拉萨市区混凝土路面裂缝形态及成因分析.pdf

第 3 9卷第 5期 2 0 1 3年 1 O月 四川建筑科学研究 S i c h ua n B u i l d i n g S c i e n c e 1 2 7 拉萨市区混凝土路面裂缝形态及成因分析 陈昌文 ( 西藏大学工学院， 西藏 拉萨8 5 0 0 0 0 ) 摘要： 以拉萨市区混凝土路面开裂调研资料为基础， 对拉萨地区混凝土路面开裂状况进行描述和成因分析 ， 归纳 总结出西藏地区混凝土路面的开裂破坏形式 ， 对高海拔地区混凝土路面结构设计、 材料的选用研究及施工具有现 实的指导作用 ， 同时对类似高海拔地区混凝土路面的结构设计和施工 也具有借鉴意义。 关键词 ： 混凝土路面； 开裂 高海拔地区； 结构设计 、 中图分 类号 ： U 4 1 6 2 文献标 志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 51 2 7 0 4 0 引 言 混凝土路面开裂是世界各个地 区在混凝土路面 使用中都会遇到 的路面病害之一 ， 混凝土路面裂缝 严重影响路面结构耐久性和路 面路况 的安全性 ， 已 受到世界各国的普遍关注 。裂缝一旦产生 ， 一方面 ， 降低混凝土结构的承载力 ； 另一方面 ， 大大加速各种 侵蚀介质进入混凝土内部， 最终导致混凝土开裂破 坏 ， 极大降低 了混凝 土结构 的耐久性。我国西藏 拉萨地区处于青藏高原特有的气候环境下， 受西伯 利亚寒流、 多年冻 土的影 响， 气候 干旱少雨 ， 年平均 气温低 ， 日夜温差大 ， 紫外线 照射强烈 ， 这种恶劣 的 气候环境加剧了混凝土的开裂变形。拉萨地区混凝 土路面结构受到干湿循环 、 冻融循环、 风蚀等多种 自 然条件因素的作用 ， 道路表面极易产生不 同形式 的 裂缝。因此 ， 分析研究和解决高海拔地 区混凝土路 面开裂病害 ， 对于进一步完 善及 提高高海拔地 区混 凝土路面结构设计 、 混凝土路面材料的选用 和研究 及施工具有现实的指导意义。 本文针对青藏高原寒冷干旱环境条件下的拉萨 市 区的混凝土路面， 通过实地调查 ， 以对混凝土路面 开裂调查研究资料为基础 对拉萨市区混凝土路面 裂缝开裂进行描述和成 因分析 ， 归纳总结 出拉萨地 区混凝土路面的裂缝开裂破坏形式 ， 为作者主持的 西藏自治区科技厅 自然科学基金项 目 西藏地区水 泥混凝土路面抗冻耐久性研究 的工作深人开展奠 定坚实基础， 为高海拔地区混凝土路面结构设计、 材 料的选用研究及施工具有现实的指导作用， 同时对 收稿 日期 ： 2 0 1 2 -0 4 1 7 作者简介： 陈昌文( 1 9 7 8一) ， 男， 江西宁都人 ， 讲师， 硕士研究生。 主 要从 事交通 运输 、 地基 与基 础 、 道路工程的教学和科研工作。 基 金项 目： 西藏 自治区 自然科 学基 金资助项 目 E ma i l ： 3 8 3 8 5 O 5 5 4 q q C O rn 类似高海拔地区混凝土路面的结构设计和施工提供 可供借鉴的意义。 1 调 查 混 凝土 路 段路 面 概 况及 病 害 统计 本次调研地点为拉萨市区具有典型代表性的混 凝土交通路 面， 选 择 了拉萨市 区的北京东 路、 藏大 路、 江苏路 、 金珠东路、 二环路 、 纳金路等道路混凝土 路面进行了普查、 重点路段调研， 累计调查线路路段 长度约为 3 0多千米 。 本次裂缝调查统计路段原路面状况较差 ， 新修 路面状况较好 ， 路面结构基本上是碎石土基层 +钢 筋混凝土层 +水泥贯人式表层。原有的旧路面 ， 最 近几年均进行 了不同程度的维护和维修。本次调查 以拉萨市典型的几条混凝 土路面为调查对象 ， 分别 总结出了水泥混凝土路面病害统计状况 ( 表 1 )。 表中路面病害的状况是通过计算不同病害 的面积占 该路段总面积 的百分比表示。纵缝病害率是根据裂 缝贯穿的长度乘以缝 的宽度所得面积占该路段的总 面积的百分比表示 J 。 表 1 水泥混凝土路面病 害统计 2 混凝土路面裂缝开裂形态 调研路段均位于拉萨市区， 但均已出现轻重不 同的各种形式开裂病害。虽然各调研路段路面结构 与材料存在差异， 但它们的裂缝主要的开裂形式与 特征具有相似性。通过调研资料分析 ， 混凝土路 面 1 3 0 四川建筑科学研究 第 3 9卷 3 ) 路面混凝土在其强度未达 到设计强度时 ， 由 于混凝土里的胶凝材料 随着时问的延展 ， 会产 生干 缩变形 ， 致使混凝土路面产生干缩裂缝 和收缩裂缝。 