混凝土路面破損原因及其修復方案

摘要：隨著我國經濟建設和交通運輸業的發展，公路交通量越來越大，超載現象和重載車輛也越來越多，隨之而來水泥混凝土路面板破損的現象也越來越嚴重，路面修復已成為許多公路部門越來越關注的問題。本文首先分析研究了舊水泥混凝土路面破損的產生原因，并提出了幾種可供選擇的修復方案，提出采用鋼纖維混凝土路面加鋪層做修復罩面，并介紹了加鋪鋼纖維混凝土路面的施工要點。

關鍵詞：水泥混凝土路面 破損修復 鋼纖維混凝土 加鋪層

1 引起水泥混凝土路面破損的原因

1.1 水是引起水泥混凝土路面病害產生的直接外因。

筑路先治水，水是公路工程和公路養護工作中首先必須解決好的一個主要問題，是水泥混凝土路面早期病害引發的一個直接外因。每到春、冬季節，由于地表水的滲入，地下水位的上升，直接改變路基的濕度，使路面的強度降低，路基的承載力下降，從而導致路面病害的產生，一場大雨和幾場連綿陰雨過后，路面便開始小面積的裂縫，繼而出現大面積的松散、翻漿、坑槽等現象。

1.2 超限超載車輛是水泥混凝土路面早期病害產生的潛在外因。

公路運輸車輛的超限超載是公路水泥混凝土路面早期病害產生的又一個主要外因。據有關資料統計：車輛超限重量的增大和其對路面的損害是呈幾何倍數增長的，超限10%的貨車對道路損壞會增加40%，一臺超載2倍的車輛行駛一次，對公路的損害相當于不超載車輛行駛16次，一臺36噸的超載車輛對道路毀壞程度相當于9600輛1.8噸重汽車對道路的破壞，超限超載車輛對路面結構產生破壞造成路面網裂、變形、松散、沉陷和坑槽。

1.3 路面設計、施工不合理和不規范。

路面設計、施工不合理和不規范是水泥混凝土路面早期病害產生的內因。一是路面結構設計不合理，瀝青面層結構選用不當，混合料類型不合理。二是路面基層（底基層）補強厚度設計不當，導致瀝青面層產生早期病害，如龜裂、松散，局部沉陷等。三是路面施工不規范，材料把關不嚴，施工機具陳舊不配套，使得瀝青混合料的配合比設計、拌和均勻性、壓實度、平整度都達不到規范要求，從而導致面層松散、裂縫等病害。

1.4 路面初期養護不及時、不得當。

水泥混凝土路面面層初期養護及時得當會延長水泥混凝土路面的使用年限，否則會縮短其使用年限。由于養護資金不足或管養體制不明確，從而出現重建輕養的現象，有些地方，特別是現在的通鄉通村水泥混凝土路面，有的公路修好一年以后，從來沒有人去養過，更談不上初期養護。

2 水泥混凝土路面破損的修復方案

水泥混凝土路面的翻修對修復破損混凝土路面是簡單易行的，但需大量擊碎舊路面、振實路基、重新鋪設基層和面層，工作量大，施工期間交通難以維持，而且以前對部分地段也進行過翻修，效果均不理想。所以理想的修復方案如下:

首先按普通混凝土加鋪層計算加鋪層厚度:鋼纖維混凝土加鋪層采用普通混凝土加鋪層厚度的0.55～0.65倍；連續配筋混凝土加鋪層采用普通混凝土加鋪層厚度的0.9倍，且厚度還應滿足加鋪層最小厚度的規定。普通混凝土加鋪層厚度h的確定，采用等剛度原則，按分離式加鋪層的結合條件，將雙層混凝土板換算成等效單層混凝土板計算其荷載應力和溫度應力，然后計算舊混凝土板與加鋪層底面的應力。當舊混凝土路面的應力和加鋪層的應力都滿足規范要求時，則加鋪層厚度h確定，否則重新計算。假設對該路段進行24h的交通量調查，將汽車軸載換算為標準軸載作用下的次數Ns= 125n/d，設計使用年限為20年，交通量年平均增長率為14%，舊水泥混凝土路面板的彎拉強度fem=4.3MPa，彎拉彈性模量Ee=28 ×103MPa，基層頂面當量回彈模量Et=87.83MPa。經計算，普通混凝土加鋪層厚度h=17cm，故連續配筋混凝土加鋪層厚度ha′= 0.9×h=16cm；鋼纖維混凝土加鋪層厚度ha=0.6×h=11cm。

