水泥混凝土路面病害成因與處理技術(shù)

鄭淑靈

（山西省晉中路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，晉中 030600）

隨著我國(guó)工程建設(shè)的大規(guī)模展開，水泥混凝土路面在全國(guó)公路工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。高速公路及較低等級(jí)的公路（收費(fèi)站及工廠路面等）均由水泥混凝土鋪設(shè)而成。水泥混凝土路面優(yōu)點(diǎn)顯著，其承載力高、耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)、后期養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)性良好。特別是水泥混凝土路面的抗磨耗能力明顯優(yōu)于瀝青混凝土路面，其工程應(yīng)用取得了令人鼓舞的效果。但隨著水泥混凝土路面的廣泛使用，其缺點(diǎn)也暴露于眾。水泥混凝土路面韌性低，其受溫度、濕度等外界環(huán)境影響較大。同時(shí)由于國(guó)家相應(yīng)規(guī)范的不完善，其施工質(zhì)量往往得不到有效保障，在公路養(yǎng)護(hù)管理制度不健全的條件下，水泥混凝土路面極易出現(xiàn)各種病害。該文簡(jiǎn)要介紹了水泥混凝土路面在工程實(shí)踐中的常見病害，并詳細(xì)分析了其成因，在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的處理方法，以期同廣大同行共同討論提高。

1 水泥混凝土路面常見病害

1.1 水泥混凝土路面接縫處的常見病害

1）水泥混凝土路面接縫及周邊處被擠碎。脹縫作為水泥混凝土路面的一種常見結(jié)構(gòu)，其設(shè)置一般是為了防止因環(huán)境的溫度變化而造成的混凝土路面的熱脹冷縮而造成的破壞。水泥混凝土路面接縫及周邊處被擠碎病害常出現(xiàn)在水泥混凝土路面橫縫兩側(cè)10cm寬度的范圍內(nèi)。當(dāng)脹縫內(nèi)的滑動(dòng)傳力桿位置放樣不正確時(shí)，其功能往往不能有效實(shí)現(xiàn)，在施工條件下，一旦在脹縫內(nèi)存在局部混凝土的搭連現(xiàn)象或在脹縫內(nèi)進(jìn)入剛度較大異物的情況下，混凝土板的伸長(zhǎng)就會(huì)受到阻礙。混凝土在溫度作用下發(fā)生膨脹時(shí)由于受到了上述阻礙，在局部范圍內(nèi)其擠壓應(yīng)力一旦超過混凝土的抗剪強(qiáng)度，就會(huì)產(chǎn)生混凝土的擠碎破壞。

2）水泥混凝土路面接縫處拱起。通過1）的分析，在混凝土路面受溫度作用膨脹時(shí)，由于阻礙的存在還有可能導(dǎo)致接縫處兩側(cè)混凝土面板的上拱。這常常是因?yàn)榛炷涟逶跍囟容^低的環(huán)境下收縮時(shí)，其填料縫失效，剛度較大的異物落入填料縫并將其塞滿。當(dāng)季節(jié)性的溫度再次提高時(shí)，混凝土板的接縫處就會(huì)產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，從而使混凝土板在局部出現(xiàn)屈曲，進(jìn)而造成水泥混凝土路面接縫處的拱起。

3）水泥混凝土路面橫向接縫兩側(cè)的混凝土路面板出現(xiàn)相對(duì)豎向位移，即水泥混凝土路面板發(fā)生錯(cuò)臺(tái)病害。當(dāng)脹縫下部嵌縫板與上部縫隙未能有效對(duì)齊，或者脹縫兩側(cè)的混凝土路面板壁面不平整時(shí)，其脹縫兩側(cè)的路面板在擠壓的過程中會(huì)因擠壓受力不共線而上下錯(cuò)開導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)病害。此外，在水泥混凝土路面的使用過程中，由于在橫向接縫處防滲處理不到位，造成地表水深入地基。地基在水的作用下承載力降低傳力效果變差，這也可能導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)病害的發(fā)生。當(dāng)然，在公路路面荷載大且橫向分布均勻的情況下，也可能在縱縫處產(chǎn)生錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

