寒冷地區水泥混凝土路面養護新技術

阿布來提·吐尼牙孜

（新疆維吾爾自治區交通規劃勘察設計研究院，新疆 烏魯木齊 830006）

由于超載、超限現象日益惡化以及惡劣的自然環境影響（如高溫、嚴寒等），路面迅速被破壞，水泥混凝土路面的養護工作也日益嚴峻。所以，采用新技術新手段，提高混凝土路面養護維修水平和效率，增加水泥混凝土路面的使用壽命，成為公路養護管理部門一項迫在眉睫的艱巨任務。

1 環境對路面的影響

1.1 鹽凍破壞造成的影響

我國新疆北部地區，冬季氣候寒冷，下雪后冰雪堆積在路面長時間不會融化，嚴重影響了交通。為了不影響行車及運輸安全，一般將路面上的冰雪采取灑鹽的方法來融雪除冰。然而鹽分進入水泥混凝土路面以后，會使混凝土路面表面砂漿起殼、粉化、剝落或脫落，對路面造成更為嚴重的鹽凍破壞。而且鹽水會不斷滲透到路面深處，使混凝土內部的砂漿成粉酥化，嚴重時會造成深達10cm的坑穴，導致混凝土路面或橋面嚴重不平整，不但影響路面美觀，更會造成行車安全事故的發生。鹽凍破壞的速度比一般普通冰凍破壞速度快將近幾倍甚至幾十倍，只要在第一次下雪后的混凝土路面上灑鹽融雪除冰，哪怕這條混凝土路面是剛剛才建成的，其表面砂漿也會馬上開始剝落損壞。這是水泥混凝土路面所面臨的耐久性破損問題中一個很難解決的主要技術難題。

1.2 技術欠缺造成的影響

一般水泥混凝土路面在運行幾年以后，路基會完成固結并沉降，造成差異沉降脫空，而且接縫填縫的材料也開始老化和脫落，導致接縫失去了防水功能。路面不斷承受荷載，使得面板脫空，而板內承受的荷載應力就會迅猛增加，在經過短暫的疲勞循環之后，就會產生斷裂。要防止此類破壞的產生，就必須采用灌漿技術來預防斷板。然而由于很多公路養護管理部門不熟悉灌漿穩板技術，關鍵技術沒有掌握，而且非破損脫空檢驗技術難度很大，所以大多數水泥混凝土路面的灌漿效果不佳。

1.3 其他方面造成的影響

水泥混凝土路面面層設計厚度一般是22～26cm，但實際上大多數路面施工沒有達到這一設計指標，甚至還有未達到最低厚度要求的現象發生；而由于水泥質量、骨料級配和施工質量不合格，使得水泥混凝土的抗折強度不達標，導致面板早期裂縫、破碎。在寒冷地區，嚴寒更會使路面更脆，抗折強度進一步降低；在填方和加寬段落施工中，壓實和夯實不到位，路基壓實度達不到規范要求，造成路基不均勻沉降，從而使混凝土面板脫空斷裂；而排水系統的不完善，使得雨雪堆積，路基受到雨水侵蝕造成路基變形，損壞面板。另外，路面建成通車后的超載、超限等因素也會對路面造成嚴重破壞。

2 新技術研究

2.1 鹽凍破壞的概念

水泥混凝土路面在受30次冰融循環后剝落量小于1kg／m2，則說明該路面的抗鹽凍性合格；若大于1kg／m2，則表明該混凝土路面嚴重剝蝕破壞。鹽的濃度越高，水溶液結冰產生的膨脹率和膨脹壓就越低。但若路面處于完全飽水環境下，溶液結冰產生的膨脹率和膨脹壓則會偏高。根據溶液結冰膨脹率、膨脹壓和毛細管平衡飽水度數據來進行綜合計算，可以發現當鹽溶液的濃度在2%～6%之間時，所產生的結冰膨脹壓，也就是破壞力最大。由于鹽不斷滲入到混凝土路面內部，導致內部平衡飽水度迅速增加，鹽濃度越高，飽水度越大，導致鹽凍剝蝕，這是除冰鹽對水凝混凝土路面最嚴重的破壞。

2.2 路面材料的使用

在寒冷地區，混凝土路面長期處于高鹽或干濕頻繁交替環境當中，所以鹽結晶產生的膨脹也是一大主要路面破壞因素。除冰鹽、復鹽這類膨脹性產物和各種融雪劑、尿素、海水等均有不同程度的融冰雪作用，但由于其化學成分是有機物或無機物，因此只要將這些物品用于融冰除雪，就會產生鹽凍的剝蝕破壞，所以融雪劑不能濫用。參照有關的應用經驗，摻引氣劑和降低水灰比，將含氣量控制在5.5%±0.5%范圍內，混凝土水灰比控制在0.4以內，對提高混凝土抗鹽凍性的作用比較顯著，在水泥混凝土路面施工中要合理使用；而施工用的水泥可以采用Ⅰ型硅酸鹽水泥或普硅水泥，不能使用高摻量磨細石灰石的水泥。傳統的快硬水泥不引氣，它和普硅水泥都不適合用來修補被鹽凍破壞的水泥混凝土路面，而具有超高抗鹽凍性的新型超快硬高強度磷酸鹽水泥基材則很適用于用來修補受鹽冰破壞的混凝土路面。除硅灰外，礦渣和粉煤灰等摻合料要少用或者不用，用碎石做混凝土粗集料，盡量不用卵石。

