简析非正常荷载对软性粘土基础上混凝土路面的破坏影响.docx

学号 2015145217 郑州成功财经学院毕业论文简析非正常荷载对软性粘土基础上混凝土路面的破坏影响院 部 名 称： 建筑工程学院 专 业 名 称： 工程管理 学 生 姓 名： 查玉雪 指 导 教 师： 孙云普 副教授 2019年5月5日摘 要自改革开放以来我国国民经济得到了飞速的发展，经济飞速发展的同时我国各个的地区交通行业也随之成长起来。随之而来的是交通量的迅猛增长，各地互通所需要车辆的运输能力越来越大，从而导致运输车辆超限、超载等交通违规现象日趋严重。在这种恶劣的交通条件下，国内大部分新修路面通车3年到4年的时间路面就被损坏的极其严重，给交通带来了极大的不便，也给国家带来了巨大的经济损失。水泥路面在重载车辆交通条件破坏下日趋严重，重载交通对水泥路面破损问题已经非常迫切，这就要求我们必须对路面的破坏形式进行分析，针对路面设计的使用材料和施工过程及破损成因进行深入的研究，提出相对应的解决方案。 本文通过对国内外混凝土路面的发展现状进行研究，具体阐述了混凝土路面的优点及缺点，从而找出当今运输条件下路面的主要破坏形式。分析了软性黏土的处理方法，以及我国普遍存在的超载现象对道路、车辆的影响及破坏，从而得出在这种情况下应如何做出相对应的措施及防治，对道路的安全运输提供保障。关键词：软性粘土；混凝土；质量控制I郑州成功财经学院本科毕业论文（设计）AbstractSince the reform and opening up of China's rapid economic development, economic development at the same time the transport industry in various regions has also grown up. With this is the rapid increase in traffic volume, the transportation capacity of vehicles needed to communicate more and more, resulting in the transport of vehicles over the limit, overload and other traffic violations are becoming more and more serious. Under this kind of traffic condition, most of the pavement in each region is open for 3-4 years or less, and there is a large area of serious road breakage phenomenon, which brings great inconvenience to traffic and also brings great economic losses to the country. Cement pavement is becoming more and more serious under the damage of heavy load vehicle traffic conditions, heavy load traffic on cement pavement breakage problem is very urgent, which requires us to analyze the damage form of pavement, in view of the use of pavement design materials and construction process and the cause of breakage to carry out in-depth research, put forward the corresponding solution. Based on the research on the development of