陷處應補足振實。為了使混凝土表面更加平整密實,用鐵滾筒再進一步整平,效果更好,并能起到收水抹面的效果。
2.6 接縫施工。
(1)脹縫 先澆筑脹縫一側混凝土,取走脹縫模板后,再澆另一側混凝土,鋼筋支架澆在混凝土內。壓縫板條使用前應涂廢機油或其它潤滑油,在混凝土振搗后,先抽動一下,而后最遲在終凝前將壓縫板條抽出,抽出時,用木板條壓住兩側混凝土,然后輕輕抽出壓縫板條,再用鐵模板將兩側混凝土抹平整。
(2)橫向縮縫(假縫)。
切縫法:在混凝土搗實整平后,利用振搗梁將“T”形震動刀地按縮縫位置震出一條槽,隨后將鐵制壓縫板放入,并用原漿修平槽邊。當混凝土收漿抹面后,再輕輕取出壓縫板,并立即用專用抹子修整縫源。
鋸縫法:在結硬的混凝土中用鋸縫機鋸割出要求深度的槽石。但要掌握好鋸割時間,過遲因混凝土過硬而使鋸片磨損過大且費工,過早混凝土因還未結硬,鋸割時槽口邊緣易產生剝落。
縱縫:筑做企口縫縱縫,模板內壁做成凸狀,拆模后,混凝土板側面即形成凹模。
2.7 收水抹面及表面拉毛(或刻紋)。
水泥混凝土路面收水抹面及拉毛操作的好壞,可直接影響到平整度、粗糙度和抗磨性能,混凝土終凝前必須收水抹面。 抹面前,先清邊整縫,清除粘漿,修實掉邊、缺角。 抹面一般用小型電動磨面機,先裝上圓盤進行粗光,再裝上細抹葉片精光。操作時來回抹平,操作人員來回抹面重疊一部分,初步抹面需在混凝土整平后10分鐘進行,冬季施工還應延長時間。抹面機抹平后,有時再用拖光帶橫向輕輕拖拉幾次。 抹面后,當用食指稍微加壓按下能出現2mm左右深度的凹痕時,即為拉毛時間,拉毛深度1~2mm。 拉毛時,拉紋器靠住模板,順橫坡方向進行,一次進行中,中途不得停留,這樣拉毛紋理順暢美觀且形成溝通的溝槽而利于排水。
2.8 養生。
為了防止混凝土中水分蒸發過速而產生縮裂,并保障水泥水化過程的順利進行,混凝土應及時養生。
(1)潮濕養生,混凝土抹面2h后,當表面已有相當硬度,用手指輕壓不現痕跡時即開始養生。一般采用濕麻袋或草墊,或者20~30mm厚的濕砂覆蓋于混凝土表面。每天均勻灑水數次,使其保持潮濕狀態,至少延續14天。
(2)塑料薄膜或養護劑養生,當混凝土表面不見浮水,用手指按壓無痕跡時,即均勻噴灑塑料溶液,形成不透水的薄膜粘附于表面,從而阻止混凝土中水分的蒸發,保障混凝土的水化作用。
混凝土強度必須達到設計強度的90%以上時,方能開放交通。
2.9 拆模。
拆模時先取下模板支撐、鐵釬等,然后用扁頭鐵撬棍棒插入模板與混凝土之間,慢慢向外撬動,切勿損傷混凝土板邊,拆下的模板應及時清理保養并放平堆好,防止變形,以便轉移他處使用。
2.10 夏季施工。
在氣溫超過25℃時施工,應防止混凝土的溫度超過30℃,以免混凝土中水分蒸發過快,致使混凝土干縮而出現裂縫,必要時可采取下列措施。
(1)對濕混合料,在運輸途中要加以遮蓋。
(2)各道工序應緊湊銜接,盡量縮短工期。
(3)搭設臨時性的遮光擋風設備,避免混凝土遭到烈日暴曬并降低吹到混凝土表面的風速,減少水分蒸發。
2.11 冬季施工。
混凝土強度的增長主要依靠水泥的水化作用,溫度高,水化作用迅速完成,強度增長快;溫度低,水化作用慢,強度增長慢,并且嚴重受凍的混凝土可以形成一堆互相作用的混和物。因此,盡可能在氣溫高于+5℃時進行施工,并且摻加早強劑。氣溫低于5℃時非施工不可時,可采用高標號快凝水泥,或加熱水;砼表面覆蓋蓄熱保溫材料等措施。
2.12 施工質量檢驗。
施工中應及時測定7天齡期的試件強度,檢查其是否已達到28天強度的70%(普通水泥混凝土路面),否則應查明原因,立即采取措施,務必使繼續澆筑的混凝土強度達到設計要求。在以上各項目中,凡屬于質量中間檢查的,均應做好施工記錄并予保存。
