水泥混凝土路面具有刚度大、整体性强、较高的抗折强度、弹性模量和较低的变形能力及水稳定性和温度稳定性均优于沥青混凝土路面,不易出现沥青路面的某些稳定性不足的损坏(如车辙等) 等特点。因此,庐江县在20 世纪90 年代中叶以来,对过境公路S316 、S319 线的公路修建水泥混凝土路面达40 km。由县政府建立指挥部组织施工。竣工使用几年后路面出现了各种不同程度的病害。
1 病害原因分析
1. 1 接缝类
水泥混凝土路面的接缝分为纵缝和横缝。横缝又分为胀缝(真缝) 和缩缝(假缝) 两种。胀缝在使用中随气温而变化,气温上升时填缝料会被挤出;当气温下降填缝料不能恢复使缝中形成空隙,泥、砂、石屑等杂物侵入,成为再次胀伸时的障碍,且雨水亦能沿此空隙渗入,损坏基层和垫层,造成路面板接缝处的变形和破损,缩缝的变化较小,但经过若干次收缩,能把假缝折断成真缝,填缝料自身的老化,也会造成象胀缝一样的后患,施工初期养护不规范,切缝、清缝不及时或没有达到规定的深度,也是造成接缝破损的原因之一。
1. 2 裂缝类
(1) 纵、横、斜向裂缝是指通底的裂缝(混凝土板断裂) ,将板块分割为两块或三块。产生裂缝的主要原因是:路基不稳定,基础湿软,强度不均匀;由于湿度变化,造成伸缩应力超过抗拉强度;交通流量大,超重车重复荷载应力强度、翘曲应力及收缩应力作用的疲劳开裂。雨水的侵入及过大的坚向位移的重复作用,使基层受到侵蚀产生脱空。地基稳定性差产生过量塑性变形使板底脱空失去支承。接缝拉开后,丧失传荷能力,在板的周边产生过大的荷载应力。水泥粗细集料质量差。施工操作不当,初期养生不好等。断裂的出现,破坏了板的结构整体性,使混凝土面板丧失部分或大部分承载能力。
(2) 交叉裂缝和破碎板。交叉裂缝是裂缝相互交叉,将板块分割为三块以上(又称破碎板) 。公路运输超载严重,混凝土板厚度不足、强度偏低,基层松散导致强度不足,土基的不均匀沉降等都会产生路面板出现交叉裂缝或破碎板的原因。
(3) 板角断裂是一条垂直通底且与板角两边接缝相交的裂缝,从板角到裂缝两端点间的距离分别等于或小于端点所在板长的一半,其损坏原因通常是由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当,造成路表水沿缝隙下渗,尤其是当板下基层排水不畅或基层材料细料过多,基层材料耐冲刷性较差时,板角处受汽车重复荷载作用,真空吸力就会使板角处产生唧泥使板下被冲刷淘空,造成板角应力集中,基础支撑强度不足,使路面板产生板角断裂。
1. 3 变形类
(1) 唧泥。接缝处出现唧泥,使板底脱空。唧泥是指车辆通过时基层细料和水一起从板接缝处挤出,逐渐使基础失去支撑能力,在荷载的重复作用下,最终将产生板断裂的现象。产生的主要原因是填缝料损坏,雨水下渗和路面排水不良。
(2) 拱起。在炎热季节,接缝处板块出现突发性的向上隆起。拱起是指横缝两侧的板体发生显抬高的现象。其产生原因主要是缝被硬物阻塞,或胀缝设置不当,使板受热时不能自由伸长。轻度拱起使路面平整度变差,而严重拱起则会导致前后板块断裂。
2 预防养护
水泥混凝土路面的特点是在养护良好的条件下,具有使用质量好,使用年限比其它路面长。养护不及时,一旦开始破坏,破损会迅速发展。因此,必须做好预防性,经常性养护,通过经常的巡视观察,及早发现缺陷,查清原因,不失时机地处治病害,以保持路面状况的完好[1～3 ] 。混凝土路面的预防养护:主要工作内容是路面、接缝、裂缝保养,填缝料更生。
2. 1 水泥混凝土路面保养
(1) 必须坚持每周2～3 次清除路面上的砂、石、泥土和污物。如有个别小石块应随时扔除,以免因车辆碾压而破坏路表。在与其他不同种类路面连接处或平交道口,更容易把砂、石、土带到路面上来,应设专人勤加清扫。
(2) 必须坚持每月应检查路面一次,及时修补好各种破损。
(3) 在雨季和冰冻期到来之前,应对路面加以检查,适时将一般破损修补好。冬季注意清除积雪,特别是融雪期间,要注意清除雪水和薄冰,以防水分渗入基层,应注意对路肩的养护和加固,保持路面与路肩衔接平顺,保持应有的横坡度。清理疏通边沟搞好路面排水。
2. 2 接缝保养
水泥混凝土路面的保养重点在接缝处,应经常填充或铲除多余的填缝料,保持接缝完好,表面平顺,行车不颠跳。当气温下降接缝扩大有空隙时,宜选择在当地气温最低时灌缝填隙,当气温上升缝料挤出缝外时,应将挤凸出的填缝料铲除,并防止泥、砂土挤压进接缝内,影响板的正常伸缩。