concrete pavement at home and abroad.This paper expounds the advantages and disadvantages of concrete pavement, and finds out the main damage forms of pavement under the current transportation conditions. This paper analyzes the treatment methods of soft clay, as well as the influence and destruction of the overload phenomenon on roads and vehicles in China, and obtains how to make corresponding measures and prevention and cure in this case, so as to provide guarantee for the safe transportation of roads.Key Words: soft clay; concrete; quality control目 录1 绪论1.1 课题的背景11.2 课题的意义21.3 水泥混凝土路面国内外发展现状21.3.1国外发展概况21.3.2中国发展概况42 混凝土路面的优缺点3 软性粘土基础的定义及处理方法3.1 软土的定义73.2 软土路基的处理74 超载对混凝土路面的破坏及处理方法4.1 特重荷载的界定及其特性104.2 浅析国内超载现象114.3 超载运输对水泥混凝土路面的破坏124.4 混凝土质量控制124.5 汽车超载的控制方法135 混凝土路面裂缝如何养护5.1水泥混凝土路面破坏类型155.2 混凝土裂缝产生的原因及防治措施165.2.1 混凝土裂缝的产生原因165.2.2 混凝土裂缝的防治措施175.3小结19小结20参考文献21致 谢23IV1 绪论1.1 课题的背景自从我国实行改革开放走出国门以来，我国国民经济水平得到了显著提高，经济发展的同时带动了国内各地区交通行业的迅速发展，随之而来的是道路的负荷也越来越大。车辆大型化，超限运输、重载交通的现象日趋严重，其中较为严重的就是在重载的交通下，我国大部分地区的路面都出现了大面积的破坏，有的破损尤为严重。有的高速公路在修建了半年甚至两年内就发生了严重的破坏，给道路交通带来了极大的不便。道路使用的年限也大幅度缩短，重载交通逐渐成为混凝土路面早期破坏的主要杀手1。许多道路受地理条件影响必须要在软土地基上修筑。软土地基因其含水量高和变形系数大的原因，都要进行长时间的压实，从而减少道路基础的固结沉降和次固结沉降2。在汽车的循环荷载作用下会对路基造成塑性变形并逐渐发生沉降位移，从而使路面的正常应力状态发生改变，导致道路早期的运营破损严重3。路面与地基是相互作用的一个整体，在车辆循环荷载作用下，道路的面层结构和道路土基都是共同作用、共同变形、相互影响的。只有将路面和地基，特别是软土地基综合考虑，才能得出在重载交通条件下软土基础混凝土路面所产生的路面破坏。水泥混凝土路面具有强度大、稳定性高、高温耐磨等优点被广泛应用在道路中，随着我国经济的发展，水泥混凝土路面的发展前景越来越好。根据路面设计和施工质量较好的路面，一般预计使用达到设计年限后才会开裂，但是现实中好多路面在使用25年后就会出现不同程度地破坏。但是因为水泥混凝土路面维修困难，且维修成本高，再加上行车的影响，好多混凝土路面一旦破坏就难以修复4。因此应对混凝土路面产生破坏的原因进行慎重分析，并得出相应的解决措施。目前，世界上一些发达国家都在大规模的修建能够承载重载交通的高级道路，修建了部分水泥混凝土路面。随着道路行驶车辆数不断地增加，20至30年后，修建的这些道路由于需要承载的荷载越来越大，加上道路接近或超过设计使用年限，混凝土道路出现了不同程度地损坏。因此，水泥混凝土路面的修复和养护是当今水泥混凝土路面技术发展的研究方向。从根本上讲，水泥混凝土路面修补的关键问题在于路面修补材料的缺失以及修补工艺的落后5。