水泥混凝土路面中过渡层的联结与破坏分析

(河南质量工程职业学院， 河南 平顶山 467000)

0 引言

随着国家的进步，交通事业飞速发展，我国高速公路总里程已经突破了13万公里，公路总里程457.73公里，但是需要养护的养护维修的就有446.56公里占总里程的97.6%，这些公路中水泥混凝土路面所占的的比例是最大的。这些水泥混凝土路面中出现路面断裂，结构受损情况的不占少数，虽然造成这种情况的原因有许多，造成这些原因的情况也很多。在这些造成路面损坏的情况中有一部分是因为过渡层发生了破坏而使路面发生破坏。过渡层很薄，但是一旦过渡层被破坏，水泥混凝土会随着过渡层破碎的裂缝向路面蔓延，最终导致整个的路面的破坏。

1 过渡层的产生与性质

如今我国的公路事业高速发展，特别是党中央提出了一带一路这个伟大的战略思想之后，道路行业又一次走向了春天。但是，在工程施工中最重要的不应该是修建了多少路，而是修建的路是否可以满足国家的要求，是否可以让人们使用的时间更久，使用的更加舒适。因此本文对影响路面质量的其中一个因素‘过渡层’进行了分析。

1.1 过渡层的产生

在铺设水泥混凝土路面时，由于路基存在一定的空隙，在施工人员进行水泥混凝土浇筑时由于水泥混凝土存在自重导致一部分水泥进入到路基的孔隙之中。慢慢的，水泥混凝土发生固化，从而在路面与路基之间形成了这样一层薄薄的，易碎的结构。硬化后的水泥混凝土是一种典型的水泥基复合材料。这个薄层是一个富水区域，厚度大约20-100um，该区域的W/C高，孔隙大，结晶颗粒大。有时浆体-骨料边界存在裂缝，孔隙率随着离骨料表面距离增大而降低，约是靠近骨料的表面，产生的空隙也就越多。而这层结构就是对水泥混凝土路面存在极大杀伤了的过渡层。这层极为特殊的结构的性质也极为特殊，它既和水泥混凝土路面的性质不一样，又与路基的性质不一样，就是因为这个极为特殊的结构层的出现导致了整个水泥混凝土路面不能在工程师为它预期的使用寿命之内完成自己的使命。因为过渡层内胶凝材料粒子堆积密度较低，从而在界面出现了一种效应‘边壁效应’，因为这个过渡区的孔隙率要远远大于地基的孔隙率，形成了极易破损的缺陷部位。因此在水泥混凝土施工中认为过渡层是水泥混凝土最为脆弱的连接部位，

1.2 过渡层的性质

过渡层被认为是水泥混凝土路面最为薄弱的环节，它的结构疏松，强度比较低，在受到外界因素的影响下，这个极为薄弱的区域非常容易出现破坏，产生裂纹。裂纹极易发生扩散，从而影响了整个混凝土路面的整体强度。过渡层对水泥混凝土路面产生的影响还有许多，他可以降低交界面的粘结强度，从而从一定强度上降低了水泥混凝土路面的抗拉强度，由于水泥混凝土是一种抗压不抗拉的建筑材料，因此，这种影响对水泥混凝土路面是致命的；在集料成分比例不变时，界面的厚度越大会导致水泥混凝土的弹性模量下降，并且骨料的体积分数越大会使过渡层的弹性模量影响越为强烈；因为过渡层存在疏松多孔的性质，过渡层的这一性质在一定程度上影响了水泥混凝土的扩散性和渗透性，不止这些，过渡层的高空隙率还会存留对水泥混凝土有害的物质，从而加速了水泥混凝土的损坏。

2 过渡层的破坏原因

2.1 水泥混凝土的自身收缩

水泥混凝土自身存在一个特性，在水泥混凝土发生硬化时，水泥混凝土的整体会发生收缩，因为发生了这种收缩使得整个水泥混凝土路面产生了很大的拉应力，由于水泥混凝土的抗拉性能有限，当这种力达到极限时势必会对路面产生破坏，将会从水泥混凝土的表面发生开裂，裂缝会随着力的增大而增大，当裂缝彻底贯穿整个水泥混凝土结构时，巨大的拉应力瞬间爆发，这种巨大的力会将过渡层破坏。

2.2 温度变化的影响

水泥混凝土是一种会随着温度的变化体积发生变化的建筑材料，这种变化在水泥混凝土路面上由为明显，在外界温度发生均匀降低的时候，水泥混凝土会产生收缩的内力，这种收缩力是十分巨大的，由于路基的在低温下的收缩远没有水泥混凝土强烈，因此在巨大收缩力的影响下会将过渡层彻底的破坏；不止低温会对过渡层发生破坏，温度升高也会发生这种破坏，水泥混凝土会随着温度的上升发生膨胀，当水泥混凝土路面的上表面温度升高的比下表面高时，水泥混凝土板会向上发生突起，反之，会向下发生突起，水泥混凝土路面的这种变形会使水泥混凝土路面与路基发生分离，从而发生过渡层的破坏。

水泥混凝土这种材料本身存在的一些性质造成了水泥混凝土路面易出现破损，断面等现象。但是这种情况在一定程度上是可以避免的，水泥混凝土存在热胀冷缩的现象，应对这种现象我们可以设置分隔缝，以减小热胀冷缩对水泥混凝土造成的损失。

3 过渡层的强化和改善

3.1 降低水胶比

水泥混凝土的水胶比与水泥混凝土的性质紧密相关，水泥混凝土的水胶比越低界面处的水胶比越低，孔隙率也就越低。不止这些水胶比的降低提高了水泥混凝土的强度模量，从而降低了过渡层的破坏几率。

3.2 掺加矿物掺合料和高效外加剂

在水泥混凝土中加入一些外加剂可以提高水泥混凝土的各方面性能，在水泥混凝土中可以加入矿物掺合料例如：SF，这些矿物掺有一部分可以与水泥发生反应，从而提高了水泥混凝土的强度，还有一些没有参加反应的可以成为那些界面空隙的填充物，这些都有利于过渡层的改善；选用有效的外加剂同样可以改善水泥混凝土的性能，掺入高效的外加剂例如：减水剂。

不止这些可以改善水泥混凝土的性能，选用优良的骨料也可以改善这种情况，可以选用吸水的骨料，这样就可以降低骨料周围水泥混凝土的水胶比，通过这种方法就可以改善不利因素，选用水硬活性的骨料也可以做到这些，这种骨料可以在界面处发生水化反应，借用这个特性从而改善了过渡层存在的问题。同样，改善混凝土的及制作工艺在一定程度上也可以改善界面的性质。

3.3 路基与水泥混凝土层之间放置保护

在水泥混凝土与路基交界处可以放置一些材料来防止水泥混凝土路面发生破坏，在交界处可以铺设塑料膜，沥青等物质来防止因过渡层发生破坏而给水泥混凝土路面带来的损害。但是这种施工方法并不是随便使用的，必须对接触面进行一系列的检查，设计。例如要做到接触面的干净，整洁以保证可以让水泥混凝土路面与路基可以光滑接触。

4 结语

改善过渡层的方式有许多种，例如：为了应对水泥混凝土本身的热胀冷缩性质可以设置分隔缝；可以从水泥混凝土的配置上做更改，调节水胶比；添加矿物掺合料，添加添加剂，更换骨料；在水泥混凝土与路基之间设置保护层等方法。如今过渡层对水泥混凝土路面的破坏是可以预防的，方法总比问题多，大胆设想，小心求证，这正是工程人的特点，也凸显了工程人不怕任何技术难题的昂扬斗志。

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