混凝土路面主要承受重复的竖 向交通荷载作用下 ， 路面底部主要承受拉应力作用 ， 而混凝土 的抗拉承 载能力很低 ， 在很小 的竖 向荷载作 用下就会产生开 裂 ， 当荷载反复作用且增大时， 混凝土裂缝不断往上 扩展 ， 横截面上 的中性轴不断往上移， 最终裂缝扩展 到混凝土表面( 路面) ， 致使混凝土路面面层产生开 裂破坏。 4 ) 混凝土路面是一种混合材料 ， 受力性 能各部 位均有不同的差异， 由于交通等荷载作用， 在混凝土 路面受力性能最薄弱的部位首先产生微裂缝 ， 并不 断扩展延伸 ， 从而不断减少有效承载面积 ， 最终在反 复作用一定次数后导致路面破坏。当混凝土结构受 到的荷载超过其疲劳强度时 ， 就会产生疲 劳裂缝 ， 且 逐步发展成网状 ， 范围也逐渐扩大 ， 最终导致混凝土 路面产生疲劳破坏。 4 结 论 在高寒地 区的严酷 自然环境条件下 ， 混凝土需 具有抗紫外线辐射、 抗冻融循环破坏 、 抗温度循环破 坏及抗疲劳破坏等性能， 为提高高原寒 冷地 区混凝 土路面的耐久性， 在设计与施工中需要采取一些与 一 般地 区混凝土工程不 同的措施 ， 本文通过拉萨市 区混凝土路面病害调研及分析 ， 得出以下几点结论 ： 1 ) 水泥应采用高标号的早强水泥， 以使 昆 凝土 路面的强度能尽可能早 的达到其设计强度 ， 提高弹 性模量等力学性能， 从而提高其抗冻性、 抗疲劳等性 能 。 2 ) 由于混凝土产生冻害是 由于外部 水分渗人 混凝土中 ， 因此 ， 混凝土的配合比设计 中砂石料应选 配适当， 也可降低混凝土中的孑 L 隙率 ， 从而提高混凝 土的抗渗性 。 3 ) 选择与水 泥相容性好 的外加剂 ， 如 防冻 剂、 减水剂等， 以便根据需要能有效控制混凝土凝结时 间 ， 使混凝土的密实性能得到有效的改善 ， 强度能有 较大的提高。 4 ) 为解决 高寒 环境下 混凝 土 的耐久性 问题 。 应用新材料、 新工艺 大力发展开发和使用适用于高 原寒冷地区严酷 自然环境下的高耐久性 的高性能混 凝土， 其抗渗、 抗冻等性能较好， 力学性能较佳， 具有 很好的工作性 ， 较小的干燥收缩变形性能l 1 。 5 ) 在混凝土的施工 中应做好 混凝土 的防水 、 保 温、 保湿措施 ， 以防止混凝土产生冻胀开裂和干缩裂 缝 。 通过本文研究 ， 为分析高原寒冷地区混凝 土路 面面层开裂成因分析提供依据 和借鉴 ， 同时为后 续 分析和解决西藏地区混凝土抗冻耐久性能的研究提 供了研究基础 。 参 考 文 献 ： 1 李林香， 谢永江， 冯仲伟， 等 昆 凝土的收缩及防裂措施概述 J 混凝土 ， 2 0 1 l ( 4 ) ： 1 1 3 1 1 6 2 李金平 冻土区水泥和沥青路面病害分布规律探讨 J 公路 交通科技 ， 2 0 1 0 ( 7 )： 1 8 2 3 3 A d a m N e v i l l e C o n s i d e r a t i o n o f d u r a b il i t y o f c o n c re t e s t r u c t u r e s ： P a s t ， p m n t ， a n d f u t u r e J M a t e ri a l s a n d s t r u c t u r e ， O c t 2 0 0 1 ， 1 1 4 一 l 1 8 4 卫军 混凝土冻融耐久性的试验研究 J 湖南城市学院学 报 。 2 o o 3 ( 6 ) ： 1 - 5 5 覃荷瑛 ， 赵艳林 ， 邢心魁 某寒区隧道裂缝成因与防治【 j 混 凝土 ， 2 0 1 0 ( 4) ： 1 2 8 1 3 0 6 李生辰 ， 唐红玉 青藏高原冬夏季月平均气温异常分析研究 J 高原气象， 2 0 0 0 ( 1 9 ) ： 5 2 0 - 5 2 9 7 艾长发 高寒地区沥青路面开裂形态与成因分析 J 公路， 2 0 0 6( 2 ) ： 5 1 -55 8 贾思信 谈论混凝土梁板表面的裂缝 J 混凝土， 2 0 0 6 ( 7 ) ： 8 2- 8 3 9 陆潘 混凝土结构表面开裂原因分析及对策探讨 J 科技 风 ， 2 0 1 0 ( 1 )： 1 5 6 1 5 7 1 O 赵霄龙， 卫军 ， 黄玉盈 混凝土冻融耐久性劣化的评价指标 对比 J 华中科技大学学报： 自然科学版， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 0 3 1 0 5 1 1 黄大能 外加剂、 流变学与高性能混凝土 C 国土木工程 学会混凝土及预应力混 凝土学 会混凝 土外加剂 专业 委员会 第八届全 国混凝土外加剂学术交流会论 文集 ， 1 9 9 9： 1 - 4