城市道路和各等级公路在建成通车以后,由于行车荷载的作用和受自然条件和施工中各项因素的影响,道路经常会发生各种病害。根据产生的原因和病害的形式道路病害可分为:裂缝、车辙、坑槽、推移、拥包、沉陷、桥头及涵洞跳车、冻胀、翻浆、沥青脱落等。在下面部分,根据自己的经验和总结的知识,就冻胀和翻浆产生的原因、影响冻胀和翻浆的因素、冻胀和翻浆的危害谈一谈粗浅的看法。
冻胀产生的原因
冰冻季节因为大气负温的影响,土粒中水分冻结后就形成为冻土。在冻土地区,随着冻土的产生和融冻的发生而出现的一些现象就成为冻土现象。在冻土产生过程中,某些细粒土层在冻结过程中往往会发生土层体积的膨胀,膨胀使地面隆起成小丘,产生的这一现象就是所谓的冻胀现象。
在道路中经常出现以下情况,如:天然地下水位较高;城市道路地下供水、排水管道的泄漏没有及时维修;路表水向路基中的渗透等。它们为冻胀提供了充足的水源,在形成毛细通道时就构成毛细水的上升,这是构成冰冻季节冻害的主要原因。当冰冻季节冻结时,土中水分向冻结区迁移并积聚,大气温度降到负温度的时候,道路土层温度也跟随降低到负温度,土颗粒孔隙中的自由水在0℃以下时,自由水首先冻结成冰晶体。随着气温的继续下降,周围未冻结区土中的水分会向表层冻结冰晶体迁移积聚,使冻结区土层中水分逐渐增大,冻结后的冰晶体也不断增大,只要冻结区周围还存在着水源(如:地下水距离冻结区很近、排水和供水管道泄漏未修复等),并且还存在适当的水源补给通道(即:毛细通道),能够源源不断地补充给冰冻体所需的水分,在这一不平衡的引力不间断地作用下,未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚,使冰晶体不断扩大,在土层中形成冰夹层,由于水在由液态冻结后变成固态时体积会增大9%,因此,土层在冰夹层作用下体积会发生膨胀,也就是冻胀。冻结区域冰晶体不断增大,不断吸引周围的水分,不断发生体积继续膨胀现象,一直继续到切断冰晶体所需的补给水源,此时的水分继续迁移积聚、冰晶体继续增大才会停止。
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