1.2 课题的意义软性黏土基础上的机场跑道路面或高速公路路面等，修建之前必须要进行软土处理，只有软土路基处理完好才能提供好的路基基础。如果软基处理不当将会导致路基的不均匀沉降，影响道路的正常使用，减少使用寿命。因为现在超载、超限现象尤为严重，所以大量路面在投入使用后不久就出现了不同程度的损坏。路面出现过早损坏的原因大多是在路面结构的设计过程中，对路面所能承受的荷载估计不足，对超载超限现象了解不够精确，现行的所设计的路面结构无法承受大量的超载、超限交通运行。针对以上问题及产生这些问题的原因，研究了路面与地基动力变形的相互作用，特别是在重载交通条件下对路面结构与路基以及软土地基的破坏情况。综合考虑了超重交通负荷情况下的超重特性、动态特性和循环性。软粘土的塑性和地基的共同变形，不仅仅只考虑单一因素或部分因素的局限。并且系统地研究了重型荷载对路面和地基的影响。1.3 水泥混凝土路面国内外发展现状1.3.1国外发展概况国内外混凝土路面的使用相当广泛。以西方国家的混凝土路面为例进行分析。美国的高速公路中水泥混凝土路面的使用情况，按照单车道历程折算大约4.8万公里，混凝土路面的早期发展历程是板块式的普通混凝土路面，20世纪20年代初提出了在水泥路凝土里面的修建过程中加入连续配筋，并在华盛顿区特区先修建了约60km的试验路面，经过实验检验了本次猜想的正确性，随后美国开始在35个州相继修建连续配筋的复合式混凝土路面，由于这种路面没有横向缩缝，所以在车辆行驶过程中所产生的噪音极低，并且行驶舒适度得到了大大的提升6。早在21世纪初，就由美国联邦公路局等道路专家组团对欧洲、澳大利亚、加拿大等先进国家的水泥路面进行考查访问，研究结果表明连续配筋的水泥路面已经在这些国家大量应用，尤其在重载条件下的水泥混凝土路面中。还有部分用的是钢筋混凝土路面7。表1-1是欧洲的部分国家采用连续配筋的里程数量。表1-1欧洲部分国家采用连续配筋的里程数比利时超过650km法国超过550km德国超过1500km荷兰超过2825km英国超过750km21世纪他们对比利时Walloon地区修建的几条隧道进行了研究，隧道内的复合式路面已持续使用了六年但运输效果依旧良好。根据对美国20世纪末建造的多条连续配筋混凝土路面结构高速公路的数据进行研究得知：（1）美国连续配筋混凝土路面结构的平均截面厚度约为230mm，有10条路面的截面厚度约为200mm，只有两条混凝土路面截面厚度在300mm以上。（2）这种结构的混凝土路面的平均配筋率为0.59%，路面最小的配筋率是0.45%，最大配筋率为0.70%。但美国AASHTO路面设计指南根据统计分析，得出在冰冻地区连续配筋路面结构的配筋率在0.6%0.8%最为合适的结论，并指出配筋率的大小与设计裂缝平均间距、混凝土间接抗拉强度、钢筋和混凝土的热胀系数、钢筋直径、轮载应力、混凝土28d干缩应变等有关，与交通量的多少没有直接的关系8。日本水泥混凝土路面概况。日本战后经过50年的道路发展。主要选用了造价低，并且可以快速投入使用的沥青路面，现在日本的水泥路面保有量在所有道路中约占百分之五。从日本21世纪初修建的混凝土路面类型来看，大多为普通混凝土路面，但是连续配筋路面所占比例持续大幅度的增加。其中最为典型的是日本新东名高速公路，设计要求使用年限为100年，预计累计汽车通行达到1亿车次。这条高速公路上的隧道和路基段的路面界面厚度为24cm混凝土沥青面层的复合式路面结构，这条路是高强度混凝土配筋复合式路面与行车稳定性的完美结合，这种建造方式也未来路面的一种发展趋势。1.3.2中国发展概况截止到2013年年底，相关数据显示中国水泥混凝土路面建造长度达到1,777,262.6km，虽然中国的水泥混凝土路面使用较多，但大多都用于乡村这些等级较低的公路。对10.4万km的高速公路路面进行研究，其中只有0.19%为水泥混凝土路面共计3,452.8km，而沥青路面所占比例高达99.81%。国外高速公路中水泥路面比例则为15%80%，由此可见我国水泥混凝土路面存在着很大的问题。我国山西省的道路修建情况与我国总体情况类似，大多水泥路面都分布在乡村道路中，而极少数使用在高速公路中，虽然高速公路中有161.1km为水泥路面，但是在后期的修补过程中不断地加铺沥青面层，导致大量的混凝土路面转变为沥青路面。