4）水泥混凝土路面接縫處唧泥，即當(dāng)車輛通過接縫處時(shí)縫內(nèi)噴出稀泥的病害。在水泥混凝土路面的使用過程中存在車輛荷載的反復(fù)作用，水泥路面板基層由于長(zhǎng)期的荷載而積累了足夠的塑性變形造成水泥混凝土路面板的局部脫空，地面水經(jīng)橫縫或縱縫匯集并積累在此類的脫空空間內(nèi)，一旦有車輛通過，急劇增加的壓力將上述積水同基層內(nèi)的土料沿縫隙噴濺而出造成唧泥病害。唧泥病害的發(fā)生往往意味著水泥混凝土路面板邊緣的局部支撐失效，在工程實(shí)踐中應(yīng)予檢測(cè)并處理。

除此之外，縱縫處的病害如縱縫縫隙拉寬填料丟失和脫落也是接縫處的常見病害。

1.2 水泥混凝土路面混凝土板的常見病害

1）水泥混凝土路面混凝土板的病害首先表現(xiàn)為混凝土板的開裂，具體表現(xiàn)為混凝土板的橫向開裂和縱向開裂。

橫向裂縫指垂直于行車方向的有規(guī)則的混凝土裂縫，水泥混凝土板的收縮及加工是引起此類病害的最常見的原因。失水干縮裂縫是由于混凝土表層結(jié)合水喪失，體積收縮而產(chǎn)生的橫向裂縫，此類裂縫常常發(fā)生在混凝土的水化和硬化階段的早期。混凝土冷縮引起的橫向裂縫是由于在溫度作用下，沿線路方向產(chǎn)生的冷縮壓應(yīng)力過大而導(dǎo)致混凝土拉裂而形成裂縫。

縱向裂縫是與行車方向平行或基本平行的裂縫。路基填料不均勻造成的線路方向的剛度不平順是造成此類裂縫的主要原因之一。此外，路基含水量不均勻與施工方法不當(dāng)?shù)仍斐傻木€路方向的幾何不平順也是造成此類裂縫的主要原因。

實(shí)際工程中，還常常存在兩條及以上的相互交叉的裂縫，即交叉裂縫。交叉裂縫的產(chǎn)生可簡(jiǎn)單總結(jié)為：（1）水泥混凝土路面混凝土板自身承載力不足；（2）路面基層和路基的強(qiáng)度不足；（3）施工材料，尤其是水泥的穩(wěn)定性差，造成其澆筑過程中水泥混凝土路面造成大面積網(wǎng)裂。

2）水泥混凝土路面混凝土板出現(xiàn)坑槽、孔洞等破壞。水泥混凝土是一種由多種不同的材料混合制成的膠凝混合建筑材料，由于其內(nèi)部材料分布的不均勻而極易形成局部混凝土強(qiáng)度低。由于粗骨料和細(xì)骨料的分布不均，在局部可能形成具有既定規(guī)模的洞穴，即混凝土板出現(xiàn)孔洞。而因混凝土板表面骨料脫落形成的長(zhǎng)槽，即為混凝土板的坑槽。混凝土板坑槽、孔洞產(chǎn)生的根本原因是混凝土水膠比及配置過程中的級(jí)配不合格或混泥（凝）土集料中含有不同程度的雜物。

2 水泥混凝土路面病害成因分析

2.1 路基路面排水不暢，水穩(wěn)定性差

目前，水泥混凝土路面的橫向縫都是采用瀝青灌縫，縱縫為施工縫不灌縫，這樣很容易使水滲透進(jìn)路面以下，破壞基、墊層的穩(wěn)定。路基上部土變濕、變軟后，出現(xiàn)基層承載力下降、地基產(chǎn)生不均勻下沉的現(xiàn)象。產(chǎn)生的唧泥將基層細(xì)料沖走導(dǎo)致板端脫空，路面板塊松動(dòng)、錯(cuò)臺(tái)，板角冒漿，最后出現(xiàn)斷板、碎板。