混凝土路面竣工驗收的主要項目包括:
(1)外觀上不能有蜂窩、麻面、裂縫、脫皮、石子外露和缺邊掉角現象。
(2)路緣石應直順,曲線應圓滑。
混凝土拉毛施工完畢,應按隨機取樣的方法選擇測點進行檢驗,檢查段應不少于3個,每段長為1Km,其質量驗收和允許偏差應符合表中的規定。
3. 養護管理
水泥混凝土路面在行車荷載與自然因素作用下,可以因混凝土板、接縫和基層、土基的缺陷產生各種類型的損壞,其中既有設計的原因,也有施工質量的問題,以及人為外界的因素,有時則是各種因素相互影響所造成的。水泥混凝土路面在良好的條件下,其使用年限要比其他路面長,但一旦開始損壞,則會引起破損的迅速發展。因此,必須做好預防性、經常性的養護,通過日常的觀察,及早發現缺陷,查明原因,及時采取相應的處治措施,使路面保持完好的狀態。
3.1 路面常見的破損類型。
包括裂縫、接縫材料破損、邊角碎裂、拱起、錯臺、板塊沉陷、坑洞、表面裂紋與層狀剝落等。
3.2 路面的保養。
水泥混凝土路面必須經常清掃,保持路容整潔,清除路面泥土污物。如有小石塊應隨時掃除,以免車輛碾壓而破壞路面表面。冬季應及時清除冰雪。水泥混凝土路面保養的重點在接縫,使接縫保持完好,表面平順,行車不致產生顛跳。當氣溫下降按接縫擴大而有空隙時,應在當地氣溫較低時進行灌縫填隙;當氣溫上升填縫料擠出縫口時,應予鏟除,并防止砂土、泥土壓入接縫內,影響板的正常伸縮。填縫料一般每隔2~3年更換一次。
3.3 路面的修理。
3.3.1 接縫的修理 包括清縫和填縫兩種。(1)清縫為用小扁鑿鑿除或清縫機具清除舊填縫料和其他雜物,露出縫壁,用吹塵器吹凈縫內塵土。(2)填縫為填縫材料有接縫板和填縫料兩類:接縫板用于脹縫下部,填縫料用做填灌脹縫上部和縮縫的縫隙。
3.3.2 裂縫的修理。(1)對于縫寬小于3mm的初期裂縫,可采用粘結劑直接灌縫進行處理;(2)對于冬季修補通車路段局部性裂縫,可采用噴嘴灌漿法。(3)對于貫通板厚的中、重程度的橫向裂縫,可采用條帶罩面法修理。
3.4 路面的大修與加鋪。
3.4.1 根據路面使用質量評價的結果,當確定水泥混凝土路面需要進行大修時,可按其大修的面積及土基、面層與交通量等情況,分別選用路面結構。混凝土路面大修的設計與施工分別按照有關設計、施工規范進行。應注意:(1)開鑿破碎原路面時,應以一塊路面板為最小單位;(2)重澆的混凝土路面板與相鄰一側原有混凝土路面板相接的縱縫要設置拉桿;(3)大修與新建不同,大修工程作業范圍分散,不便進行整段機械化施工。
3.4.2 加鋪層的厚度應按《公路水泥混凝土路面設計規范》規定的方法計算確定。加鋪層的最小厚度,當采用普通混凝土時,結合式加鋪層不宜小于10cm,直接式加鋪層不應小于14cm,分離式加鋪層不應小于18cm;當采用鋼釬維混凝土時,結合式加鋪層不宜小于5cm,直接式加鋪層不應小于8cm,分離式家加鋪層不應小于10cm。
3.4.3 結合式和直接式加鋪層的接縫應與舊混凝土板的接縫對齊一致,但一般可不設拉桿或傳力桿。分離式加鋪層的接縫,可分別按普通水泥混凝土路面或鋼釬維水泥混凝土路面的規定要求設置。
4. 結束語
公路建設是一項基礎建設,是我國經濟發展的標志之一,我們作為一個有施工理論和實踐的技術人員,應該在修好每條路的同時也要對公路進行養護,對已經出現和形成的病害,對癥處理,同時,路政管理對超載等人為的因素進行管理,綜合治理,延長混凝土路面使用壽命,只有施工與養護同步才能保障“質量”,才算是品質工程。