在我国的高等级公路的修建中不采用水泥混凝土路面的重要原因是，重载车辆的行驶过程中，造成路面早期损坏严重，原本设计使用年限为30年的路面可能在使用3年后就产生了大量的路面损坏现象，而且水泥混凝土路面修补困难加之混凝土路面维修时间长，因此对已经通车使用的混凝土路线造成了严重的交通影响。我国的水泥混凝土路面相对于国外的水泥路面来说之所以使用差距较大，也可能是以下几个原因造成的：（1）研究过程中着重进行理论方面的研究，而缺乏实际数据验证，比如对实体工程进行试验，对水泥路面技术特性的定性、定量地分析研究数据。对我国国内水泥路面与国外混凝土路面产生巨大差距的真实原因不够了解。（2）对国外的水泥路面的技术发展的相关信息没有及时跟进、研究；没有充分了解国内外在施工技术、管理方法、机械设备这几个重要方面所产生的差距。（3）缺乏对不同路面情况下施工技术与路面设计的方向及方法、施工工艺的研究。（4）缺少对已修建水泥路面出现的病害及所提出的解决办法的研究和对工程进行试验验证。（5）机械设备方面，在我国高等级公路中水泥路面的运用越来越少，因此我国对水泥路面工程所使用的配套机械设备的开发研究停滞不前，早期进口的配套设备也大多闲置不用。（6）水泥路面大多运用在乡村公路中，施工过程管理松懈，导致质量严重不符合要求，因此有实践工程经验的技术专家不断减少，中国水泥路面技术水平越来越差，使水泥路面更难在高等级公路中发展应用。（7）现有水泥混凝土路面技术规范、细则缺乏创新内容，无法确保在不同情况下对高等级公路中水泥路面的工程质量控制9。2 混凝土路面的优缺点混凝土路面在建造质量与使用寿命和后期维修程度几个方面进行对比：表2-1 沥青路面与水泥路面的对比沥青路面水泥路面质量路面平整度高，驾驶感舒适平整度较低，驾车舒适性低寿命老化快，耐水性差，设计年限为15年 耐久性好，设计年限为30年维修维修方便，维修时间短维修较麻烦，维修时间较长从表2-1中可知，虽然水泥混凝土路面的平整度比沥青路面的低，但是可以运用现代水泥路面摊铺设备进行施工，能够提高水泥路面的平整度，还能够铺筑出质量较高的高速公路。沥青路面和水泥混凝土路面虽然设计使用年限较高，但在实际运行中，由于建造质量不高且超载现象严重，使用一两年内普遍开始进行维修。对于经常超负荷、坡度相对较高的公路，水泥混凝土路面更占优势。等级较高的公路百分之九十为沥青路面。在我国，水泥路面多用于等级较低的公路，因为我国水泥的产量相对较高、且水泥混凝土路面造价较低。3 软性粘土基础的定义及处理方法3.1 软土的定义软土是经过地形地貌的变化、气候的更迭、沉积环境的不断改变而形成的自然产物，一般是出现在我国中西部低谷易沉积的地区，因此这些地区的土质含水量比较大、压缩性较高、抗剪强度高及承载力低，一般为细粒土或者淤泥及淤泥质土10。高速公路中的软土路基中的软土是指：粘性土标准贯击数4、无侧限抗压强度50KPA、含水量50%，和砂性土标准贯击数10、含水量30%的。根据相关规范要求：符合天然水含水量35%或液限、天然孔隙比1.0、十字板剪切强度35KPA等三项指标的称软土11。3.2 软土路基的处理根据软土层的厚度以及软土土质的不同，针对软土路基主要的处理方法有以下五种：更换褥垫层、压实软性土基、排水固结、使用化学中和、加固路基周围。定义适用土质主要加固方法换填垫层法当软弱土层厚度不很大时，可将路基面以下处理范围内的软弱土层部分或全部挖除，然后换填强度较大的土或其它稳定性能好、无侵蚀性的材料(通常是渗水性好的中粗砂)称为换填或垫层法软土层厚度不很大时，经济实用高度为23m换填、抛石挤淤、垫层、强夯挤淤几种。深层密实法采用爆破、夯击、挤压和振动及加入抗剪强度高的材料等方法，对地基深层的软弱土体进行振密和挤密的地基加固方法称为深层密实法适用于软土厚度3m的中厚软土的加固，分布面积广的软基加固处理，其加固深度可达到30m强夯法、土(或灰土、粉煤灰加石灰)桩法、砂桩法、爆破法、碎石桩法(振冲置换法)、石灰桩法、水泥粉煤灰碎石桩、粉喷桩法、旋喷桩法。