水泥混凝土路面的主要病害分析

1 概述

公路具有機動、靈活、直達、迅速、適應性強、服務面廣的特點，在社會主義現代化建設中發揮著巨大的作用。在所有路面類型中，水泥混凝土路面具有承載能力大，設計壽命長和使用效果好，且具有強度高，穩定性好，養護費用小等優點。

但由于水泥混凝土自身的低韌性，隨溫度、濕度變化的變形大以及需設置接縫等缺點，特別是由于受到地區的地質、氣候等自然環境多變的影響，加上混凝土路面設計標準不高和建設者們對路基、路面修筑技術的認識不足，工程質量監管機制不完善，養護管理不到位等原因，不少路段出現開裂、唧泥、錯臺、拱起等病害。現就水泥混凝土路面病害的產生原因、影響因素進行一些探討。

2 水泥混凝土路面病害機理分析

2.1裂縫

水泥混凝土路面裂縫主要表現為表層裂縫和貫通板厚裂縫，其各自產生的原因如下：

2.1.1表層裂縫：在水泥混凝土路面上，表層裂縫的主要表現形式為龜裂。即混凝土路面表面上呈現碎小的六角形花紋狀裂縫，裂縫很淺。其產生的原因既有設計上的原因，也有施工方面的原因。設計方面的原因主要是指混凝土配合比設計不當。如水泥用量過大或砂率過大；外加劑使用不當或者摻量過大，混凝土在重力作用下產生離析而導致這類裂縫產生。施工方面的原因主要是混凝土澆注后沒有及時覆蓋所造成的。混凝土澆注后，尤其是在炎熱的天氣或大風天氣里，如果不及時覆蓋，混凝土表面的游離水分蒸發過快，產生急劇的體積收縮，而此時混凝土早期強度很低，其值不能抵抗這種收縮應力而導致開裂。

2.1.2貫穿裂縫：貫穿裂縫是指水泥混凝土路面板產生縱向、橫向貫穿板厚的裂縫，也即斷板現象。

縱向貫穿裂縫成因：縱向貫穿裂縫是指水泥混凝土路面發生平行于道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫。其產生的原因是在路面施工后，由于地基沉降不均勻而導致出現不均勻裂縫，產生斷板現象。如基層碾壓不實，未達到密實標準；產生斷板現象。基層材料攪拌不均，導致基層不均勻沉降，也即由于路基發生局部的不均勻沉陷，如溝槽下沉、路基拓寬部分沉陷、路基未充分壓實等原因導致路面板脫空，產生裂縫。

橫向貫穿裂縫成因：橫向貫穿裂縫是指水泥混凝土路面發生垂直于道路縱軸線方向的貫穿板厚的裂縫。其產生的原因一是由混凝土本身的性質——混凝土抗拉強度太低造成的，二是由于施工不當——切縫不符合要求所造成。混凝土抗拉強度很低，一般只有混凝土抗壓強度的1／17～1／18。混凝土的抗裂性就是指混凝土抵抗干縮變形和溫度變形的能力，這些變形所引起的拉應力，如超過了混凝土的極限抗拉強度時，就發生裂縫。

由于溫度和濕度的變化，混凝土會產生體積膨脹和收縮現象，這種變形如受到限制，將會使混凝土內部產生內應力，就有可能產生裂縫。因而水泥混凝土路面上每隔一段距離要設置脹縫或縮縫，而切縫質量的好壞直接影響著水泥混凝土路面的質量。如切縫時間掌握不當，切割不及時；切縫深度不符合要求，切縫過淺；切縫未切到頭等因素均可引起混凝土路面發生橫向貫穿裂縫。

2.2唧泥

水泥混凝土路面在凝結硬化過程中具有較大的干縮變形和溫縮變形，從而要求混凝土路面設置間距很密的縮縫，這些按縫無疑是水泥混凝土路面最薄弱、最易損壞的部位，目前我國生產的填縫料使用期都較短，大都有不同程度地出現滲水現象，特別是南方多雨地區，雨水通過接縫、裂縫和板邊縫隙滲入到板底，從而形成了產生卿泥的潛在因素。一般卿泥由以下過程形成。

