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1、第9卷第3期安全与环境工程Vol.9No.32002年9月SafetyandEnvironmentalEngineeringSep.2002水泥混凝土路面破坏类型及其原因的探讨12贺立军周国政(1.中国地质大学,武汉,430074;2.贵州省煤田地质局142地质队,六盘水553400)¹摘要水泥混凝土路面的破坏类型有多种,其中裂缝、变形、接缝、表面层等四类破坏是最常见的破坏类型。本文在总结分析这四类破坏类型的基础上,对其产生的主要原因进行了深入的探讨。关键词水泥混凝土路面破坏裂缝变形中图分类号:X947文献标识码:A文章编号:1
2、671-1556(2002)03-0020-04原因有:¹混凝土浇筑后,表面没有及时覆盖,在高1前言温或大风的天气里,表面水分蒸发比水泥水化泌水速度快,产生急剧的体积收缩,而此时混凝土早期高等级公路在国民经济的发展中起着重要的强度低,不能抵抗这种收缩应力而导致开裂。º混作用。由于国情的因素,在我国已建成的高等级公凝土在拌制时水灰比过大,模板垫层过于干燥,吸路中约有20%的路面是水泥混凝土路面。水泥混水大。»混凝土中采用了吸水率较大或弹性模量较凝土路面也叫刚性路面。水泥混凝土路面具有强度小的骨料。¼混凝土配合比不合理,水泥用量过大
3、,高,整体稳定性好,使用寿命长,抗腐蚀,维修养护或砂率过大。费用少等许多优点,是适应载重大、速度高、密度2.1.2纵向裂缝大的车辆运输需要的高等级路面。但是,从目前高纵向裂缝是沿着路线方向出现的裂缝。这种裂等级公路的使用情况来看:水泥混凝土路面的破坏缝一般是沿板厚全深度的裂缝。产生纵向裂缝的原较为严重,严重影响了公路的使用性能。其主要的因有:¹地基和路基不均匀固结沉陷。地基和路基破坏类型有:裂缝(断裂)类、变形类、接缝损坏类、压实度差或碾压层过厚,地基和路基发生横向的不表面层类。本文就这几种破坏类型进行分析探讨。均匀固结形变并继
4、续压实,导致路面板横向脱空,在反复的行车荷载作用下,产生纵向裂缝(断裂)。2破坏类型及其原因º基层材料不稳定,在水和温度循环作用下,产生膨胀,导致各种形式的开裂,纵向裂缝是其中的一2.1裂缝(断裂)类种可能的发生形式。»混凝土板的厚度与强度不足裂缝类包括龟裂;纵向裂缝;横向裂缝;角偶裂而产生的裂缝。缝;交叉裂缝和反射裂缝。这些裂缝进一步发展,宽2.1.3横向裂缝度和深度进一步加大,形成断裂。这是水泥混凝土横向裂缝主要是沿混凝土路面板横向贯穿的路面常见的破坏类型之一。裂缝。裂缝出现的原因有:¹凝土浇筑期间昼夜温2.1.1龟裂差大、
5、养护和切缝不及时。当白天新浇筑的混凝土龟裂是指混凝土路面表面呈现碎小的六角形路面还未达到覆盖养生的程度,昼夜温差使混凝土花纹状裂缝。龟裂裂缝很浅,一般在初凝期间出现。板产生翘曲应力,此时如果缩缝尚未切开,混凝土混凝土的干缩性越大,龟裂就越严重。产生龟裂的板的自由伸缩受到限制,向上和向下翘曲所产生的¹收稿日期:2002-01-10作者简介:贺立军,1976年生,男,现为中国地质大学(武汉)在读工程硕士,主要研究方向为环境与岩土工程。第3期贺立军等:水泥混凝土路面破坏类型及其原因的探讨·21·反复拉应力便将混凝土板在缩缝附近拉断,形
6、成横和稳定性没有达到设计要求,在外荷载作用下变形向断缝。温度不均匀分布时,面层板的翘曲变形和过大。»过早地拆除路面模板,角隅受损伤。¼开应力如图1所示。放交通过早,强度未达到设计标号。½昼夜温差过大,在板角处产生较大的翘曲应力。2.1.5交叉裂缝交叉裂缝出现的原因有:¹施工中,混凝土配和比不合理,水灰比过大,或砂率过大,造成水泥混凝土强度不够,特别是混凝土抗折强度偏低。º基层和路基的强度与水稳定性差,受水侵蚀而发生不均匀沉陷,在荷载作用下,混凝土板块出现交叉裂缝。»水泥的水化反应和碱骨料反应。水泥的水化图1温度不均匀产生的变形与
7、压力反应使混凝土在初凝时形成大量的微裂缝;而碱骨Fig1Distortionandpressureduetoasymmetry料反应就是水泥中的碱性氧化物物质(氧化钠和氧temperature化钾)与集料中的二氧化硅发生化学反应,生成碱P—板自重;q—地基反力;Rt(Ⅰ)—翘曲应力;Rt(Ⅱ)—内应力—硅酸凝胶,其吸水后会发生很大的体积膨胀,从对于长而宽的面板,根据Westergaard计算公而使混凝土产生膨胀破裂而破坏。式,板顶面的拉应力为:2.1.6反射裂缝EA1$TR0=(2-1)水泥混凝土面层虽然整体强度高,刚性大,但2
8、(1-L)对于宽度一定而很长的面板,根据Bradbury计算抗形变能力小。由于基层与混凝土板间的摩阻力作公式,板中点x,y方向的翘曲应力:用,混凝土板不能自由伸缩;随路基或基层的开裂EAt$TCx+LCy与不均匀的沉降,混凝土面板要产生反射裂缝,发Rtx=(2)