排水固结法在软土地基上加压并配合内部排水，加速软土地基的排水，加快软土固结的处理方法称为排水固结法适用于处理各类淤泥、淤泥质粘土及冲填等饱和粘性土地基堆载预压法、砂井法、袋装砂井、真空预压法、电渗排水法、降低地下水位法、塑料排水板法化学加固法通过在软土地基中加入水泥或其它化学材料，进行软土地基处理的方法称为化学加固法适用于处理砂土、粉土、淤泥质粘土、粉质粘土、粘土和一般人工填土，也可以在处理裂隙岩体及已有构筑物地基加强中硅化法、粉喷桩、旋喷桩、注浆、水泥土搅拌法加固路基法通过在路基中埋入高强度、大韧性的土工聚合物、拉筋、受力杆件或柴(木)梢排等方法加强路基的自身强度，增加抵抗地基变形沉降的能力适用于软弱岩体、土体中的路堤与路堑加筋土路基、土工聚合物、土钉墙、土层锚杆、土钉、树根桩法、柴(木)梢排法垫层法根据材料的不同可分为砂(砾石)垫层、碎石垫层、粉煤灰垫层、干渣垫层、土(灰土、二灰)垫层。代表方法有砂垫层法及换填法。适用条件处理原理注意事项砂砾垫层路堤高度小于极限高度的2倍，软土层较薄，填筑材料比较困难，或雨季施工时在填土与基底之间设一排水面，从而使地基在受到填土荷载后，迅速地将地基土中的孔隙水排出，加快固结速度，提高地基的承载力，减少沉降，防止地基局部剪切变形要注意控制填土速度，所用的材料为含泥量不大于5%的洁净中粗砂，或最大粒径小于5cm的天然级配砂砾换填法软土厚度不大于2m 时利用渗水性材料(砂砾或碎石)进行置换填土应选取颗粒级配适合的砂砾或碎石抛石挤淤软土或沼泽土位于水下，更换土施工困难，且厚度小于3m，表层无硬壳、基底含水量超过液限、路堤自重可以挤出的软土之上，排水比较困难采用抛片石(直径一般不小于30cm)进行挤淤注意从中部开始抛石，逐渐向两边延伸，挤出淤泥，提高路基强度。4 超载对混凝土路面的破坏及处理方法4.1 特重荷载的界定及其特性我国交通部门于1995年12月颁布了超重、超载车辆管理办法，并在1996年3月开始正式落地实行，并对大型物件进行了如下的界定及等级分类12:（1）货物的外形尺寸:长度大于十四米或者宽度大于三点五米或高度大于三米.；（2）单个货物或者不能分解的成捆货物大于二十吨的。一级大型物件只要符合以下标准中的一个:（1）20m长度14m（2）45m宽度35m（3）38m高度3m（4）100t重量20t二级大型物件只要符合以下标准中的一个:（1）30m长度20m（2）55m宽度45m（3）44m高度38m（4）200t重量100t三级大型物件只要符合以下标准中的一个:（1）40m长度30m（2）6m宽度55m（3）5m高度44m（4）300t重量200t四级大型物件只要符合以下标准中的一个:（1）长度40m（2）宽度6m（3）高度5m（4）重量300t大型货品按长、宽、高和重量几个要求中最高要求来确定重量等级。4.2 浅析国内超载现象超载现象普遍发生在我国各个地区。超载现象对公路路面破坏极为严重，其中水凝混凝土路面尤为严重。以下几个地区破坏较为明显：路段使用时间第一次大修年限江阴大桥1999年3月修建完毕开始通车，2003年8月就开始封桥进行全面维修四年山东省京福高速德齐段1997年年底投入使用，2003年6月就全面开展了大修工程五年江西昌九高速1993年1月完工，2003年就必须斥巨资全面进行维修十年长江南京大桥1999年9月竣工，2003年8月进行大修四年（设计大修年限十六年）10国道陡岭子桥1999年5月进行了一次大规模修整，2000年就因荷载超限断裂两次，其中6月份的断裂导致交通中断一个月北京的六环路货车的绕行路段，经过超载车辆的碾压，仅仅一年的时间，路面已经出现严重的损坏一年山东省相关部门的调查数据显示，在京福、京沪高速公路上的来往车辆中，百分之七十都是货车，这百分七十的货车中有百分之六十都超载。山东省的公路因为大量的超载现象，仅2004年直接产生了高达14亿经济损失。据北京交通管理局介绍，北京市的公路路面早在2003年累计损坏了两百多万平方米的道路，桥梁损坏面积约为17万平方米涉及282座桥梁，造成的直接损失高达76亿元。都是由于重载车辆对路面的破坏造成的，每年负责道路的相关部门投入十几亿专项费用用来维修和养护道路桥梁13。