混凝土路面常見病害的成因及防治

【摘要】通過對水泥混凝土路面常見病害的分析，總結了水泥混凝土路面常見病害的產生原因，提出了相應處理及預防措施。

【關鍵詞】水泥混凝土路面；病害；處理措施；預防措施

1.引言

對于水泥混凝土路面，因其長期暴露在日曬、雨淋、凍融、溫度等反復作用的自然條件下；長期受交通荷載的反復作用下；局部施工工藝控制和關鍵工序的把握不當，未達到設計要求；在本身設計方面，對汽車交通量和軸載增長預測欠準確，對個別超重車引起的損壞作用未予重視；未及時加強養護工作，使得大氣降水滲透入板下等因素的影響下，道路在開放交通后若干年內，路面病害將會相繼出現。

2.路面病害現象及形成病害原因的分析

水泥混凝土路面損壞可分為：接縫類、斷裂類、變形類和表層類四種類型。接縫類主要指裂縫的填縫料損壞、接縫剝落等；斷裂類主要指縱、橫、斜向裂縫和交叉裂縫、斷裂板等；變形類主要指唧泥、錯臺等；表層類主要指坑洞、露骨、網裂和起皮、粗集料凍融裂紋、修補損壞等。

2.1接縫類。

2.1.1水泥混凝土路面脹縫處剝落及碎裂。現象：碎裂深度最大處達到板厚的50%，表面縱向延伸寬度可達3cm～40cm。原因：

（1）脹縫填縫材料不合格或未填滿，導致泥砂、碎石等雜物堵塞脹縫，阻礙了水泥混凝土板塊熱膨脹，從而引起應力過于集中使水泥混凝土板端脹裂。

（2）傳力桿設置不當或其伸縮端被阻死，從而導致其不能自由伸縮；或施工工藝的控制不力，使脹縫未完全斷隔，板塊熱膨脹時不能自由伸張，致使溫度應力導致板塊邊緣脹裂。

2.1.2水泥混凝土路面施工縫處剝落及碎裂。現象：碎裂深度不足板厚50%，寬度為2cm～20cm。原因：

（1）后施工水泥混凝土路面板塊邊緣底面雜物等未清理干凈，導致該處形成臨空面，或傳力桿鋼筋布置間距偏大或者鋼筋偏小，使得板邊在車輪荷載反復作用下被擠壓碎裂。

（2）先施工水泥混凝土路面板塊邊緣在養護齡期不足時為了趕工期，在澆筑相鄰板塊時，沒有做好成品保護，三輥機直接在其上滾動行走操作，導致先施工水泥混凝土路面板邊緣混凝土內部未達強度就遭破壞，在車輪荷載作用下很快反映到表面上來產生局部混凝土剝落、碎裂。

2.1.3水泥混凝土路面鋸縫處（假縫）剝落及碎裂。現象：表面沿縫邊2cm～10cm小范圍碎裂或沿縫邊0cm～30cm范圍裂縫（裂縫最大深度處達至全板厚貫通）。原因：

（1）水泥混凝土路面鋸縫時間過早使板邊受到損傷，行車后破壞、碎裂。

（2）鋸縫時間過遲或鋸縫深度寬度不足，導致混凝土收縮應力拉裂混凝土路面。

2.2斷裂類。

2.2.1橫向裂縫。現象：垂直于行車方向的有規則的貫穿混凝土板全厚度的裂縫即橫向裂縫。原因：造成橫向裂縫的原因很多，大致分為：干縮裂縫、冷縮裂縫和切縫不及時引起的裂縫等。

（1）水泥混凝土的自由收縮不會導致裂縫產生。而處于限制狀態下的混凝土結構，由于其本身的抗拉彈性應變以及徐變應變兩者與混凝土硬化干燥過程中的自由收縮不相適應時，混凝土就會發生裂縫。有資料表明，水泥混凝土20年收縮量的14%～34%發生在14天齡期內，40%～80%發生在3個月齡期內，所以干縮裂縫引發的路面橫向裂縫往往是在混凝土水化硬化早期。

（2）水泥混凝土同樣具有熱脹冷縮性能。冷縮屬于拉縮變形，容易引起開裂。當外部混凝土所受拉應力一旦超過混凝土當時的極限強度時，板塊就會產生橫向裂縫，這種裂縫大多貫穿整個路面。

（3）混凝土抗拉強度一般僅為抗壓強度的1/8～1/7，約4.3～5.0MPA。有資料表明，溫度下降30℃時應力將超過抗拉強度，必然產生橫向裂縫。所以，切縫不及時將會導致水泥混凝土路面橫向裂縫的產生。