2.2 車輛荷載超重

我國(guó)近十年的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)遠(yuǎn)超預(yù)期，其交通量增長(zhǎng)也遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)預(yù)期。在此基礎(chǔ)上，路面所受荷載也遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)荷載，其直接導(dǎo)致了水泥混凝土路面混凝土板斷裂、破碎等病害頻發(fā)，加之混凝土板的疲勞現(xiàn)象顯著增強(qiáng)造成水泥混凝土路面使用壽命明顯降低。

2.3 施工質(zhì)量控制不嚴(yán)

目前，還有很多水泥混凝土道路采用的是二灰基層。這種基層形式強(qiáng)度本身不是很好，加之在施工中拌和也不均勻，壓實(shí)度不夠，造成基層不板結(jié)，局部還有松散現(xiàn)象，在此條件下其基層強(qiáng)度必然達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。在公路交付使用后，混凝土板底拉應(yīng)力因基層剛度不足會(huì)明顯增大，隨著時(shí)間的推移，使板底出現(xiàn)裂縫，再貫穿整個(gè)混凝土板，最終導(dǎo)致混凝土板出現(xiàn)斷板這類嚴(yán)重病害。

2.4 公路路面養(yǎng)護(hù)不到位

水泥混凝土路面工程施工過程中，其灌入伸縮縫中的瀝青材料在工作2～3年后老化現(xiàn)象嚴(yán)重，如不及時(shí)進(jìn)行更換，一旦將雨水或路面積水深入伸縮縫中將會(huì)對(duì)路面工程的基層、路基工程總的路基造成永久性破壞，其防治難度極大。此外，若邊溝等防滲防水構(gòu)造不通暢也會(huì)導(dǎo)致路基承載力下降或路基沉降等一系列病害問題。在公路的養(yǎng)護(hù)過程中，切莫只重視病害的防治而忽略了對(duì)水的處理，否則只能進(jìn)一步加劇病害的發(fā)生發(fā)展。

3 水泥混凝土路面病害處治技術(shù)

3.1 對(duì)水泥混凝土路面接縫處擠碎的處治方法

水泥混凝土接觸處對(duì)雜物的要求較高，在公路養(yǎng)護(hù)管理過程中必須對(duì)雜物進(jìn)行定期處理，以保證接縫功能的正常使用。對(duì)已發(fā)生擠碎的接縫，由于雜物的作用，其破壞面積會(huì)加速增大。對(duì)小面積的擠碎破壞，在只有1～3cm輕微破壞的條件下，可對(duì)接縫處的雜物進(jìn)行簡(jiǎn)單的清理并對(duì)已破壞的混凝土進(jìn)行補(bǔ)平。上述處理方法可遏制避免擠碎破壞的發(fā)展趨勢(shì)，也是在擠碎面積較小時(shí)的理想處理方法。當(dāng)擠碎面積較大時(shí)，根據(jù)受破壞混凝土路面的高度和寬度，將混凝土路面用大型切割機(jī)械切開，清理切割槽內(nèi)的雜物。待切割槽坑內(nèi)基本晾干后，用（水泥）瀝青混凝土將坑槽補(bǔ)平，以防止此類病害再次發(fā)生。

3.2 對(duì)水泥混凝土路面脹縫處拱起的處治方法

脹縫拱起作為水泥混凝土路面的一種典型病害，在其病害發(fā)生發(fā)展前一般很難發(fā)現(xiàn)。而脹縫拱起一旦發(fā)生就會(huì)迅速發(fā)展并導(dǎo)致脹縫兩端混凝土路面板的破壞。因此我們必須采取切實(shí)有效的措施處理脹縫的拱起。在工程實(shí)踐中，應(yīng)及時(shí)拆除被拱起損壞的混凝土路面板，并局部重建水泥混凝土路面，最大程度降低脹縫拱起對(duì)公路交通運(yùn)輸?shù)挠绊憽?/p>