4.3 超载运输对水泥混凝土路面的破坏（1）水泥混凝土路面面板破坏碎裂，断裂的裂缝贯穿了整个路面面层以及厚度，将面板分裂为多个大小不一的碎块，整个路面的面层结构被裂缝破坏。（2）水泥混凝土路面面层的裂缝分为四种：水平方向的裂缝、竖直方向裂缝、交叉裂缝和板角断裂。（3）水泥混凝土面板的接缝损坏：由于超载车辆对路面的超负荷荷载，导致维修道路面板裂缝填充的缝料又被挤压出来。（4）水泥混凝土路面上的损坏：道路发生的损害并非全部都是板块结构的损害，也会在道路的表面部位造成损坏如出现露骨或坑洞等现象14 。4.4 混凝土质量控制 在混凝土的现浇衬砌施工之前要做好钢筋的安装，在钢筋安装之前要将渠道基础周围的杂物清除完毕。在钢筋的加工过程中应当集中加工，然后在施工现场通过工人进行手动安装，在施工过程中应遵循先底板后侧墙的原则。这样做是为了保证钢筋连接更加规范。之后用焊接的方法将钢筋焊接上，单面焊接搭接长度要求必须大于等于10d，双面焊接必须大于等于5d，在焊接的过程中要按照相关的要求进行焊接15。钢筋焊接要达到平整饱满的要求，同时在焊接完成后要及时的去除焊接产生的焊渣等，保证混凝土施工过程中的质量。在混凝土浇筑之前应当选择合适的原料，其中渠道混凝土施工中所使用的水泥应当满足相关的施工要求和规定，要求使用特殊标号的水泥，如325或者425的普通硅酸盐水泥16。在砂的选择上使用中砂，颗粒洁净、质地坚硬的天然河砂最好。同时砂里面不能包含土壤、盐碱以及其他杂质，其中的含泥量要小于3%，细度模数保持在2230内，同时含水量要小于4%。渠道混凝土现浇施工中使用的碎石直径大约为2cm左右，要选择使用级配良好而且质地坚硬的碎石。在温度比较低或者渠道床面比较潮湿时坍落度要适当的降低；在温度比较高或者渠床面比较干燥的环境下可以适当的提高混凝土的坍落度。在衬砌施工之前要在渠床上安装钢模板并且利用闭孔塑料来填充伸缩缝，在填充伸缩缝时混凝土砌筑施工要按规范进行，一般采用先坡后底的方式，如果遇到特殊情况再根据实际情况选择符合规范及设计要求的施工方法。在渠道砌筑施工时要按照符合设计及规范要求的方法进行连续衬砌。在同一块混凝土衬砌施工中应当保持连续，不能够出现间隙，如果由于机械故障或者意外事故出现间隙时，其时间不能够超过90min。在施工的过程中如果渠床比较干燥可以通过洒水的方法来保持一定的湿度，防止衬砌完成的混凝土表面因为水分流失而出现裂纹。在施工的过程中要严格的控制混凝土的质量，特别是其水灰比和坍落度要满足设计要求。混凝土在运到施工现场时要及时的流槽入仓，同时平仓，利用振动器进行振捣。在振捣的过程中要按照从上到下的顺序单方向进行，防止出现漏振或者过振的现象。为了保证混凝土的表面无砂眼、龟裂、麻面以及蜂窝等现象，应在振捣完成之后进行磨光机磨平，等到表面出现水泥浆方可停止磨平，之后再进行人工压光，同时还要做到混凝土的棱角分明17。内饰外光、压光可以分为两次，第一次在磨光机操作完成之后进行压光，另外一次在混凝土初凝之前再进行一次压光。在混凝土凝固之后要进行拆模操作，拆模的时间随着温度、湿度的影响，以不破坏混凝土结构为宜。4.5 汽车超载的控制方法超载货车一旦引发意外，都会造成大数量的人员伤亡意外发生。因此我们需要从各方面做好车辆超载现象的预防。在白天行驶在路面上的货车出现超载的现象很少，这主要就是因为在白天交警查处的力度比较集中。但是一到了晚上就会冒出很多超载的货车，因此相关的职能部门也根据这个情况，在这些重点的时间内做好超载现象的加强查询，使得货车驾驶员在晚上也不敢出现超载行为。对于在道路上发现的车辆超载都需要严格的处罚，不管是否因为车辆超载而引发意外的，只要驾驶员出现超载现象都需要给予大数量的罚款。相信在罚款的监督之下也会减少超载现象的出现，一旦出现超载现象引发意外就需要吊销驾照。在每个道路的收费站路口都要设置重点的检查站，根据通行车辆的实际承载重量来进行收费，如果车辆超过了规定的重量，那么就需要给以严格的处罚。在抵制车辆超载的过程中，必须要将处罚以及卸载相互结合起来，一旦发现超载必须要将车辆的货物卸载下来。如果是第一次发现超载现象，那么就要以教育为主，但是第二次发现的就需要给予驾驶员严格的处罚。5 混凝土路面裂缝如何防治5.1水泥混凝土路面破坏类型水泥混凝土路面裂缝的产生是由于路面的破坏造成的，根据裂缝的大小可以分成微裂缝与裂缝。