其次，從鋼纖維混凝土的性質和作用功能上分析。鋼纖維混凝土是在水泥混凝土中摻入一定數量的低碳鋼或鋼纖維，是一種纖維型與顆粒型相混合而成的復合材料，通過兩者之間的界面作用成為一體，在受力過程中兩種材料各施所長，顯著地提高了混凝土各項性能指標。而且鋼纖維混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法來鋪設、振搗和抹平，不需要特殊的機械，施工簡易。綜合比較，采用鋼纖維混凝土加鋪層是最佳方案。

3 鋼纖維混凝土加鋪層的施工要點

混凝土路面板質量的好壞，很大程度上取決于施工質量。鋼纖維混凝土路面施工時，除應滿足普通混凝土路面施工的一般要求外，還應注意:

3.1 舊路面的檢查與整修

對舊路面中嚴重破碎、裂縫繼續發展的板，擊碎清除，重新澆筑混凝土。為防止舊水泥混凝土板的裂縫向上反射，先將舊路面清掃干凈，再按1.0～1.5kg/m2的標準涂一層瀝青，并在其上加鋪一層厚度均勻油毛氈作隔離層。

3.2 材料試驗和混凝土配合比

配合比要保證鋼纖維混凝土有較大抗彎強度，以滿足結構設計對抗壓強度與抗折強度的要求及施工的和易性。為保證施工時混合料質地均勻、不離析，集料宜采用連續級配，粗集料最大粒徑不宜大于20mm。鋼纖維長度宜為25～60mm，直徑0.4～0.7mm，長度與直徑的最佳比值為50～70。鋼纖維混凝土的配合比中鋼纖維的體積率為1.0%～1.2%，砂率取值較普通混凝土略有增大。

3.3 混凝土板的施工

①在混凝土攪拌過程中，為保證鋼纖維均勻分布，應按碎石、鋼纖維、砂、水泥的順序加料，干拌2min后，再加水濕拌1min。②由于鋼纖維混凝土中水泥含量較高，初凝時間較短，坍落度損失較快，因此要求從出料到澆筑完畢不得超過30min。③為確保鋼纖維的二維分布，宜使用平板振搗器振搗成型。④盡可能在氣溫較低的早晨和夜間施工。當氣溫高于30℃、拌和物溫度為30～35℃時宜停工，以防拌和物水分蒸發而出現干縮開裂。⑤最好使用強制式攪拌機，因自落式攪拌機出料速度慢，滾動時鋼纖維極易成團。⑥鋼纖維混凝土收縮性小，抗裂性能好，可不設縱縫，當鋼纖維混凝土澆筑養生達設計強度50%后可每隔15m切一道收縮縫。

3.4 抹面與防滑

鋼纖維混凝土具有粗骨料細、砂率大、纖維亂向分布的特點，宜采用真空吸水工藝，機械抹平，阻止纖維外露。抹面時，需將冒出混凝土表面的鋼纖維拔出，采用壓紋器壓紋工藝可避免拉毛產生的外露現象。

3.5 養生與填縫

采用潮濕養生方法。混凝土表面整修完畢后，立即進行養生，用20～30mm厚的濕砂覆蓋于混凝土表面。每天均勻灑水數次。養護時間由試驗確定，以混凝土達到28d強度的80%以上為準。養護期滿即可采用改性瀝青填封接縫。填縫時接縫保持清潔、干燥，填縫料應與縫壁粘附緊密、不滲水，灌注高度一般比板面低2mm左右。

進行舊水泥混凝土路面修復方案選擇時，須考慮行車要求和經濟要求等，因地制宜，選擇經濟可行的方法。呂東線通過比選采用鋼纖維混凝土加鋪層做修復罩面，修復工程竣工已有一年多，路面狀況良好，應用效果值得推廣。