聚合物改性水泥混凝土路面病害原因分析

李平基

摘 要：聚合物改性水泥混凝土路面是新型路面，由于是新材料新工藝，建成通車后存在不同程度的路面病害，筆者根據參與中山某公路聚合物改性水泥路面的病害調查的經驗，將病害的規律及成因進行分析，為處治病害提供指導，也供同行作為參考。

關鍵詞：聚合物路面；病害；原因；分析

聚合物改性水泥路面是某大學的科研成果，由于其兼具瀝青路面及水泥路面的優點，近年在廣東中山推廣應用，由于各種原因，通車后路面出現剝落病害，筆者通過調查數據及現場情況，對病害進行分類分析，找出路面產生病害的主要原因。

1 工程概況

中山某公路路面升級改造工程，是典型的城鄉結合部公路，路口眾多，交通混雜，舊路建成有十多年。本工程采用的是新型聚合物改性水泥路面處治方案，工程的主要內容為，對城桂公路原有的舊水泥路面局部病害板進行處治，然后在舊水泥路面上加鋪聚合物改性水泥路面處治。于2011年9月30日建成通車，運行已超過兩年。

聚合物水泥路面處治方案是由某大學采用其科研成果及專利進行設計，并提供聚合物乳液材料、施工指南及施工工藝流程。聚合物水泥路面結構采用的是骨架排水式路面結構層，界面粘結層采用聚合物與水泥混合經攪拌后涂刷在舊路面上，聚合物路面配合比：單一檔粒徑碎石（5-10mm）+42.5#水泥+聚合物乳液混合物。

建成通車后，在2012年下半年，路面出現個別的坑槽，數量較少，2013年4月至8月，因雨水季節下雨較多，且雨量普遍較大，路面出現較多的坑洞病害，個別路段成遍出現，影響了行車安全。根據養護單位調查形成的病害調查表，作如下的分析。

2 病害產生的季節時間

養護單位在缺陷期內對城桂路全程跟蹤巡查養護，發現每次路面產生坑槽、坑洞都是在雨季下大雨時或者是在連續下雨期間，今年廣東省雨水季節較長，且每次下雨雨量大，連續時間長，坑洞產生也較去年多。而在旱季或晴天時間，從未發生過路面剝落現象。

3 病害分布規律

從坑槽病害調查表中可清楚發現，發生剝落杭槽病害較集中的位置分布規律有如下六種類型，通過圖解下雨時路面排水方式（下圖箭頭方向為雨水在結構內部流動方向）便于找規律：

（1）彎道緩和曲線到全超高段的內側（如空調廠對面南往北方向），該段病害最嚴重，成遍出現，新增的防撞墻隔斷了橫向排水，形成徑流，下雨時中央處嚴重積水；

（2）縱向豎曲線的底部（秀麗湖路口），病害都集中在最低洼處，大雨時積水深度達15cm；

（3）城桂路的起終點處（中英文學校及五桂山市場附近）；

（4）路口、門口處（中英文學校、秀麗湖路口、長命水村路口、加油站路口、五桂山行政路口、鎮政府路口、馬槽村口、五桂山廣場路口等）；

（5）舊路面本身下陷處（公交站）；

（6）橫縫和縱橫縫交叉處。

容易看出前5類都是容易形成積水的地方，如彎道超高排水處由于防撞墻阻隔容易形成徑流、路口隔斷處無法橫向排水、豎曲線底部及起終點處無法縱向排水、舊路局部下陷處無法向周邊排水。

第6類橫縫和縱橫縫交叉處，完工后的前半年時間從未發生過，2012年下半年開始個別點發現產生崩邊啃邊現象，發現病害處的橫縫處普遍存在砂子或小石子塞滿縫隙現象，導致板塊伸縮過程中在該處溫度應力集中，將聚合物路面頂起脫空引起的病害。

通過上面分類觀察分析，路面產生坑槽剝落病害的位置，規律性很明顯。

4 原有排水系統調查，存在明顯不合理且多年未疏通整治

城桂公路在城鄉結合部的路段，是典型的城市道路，路口眾多，縱橫向排水不暢，由于當初建造的時代所限排水設計不合理，沿線兩側的排水邊溝、暗溝斷面過小，且雨水口分布太少又不合理，大部分暗溝、暗涵有堵塞問題，當初施工期間曾提出過整治疏通方案，但由于各種原因，一直未進行，因此城桂路路面容易形成積水是必然的。

特別是上下坡的超高段外側幅路面，由于新增設了中央防撞墻，隔斷了路面橫向排水，在暴雨或邊續下雨時，邊溝斷面過小，雨水快速注滿水溝并大量溢流至路面上，造成雨水在路面漫流并形成徑流的現象，路面積水嚴重，設計時未能充分考慮到這樣的后果，也是原因之一。

5 病害產生的直接原因

由于聚合物路面結構層設計是透水式，其設計思路是通過路面結構內部的連通空隙來排水的，以提高路面在下雨時的行車安全性與舒適性，但聚合物混凝土路面設計孔隙率約12%左右，這決定了內部孔隙排水斷面非常有限，當路面遇上下雨時，有如下二種情況：

（1）當下短時小雨時，路面內部可以迅速排完地表水，路面水不會出現流淌，這時排水結構的優點充分體現，行車安全舒適。

（2）連續下雨或短時降雨量大時，路面結構內的空隙呈“飽和”狀態無法完全排泄地表水，形成“路面地表排水與內部排水相結合同時排水”的狀況，當地表與內部同時排泄還不能滿足排走雨量時，就形成路面積水現象了。

但廣東的雨季多數情況屬第二種，下雨中大量的車輛從路面上碾壓，對路面內部“飽和”積水進行擠壓產生瞬間較大壓強，車輛不斷反復作用下，局部積水路面的粘結層疲勞，粘結力迅速衰減，聚合物與舊路剝離，形成路面坑槽病害。相對其他類型路面，排水式結構對積水浸泡的水損害問題較為敏感突出，我們從路面病害位置的規律就可以得到驗證。

6 聚合物是新型的路面材料，應用需經時間驗證

在推廣應用中其適用性、耐久性、地域性還需要時間驗證，特別是聚合物高分子粘結材料，對雨季時間長、雨量充沛的廣東地區是否可行，高分子材料經高溫雨水侵蝕作用后的老化速度缺乏數據支持，水損害必然使粘結力加速衰減，從上面分析看出聚合物界面粘結劑的粘結力“抗雨水浸泡性能較差”，因此聚合物界面粘結層的耐久性還要進一步探討。

7 結 語

綜合上述，筆者認為造成路面產生剝落坑槽的主要原因就是“水損害”，而水損害為什么會影響這么嚴重，主要是因為先天與后天的原因造成的。

（1）是城桂公路是典型的城市道路，原有的排水設計受時代所限，排水系統設計不合理，且多年未對排水系統進行疏通處治，大面積排水不暢是必然的；特別是超高段，新增設的防撞墻隔斷了橫向排水，雨水在路面漫流及形成徑流。

（2）是排水式聚合物路面結構設計，不適合排水較緩慢的城鄉結合部城市道路，因路口眾多，而且又是舊路改建加鋪，在雨量充沛的季節容易形成積水路面，路面結構內部雨水呈“飽和”狀態，在行車作用下，路面內部產生壓力水，致路面過早出現疲勞，粘結力迅速衰減，容易引發較嚴重的水損害，直接造成路面剝落坑槽病害的產生；

（3）是聚合物界面粘結材料在水損害的侵蝕下，高分子材料有加速老化現象，粘結力衰減較快，與舊路面脫離造成剝落。