（1）微裂缝钢筋混凝土构件在工作时不可避免会存在裂缝，一般认为裂缝宽度在100微米或者在150微米以下的裂缝称为微裂缝。由各种松散的材料混合成型后的混凝土中存在着非常多的气泡，因此混凝土的内部结构呈现出了一种不均匀的状态，这是由于骨料与水泥浆体的固有物理性能存在很大差异；在之后的养护条件下，由于环境的变换，骨料与水泥浆体的黏合之间约束力的不同，使得混凝土不能自由变形，这时就会产生微裂缝。在混凝土路面没有受到任何荷载的前提下，混凝土出现了微裂缝，那就说明混凝土材料的抗拉强度较低，需要换用高强度的材料。微裂缝应该把尺寸限制在最小以保证该结构的性能稳定。表5-1 微裂缝的发展发展阶段承受最大荷载裂缝的变化缓慢30%出现增长最快70%-90%出现一条贯通的连续裂缝破坏大于90%-（2）裂缝不同因素对路面造成的破坏所形成的裂缝类型也不同的，一般有温度裂缝、冲击裂缝、收缩裂缝、沉陷裂缝等18。裂缝类型形成原因裂缝形状产生时间温度裂缝温差较大引起的一般在 0.5mm以下，沿全长没有多大变化，冬季较宽，夏季较窄硬化期间冲击裂缝拆模过早或拆模时受到外力的撞击水平的、垂直的、斜向的，裂缝宽度、深度和长度不一，无一定规律拆除模板时收缩裂缝原材料质量不合格、养护条件不当直线，长短不一，互不连贯，裂缝较浅，类似干燥的泥浆面混凝土初凝沉陷裂缝混凝土坍落度过大深进或贯穿性裂缝，其走向与沉陷情况有关，一般沿着与地面垂直30°45°角方向发展施工准备阶段裂缝在每个施工的过程中都有可能出现，由于不同的因素而产生不同的裂缝，因此需要十分注意。5.2 混凝土裂缝产生的原因及防治措施5.2.1 混凝土裂缝的产生原因 1、温差差异过大。由于水泥自身材料原因会放出热量使得路面面版内部的温度不断上升，当混凝土路面成型后，路面板内部与外部的温差过大，会在表面产生相对拉应力；当受到周围环境的影响，之后温度降低时，混凝土内部会出现和之前相反的拉应力。出现的反复拉应力超出混凝土的抗拉强度时，混凝土路面就会产生裂缝19。2、原材料质量不合格。有些企业或者个人为了自己的利益会购买便宜的劣质材料，这些材料在出厂时可能会有许多质量问题，但被无良工作人员使用在工程中，导致混凝土出现裂缝。3、承受的荷载过大。混凝土路面的主要作用就是承受荷载，但如果外部给予该路面的荷载过大时，就会造成混凝土路面开裂。4、施工技术不佳。在混凝土硬化时期没有注意混凝土环境的控制，就会使得路面产生温度裂缝；在混凝土拆模时期进行暴力拆除，稍微用力过大就会造成混凝土产生冲击裂缝；在混凝土浇筑环节，没有处理好施工缝就浇筑会使混凝土造成开裂。由于施工技术不当而产生的裂缝都是细节问题，需要注意。5.2.2 混凝土裂缝的防治措施在混凝土的使用过程中，会发生大大小小的问题，产生裂缝就是其中常见的一种问题，那么我们要如何避免裂缝的产生以及对路面面板已经产生的裂缝进行修补，以下分析了几种常用的方法20。1、表面填充修补法这是一种比较常见且简单的修补方法，是把防水涂料或者防腐材料涂抹在混凝土裂缝处，可以防止混凝土裂缝的继续开裂，还可以起到一定的防护作用。这种方法主要是用在产生的微裂缝上，这种裂缝对于路面的稳定性和结构的承载力没有较大影响。常用的有沥青、HK-96增厚型涂料等一些不会影响施工人员健康和周围环境的修补材料，使用这些材料的操作步骤简单，便于工人施工。 图5-1 微裂缝2、注浆、嵌缝封堵法注浆法是将胶结材料等注入裂缝中，这种方法有效的提高了裂缝的防水性能和耐久性能，主要用于对结构整体性有影响的裂缝中或者对防渗要求较高的混凝土裂缝中。但是因为这种材料使用时无法控制注入的量，因此可能会造成注浆过多使裂缝宽度增大。现今最常用的注浆方法是低压低速注入法，这种方法可以控制注入量的多少，并且可以深入到裂缝深处21。嵌缝法的使用方法是沿裂缝填入各种需要的防水黏结材料，以达到封闭裂缝的作用，是封堵路面面板裂缝中最常用的一种方法。软化沥青、水泥砂浆等材料都是最常用的封堵材料。在不同情况下，使用的方法也是不相同的。当钢筋没有生锈时，将裂缝处凿开一条大约10mm缝隙，然后用强力吹风机吧凿开的沟槽吹干净，之后填充修补材料22；当钢筋生锈时要先把生锈钢筋换掉然后再填充修补材料。