2.3 板底灌漿技術

在水泥混凝土路面施工中，要對施工路面進行檢測，可以使用包括板底脫空判定、板體使用狀況調查、高程測量、板縫彎沉檢測和鉆芯試驗等技術手段。而板底脫空判定是關鍵，必須結合外觀、彎沉和探地雷達等方法相結合來進行全面的判定。另外灌漿施工工藝要求也非常嚴格，制漿、布孔、封孔、養生、清洗、壓漿配套處理措施和安全施工都有具體的要求；壓漿后，填充性指標、強度和膨脹性指標、彎沉檢查和耐久性等各項指標都必須達標。耐久性指標要求板底壓漿一年之內不能發生唧泥現象，原有的路面板病害要得到有效控制；填充性指標要采用嚴格的鉆孔取芯方法進行檢驗，如條件允許，也可以采用探地雷達進行檢測；在壓漿施工中，要隨機取樣，對施工漿液進行抗壓、泌水和膨脹等3項指標測試，全部試驗必須合格。

2.4 快速修復邊角技術

修復材料也稱超快硬修補水泥，它快硬早強，且粘結性能優良，它和快硬硫鋁酸鹽水泥的早期強度都非常高，而且強度發展也快。摻入適量的乳膠到快硬硫鋁酸鹽水泥中，可降低混凝土的脆性，提高其耐磨性，但同時也會降低混凝土本身的強度和粘結性。所以在使用各類有機材料時需謹慎，確實要摻入時也要反復試驗來確定合理的摻入比例。在綜合考慮強度、耐磨性和粘結性的合理性條件下，摻入低于10%的乳膠量較為合適。粘結性在很大程度上受界面的干濕和潔凈狀態影響，讓舊混凝土基體處于飽和狀態可以提高粘結性能。保持舊混凝土界面的干凈，可以比不做任何干凈處理的界面高出55%的抗剪強度和高出15%的粘結劈裂強度。

2.5 預制拼裝技術

受基層平整度、標高、施工便利性等因素的影響，不能用傳統的貧混凝土修復基層方法來修復路面，使用預制拼裝技術來處理效果更好。預制拼裝技術采用配合比適當的干拌砂漿方式，拼裝方案為小面板塊拼裝，面板厚度與舊路面相同，另外再配上少量的吊裝鋼筋。預制拼裝過程中最關鍵的環節是對拼裝接縫的處理，采用碎石＋TST彈塑體或碎石＋環氧砂漿方法較好。在使用TST彈塑體澆筑時，石子要分3～4層填筑，縫隙石子的噴烤時間也要適當延長；而用上拌下貫環氧液填注接縫時，在環氧液的用量上要適當增加，這樣可以加強粘結效果。

3 使用效果

研究鹽凍破壞機理，對高抗鹽凍性水泥混凝土路面的設計提出各項設計施工技術要求，可以大幅提高寒冷地區水泥混凝土路面和橋面等建筑的耐久度和使用周期，從而降低養護成本，保障交通行車運輸安全，提高經濟效益和社會效益。灌漿穩板是預防水泥混凝土路面養護中的關鍵技術，它是保持水泥路面結構完好、保證交通暢通、降低運營成本的必備養護技術。特種快硬水泥材料在路面養護中的使用效果非常良好，但其分布范圍廣、產地和產量分散，購買困難，所以未能大規模使用。而且由于價格過高導致養護成本也高，只能用在一些緊急搶修工程當中。所以采用預制拼裝技術無論從施工性能還是其產生的經濟效益來看，都是今后水泥混凝土路面快速養護的發展趨勢。

4 結語

對鹽凍破壞進行深入研究，改進對鹽凍破壞的修復方法，致力于研究和推廣板底灌漿技術、現澆快速修復和預制拼裝等路面養護新技術，為我國寒冷地區的水泥混凝土路面養護的發展提供科學依據和實踐經驗。作為高等級路面，水泥混凝土路面雖然使用周期長、耐久性好、養護工作量少，可是一旦被破壞，其破損程度就會迅猛加大，而且修復起來比其它路面難度更大。因為對其采用的是效率低的手工作業方式，不僅勞動量大，施工速度慢，而且有些高技術要求的工藝很難完成，所以要結合實際情況，有計劃、有目的地使養護維修實現機械化，從而降低勞動強度，提高工作效率和路面養護的效果。

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