2.2.2縱向裂縫。現象：平行于道路行車方向產生的貫穿混凝土板全厚度的裂縫即縱向裂縫。原因：是由于地基的不均勻沉降或路基未達設計強度或基層穩定性不夠造成的。填料的質量、濕度、膨脹性、凍脹、壓實度等性能未達到要求，可能導致路基支承不均勻，產生垂直沉降及側向滑移。最終導致因路基沉陷受板塊自重和行車壓力作用而產生縱向裂縫。

2.2.3交叉裂縫。現象：水泥混凝土路面板上出現兩條或兩條以上相互交錯的裂縫。原因：

（1）在長期車輛荷載以及溫度變化的作用下，由于水泥混凝土強度不足導致裂縫產生。

（2）因為路基和基層的水穩定性較差，受水侵入發生不均勻沉降，最終受到荷載等作用導致裂縫產生。

（3）混合料中水泥的水化反應及堿骨料反應均可以導致裂縫產生。

2.2.4板角斷裂。現象：與水泥混凝土路面板板角兩邊接縫相連的并貫穿板全厚的裂縫。原因：板角是混凝土路面板的最薄弱部位，往往因為側模壁效應，導致板角不密實，強度不足而埋下隱患。由于水泥混凝土面板間設置接縫減弱了板邊的承載能力，使板角在長期的荷載等作用下出現斷裂。其次在溫度變化的作用下，也會導致板角產生溫度疲勞應力，更易因荷載作用產生斷裂。

2.3變形類。

2.3.1唧泥。現象：當汽車行經水泥混凝土路面接縫時，由縫內噴濺出泥漿的現象。往往在距離接縫1.5～1.8m以內產生橫向裂縫。原因：在車輛的重復頻繁作用下，面板底下的細粒基層或基礎材料由于塑性變形累積而同面層板脫空，地面水沿接縫或裂縫滲入板下積聚在脫空的空隙內；在輪載作用下，板向下移動抽吸相鄰板間的水及細小顆粒混合噴濺出來，使面板邊緣失去支承，在板這、板角以及橫縫處產生大量的空隙，導致面板開裂。

2.3.2錯臺。現象：路面橫向接縫兩側路面板出現的豎向相對位移。原因：當脹縫下部嵌縫板與上部縫隙未能對齊，或脹縫兩側混凝土壁面不垂直，使縫旁兩板在伸脹擠壓過程中，抽吸的材料在接縫或裂縫附近的前方板下堆積起來時就會產生錯臺。當地面水通過接縫滲入基礎使其軟化，或者接縫傳荷能力不足，或傳力效果降低時，也會導致錯臺的產生。同樣由于交通量或基礎承載力在橫向各幅板上分布不均勻，導致其沉陷不一致時，縱縫也會產生錯臺現象。

3.路面病害處理措施

3.1接縫類病害處理。

（1）對碎裂或裂縫比較嚴重的脹縫，要在比破損范圍大10cm～30cm區間內全板塊斷面長度和表面縱向延伸寬度等寬度范圍進行全深度鑿除，重新校正傳力桿位置，必要時增設鋼筋網重新設置脹縫。視交通開放要求，可考慮采用早強混凝土進行修補。

（2）對縮縫剝落、破損嚴重處，應進行不小于5cm寬度的一定深度的清鑿，并清理干凈（清鑿深度視裂縫深度而定，一般為板厚的1/3至全板厚度），然后用摻加聚合物的混凝土進行修補。較常用的是采有水溶性環氧樹脂摻入混合料中，其摻加量一般為水泥用量的1%～2%，它能有效地降低水灰比，提高抗凍性和耐久性，對粘結性能、抗沖擊、抗疲勞性能都有明顯的改善效果。

（3）對縮縫剝落不嚴重的情況，可以先繼續使用并加強平時的檢查和維護，減緩其發展，使用一段時期后剝落破損嚴重到一定程度時再按以上方法治理即可。

3.2斷裂類病害處理。

（1）對于寬度較小（約小于0.5mm），且為非擴性的表面裂縫處理，可采用壓注灌漿法修補。首先清除縫隙，并在裂縫處每隔30cm安置一個注嘴，其余的縫口用膠帶貼牢，并在灌注嘴及膠帶上加封松香石蠟（1：2，溶化），最后用壓力漿器將灌漿材料壓入縫內。

（2）對于局部性裂縫且縫口較寬者，可采了擴縫灌漿法修補。首先對裂縫進行擴寬，擴寬溝槽的深度根據裂縫深度確定，最大深度不得超過2/3板厚。寬度約為1.5cm。然后清潔縫隙，并填入0.5cm粒徑的清潔小石屑（允許含泥量不大于1%）。最后灌縫材料灌入裂縫，養護后即可通知車使用。

（3）直接灌漿法適用于非擴展性裂縫。首先清除裂縫塵土并保持無水、干燥；然后在縫內及路面鋪一層厚度約0.3±0.1mm聚氨酯底膠層，底膠采用涂刷方法鋪設，底膠用量為0.15Kg/m2。最后使用灌漿材料灌入賬縫內，固化后即可通車使用。