修补已经锈蚀的钢筋部位时应注意以下事项：（1）把钢筋生锈的部分全部清除掉23；（2）个别生锈的钢筋位置不容易被发现，故在检查时需要注意一些隐蔽地方的生锈，并把它全部清除换掉；（3）当修补的过程中发现裂缝还在持续扩大时，应大面积更换需要修补部位的材料；3、结构加固法对混凝土结构进行加固可以增强混凝土结构的稳定性。结构的加固主要是为了提高混凝土路面的强度、刚度和耐久性，提高路面的安全性，以减少不必要的事故的发生，从而延长路的使用年限。结构加固经常用的方法有：增大截面面积、置换混凝土、粘贴钢板、增强预应力、增设支点等方法。图5-2 结构加固法4、混凝土置换法这种方法主要针对混凝土严重损坏，就是把产生裂缝的地方及附近铲除，然后填入相同或者高强度配比的材料，也可使用其他设计允许范围内不会对路面造成影响的材料。比如同等材料的普通混凝土或水泥砂浆拌合物等24。 5、仿生自愈合法仿生自愈合法是经过长时间实验研究得出来的新型裂缝处理方法，主要是在混凝土内部加入含粘结剂的液芯纤维等物质，之后填充物会像生物的愈伤组织一样对混凝土裂缝进行重新封堵。进入混凝土裂缝之后发现的有害物质越来越多时，分泌的液芯纤维越来越多，然后裂缝就会越来越密实坚固。这种方法在防渗漏方面广泛应用。5.3小结本章从裂缝的分类入手，弄清裂缝产生的原因、产生的形状等，对可能产生的裂缝进行防治，避免混凝土路面被破坏。小结本文从道路的发展历程入手，通过研究美国道路发展史得出结论配筋率与设计裂缝平均间距、混凝土间接抗拉强度、钢筋和混凝土的热胀系数、钢筋直径、轮载应力、混凝土28d干缩应变诸因素有关，但与交通量无直接关系。之后通过研究日本道路发展历程路了解到日本道路路面结构采用了加入钢筋平铺的结构，这种路面充分发挥了自身强度高和耐久性好的特点，这种路面也是当今水泥混凝土路面未来发展的一种方向。从而得出结论不同水泥路面有不同的特点，适用于不同场所的路面其材料要求及设计施工工法等技术要求也是不同的。之后通过研究国内混凝土路面发展历程，反映出我国水泥混凝土路面虽然建设里程多，但道路使用性能差，技术落后，在国、省道的路面类型选择中并没有被认可。水泥路面经过重载车辆的高负荷运转造成早期路面破损严重，设计使用五十年年限的路面可能不到五年的时间就会产生严重病害；道路通车之后水泥路面想要维修会造成严重的交通拥堵。国内水泥路面的应用和国外应用效果和范围存在巨大差异。之后通过分析国内混凝土路面的优缺点可以清楚的看到我国国内水泥路面主要以低等的乡村公路为主，这与当地水泥产量、价格存在必要的关系。通过对软土地基对路面的影响，提出了更换垫层、深层夯实、排水固结法、化学加固法、加固路基法等解决途径。超载现象在我国各个地区都较为普遍，超载现象严重威胁着公路路面，尤其是水泥混凝土路面，可能会造成严重的交通事故。针对超载造成路面损毁的各种情况提出了相对应的控制措施，如温度裂缝的控制措施、混凝土质量控制、汽车超载控制。本文后半部分从混凝土路面的裂缝产生原因入手提出了相对应的养护方法之后再加以正确的处理，能够有效的使混凝土路面产生裂缝造成的损害程度控制在路面允许范围内,并在施工过程中采取有效的措施来控制裂缝的出现，钢筋混凝土结构面板上的裂缝将会逐渐得到控制。参考文献1 公路沥青路面设计规范JTJ014-97.北京：人民交通出版社2 郝大力.轮面性能的评价与分析研究:博士学位论文.西安：公路系，2000，93 任瑞波,钟阳.路面结构在动荷载作用下路表弯沉的求解.岩土工程学4 陈华.水泥混凝土路面病害的防治与维修技术研究D.重庆交通大学,2008.5 邓广辉.水泥混凝土道面等强修复技术及工艺研究D.北京建筑大学,2013.6 刘建伟,张翛,申俊敏,虞文景.水泥混凝土路面国内外现状和发展新对策J.中外公路,2016,36（04）:73-77.7 刘建伟,虞文景,吴喜荣,刘力源,王帅.钢筋焊接网混凝土路面技术及在高速公路中的应用J.施工技术,2017,46（04）:58-61+94.8 程耀烜.连续配筋混凝土路面应用研究D.长安大学,2016.9 刘建伟,张翛,申俊敏,虞文景.水泥混凝土路面国内外现状和发展新对策J.中外公路,20