3.3 對(duì)水泥混凝土路面接縫處錯(cuò)臺(tái)的處治方法

水泥混凝土路面發(fā)生錯(cuò)臺(tái)病害時(shí)，應(yīng)根據(jù)錯(cuò)臺(tái)發(fā)生的嚴(yán)重程度對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)處理，具體闡述如下：

1）對(duì)輕微錯(cuò)臺(tái)或不太嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)病害而言，應(yīng)及時(shí)清理錯(cuò)臺(tái)部分或其裂縫部分并酌情清理相應(yīng)路面。然后，用瀝青砂或密級(jí)配瀝青混凝土將其夯實(shí)補(bǔ)平以恢復(fù)路面行車的平順性，保證路面交通的正常運(yùn)行。

2）當(dāng)錯(cuò)臺(tái)病害發(fā)生較嚴(yán)重，即水泥混凝土路面相鄰混凝土板有翹起現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)切割掉水泥混凝土板的翹起部分，然后采用新的水泥混凝土對(duì)路面進(jìn)行修補(bǔ)。

3）當(dāng)連續(xù)多塊混凝土板均發(fā)生錯(cuò)臺(tái)病害時(shí)，其一般情況下往往伴隨著混凝土板的龜裂現(xiàn)象。若混凝土板使用時(shí)間尚短，可用高壓噴射混凝土來對(duì)路面進(jìn)行修補(bǔ)；若混凝土板使用年限較長(zhǎng)，則建議拆除發(fā)生錯(cuò)臺(tái)病害的水泥路面混凝土板塊，并重建路面。

3.4 對(duì)水泥混凝土路面裂縫的處治方法

水泥混凝土路面的裂縫形式多種多樣，應(yīng)根據(jù)裂縫的寬度采取相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行處治。對(duì)寬度小于0.5mm的表面裂縫，其寬度和長(zhǎng)度往往不會(huì)再度發(fā)展，公路養(yǎng)護(hù)過程中可采用注漿法或灌漿法對(duì)表面裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)寬度較大的裂縫（0.5～3mm）或者結(jié)構(gòu)裂縫，工程實(shí)踐中往往采用擴(kuò)縫灌漿法進(jìn)行處理。對(duì)裂縫寬度大于3mm的裂縫或者通長(zhǎng)、通厚裂縫，應(yīng)及時(shí)采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行閉縫處理。

3.5 對(duì)水泥混凝土路面混凝土板孔洞、坑槽的處治方法

在公路路面工程的施工過程中，由于施工工藝及管理細(xì)節(jié)的丟失，極易造成水泥混凝土路面混凝土板的孔洞、坑槽，此類病害嚴(yán)重影響行車的安全性和舒適性。對(duì)水泥混凝土路面混凝土板坑孔洞、坑槽的處治應(yīng)集中在施工過程中。保證混凝土集料中無土塊、泥塊等雜物，同時(shí)確保混凝土無離析在振動(dòng)過程中充分搗實(shí)并攪拌充分（均勻）是防治此類病害的關(guān)鍵。當(dāng)孔洞、坑槽出現(xiàn)后應(yīng)將其鑿成規(guī)則的坑槽，在進(jìn)行清理后用瀝青（水泥）混凝土進(jìn)行修補(bǔ)并夯平。

4 結(jié) 語

水泥混凝土路面的病害形式多種多樣，其成因也不一而足，但其主要成因集中在路基強(qiáng)度不均、接縫功能失效、施工不規(guī)范和養(yǎng)護(hù)管理不足。在工程實(shí)踐中，廣大從業(yè)人員應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，對(duì)癥下藥，必然會(huì)達(dá)到事半功倍的效果。廣大公路從業(yè)人員應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況結(jié)合相應(yīng)的施工技術(shù)資料做好水泥混凝土路面的預(yù)防、養(yǎng)護(hù)、處治工作，以延長(zhǎng)公路的使用壽命。只有這樣，行車過程中的安全性與舒適性才能得到有效保障。

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