2. 3 混凝土板裂缝的保养方法
对宽度在3 mm 以下的非扩展性裂缝,用低粘性沥青或环氧树脂等材料灌注;如为扩展性裂缝,则沿裂缝凿槽,注入灌缝材料;对于因混凝土板下有构造物或埋设硬物而产生的裂缝,也应沿裂缝开凿后灌注填缝料。
2. 4 填缝料更新
(1) 用小扁凿清除旧填缝料,用钢丝刷将缝壁刷清,并用吹尘器吹净缝内尘土。
(2) 用稀沥青涂刷缝壁;低温操作时,应用喷灯烘吹,使沥青均匀。
(3) 在缝的两侧路面上各撒一薄层石粉(或用石灰水涂刷) ,防止灌填缝料时污染路面。
(4) 用配好的填料进行填缝,应注意边填边压,直到填满填实,夏季应稍高出路面,冬季可稍低于路面,然后用烙铁烙平,使接缝密实。
2. 5 灌注接缝及裂缝施工要点
(1) 应事先仔细地进行清扫,清除旧的填缝料、砂石、尘土及其他杂物,尽可能露出洁净的混凝土面积接缝。
(2) 灌注材料应与原有材料质量相同。如所灌注的材料与原材料质量相同,而残余的材料完好并与混凝土粘结牢固时,则不必将全部取除。
(3) 灌注接缝、裂缝前必须使接缝、裂缝干燥,不潮湿,否则填缝料粘结不牢。
(4) 接缝处板边缘产生缺角时,如果缺角的大小、宽深均在30 mm 左右以下,并呈独立存在时,可将松动的混凝土除掉、清扫、灌入灌缝材料。
3 病害处治
3. 1 接缝的处治
(1) 清缝:用小扁凿凿除或清缝机具清除旧填缝料和其他杂物,再用吹尘器将缝内灰土吹干净。
(2) 填缝。将地板胶或建筑热沥青等涂刷在缝壁,然后将接缝板嵌压入缝内。对接缝板接头及接缝板与传力杆之间的间隙,必须用沥青或其它填缝材料填实抹平。上部用嵌缝条的,应及时嵌入嵌缝条。
3. 2 裂缝的处治
(1) 对细小裂缝,应及时用吹尘器配合钢丝小钩子清除缝隙中的泥土杂物,将缝隙内的尘土清除干净,在其干燥状态下,灌入稀沥青并撒上石粉。
(2) 对较宽的裂缝,应将裂缝两边的松动部分凿除并清扫干净,然后在干燥的情况下用液体沥青在缝壁上涂刷一遍,再填入沥青混合料(沥青40 % , 矿质矿质粉60 %) 。沥青炒砂或细粒式沥青混凝土,用铁夯捣实,并用烙铁烫平,再撒盖一薄层细砂。
(3) 对裂缝宽度大于3 mm 的裂缝,可用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。
(4) 裂缝较多时,应把裂缝集中的划为一个施工面。将其中所有裂缝四周的松动部分都凿成一块凹面,再把接缝处的尘土吹刷干净并晾干,最后在上面撒铺一薄层细砂。
(5) 裂缝的修补工作宜在秋末冬初进行,因此时气温较低,缝隙较宽,并宜于施工。
3. 3 局部板破碎的处治
(1) 角隅部分的修理: ①按破裂面的大小深度,确定切割范围并放样。② 用切割机械切开边缝,凿除破损部分,打成规则的垂直面,有钢筋时,应注意不能切断钢筋。如钢筋难以全部保留,至少也要保留20 ～ 30 cm 的钢筋头,且应长短交错。③检查原有的滑动传力杆,如有缺陷,应立即修理或重设新杆。④和原有路面板的接缝面。如为缩缝,应隔上塑料薄膜,或涂上沥青,防止新旧混凝土粘结在一起,如为胀缝,应设置接缝板。⑤混凝土硬化后,用切缝机械切出接缝槽,然后灌入填缝材料[4 ] 。
(2) 路面板纵、横向开裂的局部修补: ①划线放样,用切割机械切开边缝,并凿除损坏部分。②在边缝边缘两侧板厚中央钻洞,深10 cm ,直径2 ～ 4 cm ,水平间距30 ～ 40 cm。③将洞内粉碎物清除并加以润湿,填实水泥砂浆后插入一根直径18 ～ 20 cm。长约20 cm 的螺纹钢筋。④ 用水泥混凝土填塞捣实,抹平并喷洒养护剂。⑤对有钢筋网的路面板,裂缝位置离接缝不超过3 m 时,可以比照处理角偶断裂的办法作局部修理,当裂缝位置离接缝超过3 m时,则应把裂缝作为缩缝处理,修理裂缝部位[4 ] 。
3. 4 路面拱起的修补
(1) 结合紧急修理进行接缝的检查。当隆起的程度轻微时,为使翘起的板下落,在离翘起板的接缝50～60 cm 的位置处,平行于接缝放入截断器,用破碎机将该部分破坏。
(2) 将旧混凝土板去掉后,在该部分应急地填入土、碎石等,碾压成型后在表面铺设沥青混合料,经整平压实后开放交通。
(3) 待板充分稳定后,再将板进行翻修。
4 结束语
公路养护工作必须贯彻“预防为主,防治结合”的方针。根据积累的技术经济资料和当地具体情况,做到预防养护和及时的修复损坏部分与病害处治,以达到延长公路使用寿命的目的。经常保持公路的完好状态,保障行车、安全、舒适、畅通。