超重車輛的破壞作用，路段上質量載重車輛較多，其主要集中與右側行駛，現交通量大，其以載重車輛為主，對混凝土板破壞大。

路面設計不合理，非機動車道基層面高出混凝土路面機動車道基層面，且路面基層為不透水結構層，使得混凝土路面行車道板出現“擋壩蓄水”，致使混凝土路面板底內部排水不暢，非機動車道基層就如一擋水堤壩“將路面滲水蓄于道槽之中”。由于基層表面長時間處于潮濕狀態，材料間的膠結能力由此變弱，強度下降。

板內溫度的非線性分布引起板向上或向下翹曲，加速板與基礎之間的分離，再加上車輪荷載的重復作用，使板底基礎發生微小的塑性變形，于是水泥混凝土路面板底與基層之間出現微小空隙，即原始脫空區。

2.3接縫損壞

脹縫處鋼筋翹動作用加劇了脹縫損壞。混凝土路面脹縫處的鋼筋設置在一塊脹縫板上，要求鋼筋處于平行狀態，實際上在施工中鋼筋不可以完全處于平行位置，而支撐鋼筋的只有一個活動支點脹縫板，經各種振搗器的振動，就會使鋼筋翹起，與路面形成一個角度，翹起一端鋼筋下部將產生微裂縫，形成隱患存在于砼內部，當路面受載荷的壓力時，內部的微裂就隨之擴大，使路面產生損壞，因此鋼筋在砼內部的翹起，是混凝土由微裂到破壞的根源。

脹縫在使用中隨氣溫而變化，氣溫上升時填縫料會被擠出；當氣溫下降填縫料不能恢復使縫中形成空隙，泥、砂、石屑等雜物侵入，成為再次脹伸時的障礙，且雨水亦能沿此空隙滲入，損壞基層和墊層，造成路面板接縫處的變形和破損，縮縫的變化較小，但經過若干次收縮，能把假縫折斷成真縫，填縫料自身的老化，也會造成象脹縫一樣的后患。

施工初期養護不規范，切縫、清縫不及時或沒有達到規定的深度，也是造成接縫破損的原因之一。

2.4變形損壞

2.4.1錯臺

按縫處相鄰兩塊板垂直高差在8mm以上出現的豎向相對位移。按縫處僅有部分傳荷能力時，輪載作用下相鄰板端出現撓度差；沿接縫滲入面空隙內的水分沖蝕基層和路肩；車輪駛經時，帶有被沖蝕材料的有壓水把這些材料沖積在駛近板板底脫空區域內，使之升高，而駛離板后由于板下基層材料被沖蝕而下沉。因此，錯臺現象取決于接縫的傳荷能力、基層材料的耐沖蝕性和水分三方面因素。錯臺的出現，降低了行車的平穩性和舒適性。

2.4.2拱起

拱起是縱向相鄰兩塊板或多塊板相對其鄰近面板向上突起在3cm以上的現象。其成因在春季和炎熱夏季時，混凝土面層板在熱膨脹受到約束時，某一接縫兩側的數塊板突然出現的向上拱起的屈曲失穩。板收縮時接縫縫隙張開，填封料失效，堅硬的碎屑落入縫內，致使板在收熱膨脹時產生較大的熱壓應力，板發生縱向失穩而出現拱起。輕度拱起使路面平整度變差，而嚴重拱起則會導致前后板塊斷裂。

2.5總結

綜上所述，引起水泥混凝土病害的內在原因主要是設計因素，外部原因主要是水的滲入和車輛的超載。所以混凝土設計配合比要科學、合理，拌制混凝土混合物時要嚴格按照設計配合比進行。在路面施工中和使用中，采取有效措施使降落在路表的水盡量排到路面結構以外。此外，交通管理部門要嚴格控制超載車輛的運行，保證路面所受荷載在設計荷載范圍之內。