（4）當水泥混凝土路面出現貫穿全厚的開裂狀裂縫時，最好采用條帶罩面法進行修補。其施工工序較為繁瑣。首先沿裂縫兩側約20cm平行切出7～10cm深的兩條縫，將縫間的混凝土料鑿除，沿裂縫兩側10cm鉆鈀釘孔，每隔50cm鉆一對。鈀釘長約2cm，用<16螺紋鋼筋制成，彎鉤約長7cm。然后將孔槽內填滿快硬砂漿，安裝鈀釘。為增強新舊混凝土料的粘結力，必須使縫內壁呈現毛邊，人工清除表面裸石。刷在修補面上的砂漿配合比一定要與混凝土的相同，隨后澆筑快硬混凝土，噴灑養生劑養生。最后用切縫機加深縮縫，并灌填縫料，養護后即可使用。

（5）板角處理。水泥混凝土板板角斷裂面積較小，修補很難達到預期效果，大多修補后出現“干縮”現象。經翻閱資料并結合實際提出如下處理方案。首先按斷裂面的大小確定切割范圍，并盡可能保留原有鋼筋，鑿除破損部分后予以處理干凈。然后采用C15混凝土，對基層進行補強，并在新老混凝土之間加設傳力桿，在原有路面板接縫面涂刷瀝青料，澆筑快硬混凝土并用養護劑養護，達到預期強度時，即可開放交通。

（6）整塊修復處理。如裂縫分布遍及整塊水泥混凝土板時，可將該板塊擊破翻除，必要時還要重做基層，另澆筑新混凝土板。

3.3變形類病害處理。唧泥、錯臺處理：通過向水泥混凝土板板下空隙灌注水泥砂漿以恢復路面結構的支承和整體性，來預防唧泥和錯臺等病害的發生。可用標準軸載試驗或者雨后觀察縫隙處唧泥狀態以判斷脫空板的大約位置，兩種方法并用可以更好地確定方位。然后，按距板邊的距離不小于50cm布孔。原則上使壓漿孔在板面上分布均勻，單位孔所承擔的壓漿面積合理；鉆孔的孔距約為7cm，孔深須達到基層底部，不應深入土基，最后進行清孔，用砂漿乳液灌漿。壓漿壓力達到1.5MPA時，膨脹卡頭有清水析出即可停止壓漿；若未達到1.5MPA，而冒氣孔、接（裂）縫有漿液冒出、沉陷或錯臺板塊隆起也應停止壓漿。養護期間不應通車。

4.路面病害預防措施

4.1對施工工藝及關鍵工序的控制。

（1）施工時要確保脹縫位置準確，端頭橫順豎直；傳力桿伸縮自如；縫內水泥砂漿、碎石等雜物必須徹底清除干凈；接縫板和填縫材料符合設計要求；填縫時夏季填平水泥混凝土路面板面，冬季比板面略低約2mm～5mm。

（2）在水泥混凝土路面澆筑后，應適時對路面進行鋸縫。鋸縫的規格以寬深=4mm、60mm為宜；合適的時間視氣候條件而定：炎熱而多風的天氣或者早晚氣溫有突變時，混凝土板會產生較大的溫度或濕度差，使內應力過大而出現裂縫，鋸縫應在表面修整后約4h開始；如遇天氣較冷，并且一天內氣溫變化不大時，割縫可以在表面修整后約12h進行。鋸縫宜早不宜遲，盡早鋸縫以割時槽口邊緣不產生剝落為準。過遲則會使混凝土路面出現收縮裂縫，且因混凝土過硬而使得鋸片磨損過大且費工費時。

（3）在水泥混凝土路面施工時加強對人工、材料、機具、方法、施工環境等五方面的事前控制，保證水泥混凝土路面達到設計的強度和厚度。

4.2采取同條件養護水泥混凝土試件的方法檢測水泥混凝土路面強度必須達到設計強度的90%以上時才允許開放交通。為使水泥混凝土路面提早開放交通，可通過驗在水泥混凝土中摻加適量的早強劑，摻加早強劑的混凝土能使路面在鋪筑3d～5d后即可達到設計強度的90%，從而達到提早開放交通的目的。

4.3重視接縫經常性的清理、修補及養護，確保接縫完好。以上僅對水泥混凝土路面的接縫類、變形類、斷裂類三種破壞類型的部分主要病害現象作以了分析，但水泥混凝土的破壞形式還有很多，諸如表層類的大面積麻面、露骨、等病害，常采用瀝青混凝土罩面處理，罩面前要對破碎板及整個路面進行修補和壓漿處理，處理厚度應大于2.5cm，等等。在此就不再贅述。