水泥混凝土路面病害機理與工程措施探討

【摘 要】水泥混凝土路面是公路工程常用的形式之一，而路面病害問題也日益突出。系統(tǒng)分析水泥混凝土路面常見的病害類型，分析其病害機理，有針對性地提出相應(yīng)的工程應(yīng)對措施，可以減少和預(yù)防病害的發(fā)生，提高水泥混凝土路面的質(zhì)量，確保道路的運行安全。本文主要就水泥混凝土路面常見病害機理和工程措施進行了探討，希望可以為水泥混凝土路面的病害預(yù)防和處理提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】水泥混凝土路面；病害類型；病害機理；工程措施

0.引言

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路建設(shè)等基礎(chǔ)性項目也得到了迅速發(fā)展。公路建設(shè)為促進當(dāng)?shù)貐^(qū)域產(chǎn)業(yè)的合理發(fā)展、有效配置資源環(huán)境、促進國民經(jīng)濟發(fā)展的均衡性、促進對外開放程度和社會進步都起到非常重要作用[1-2]。由于水泥混凝土路面具有強度高、剛度大、耐久性好、穩(wěn)定性好、使用壽命長、且施工簡單、成本低廉等眾多優(yōu)點，因此，在公路工程路面中廣泛應(yīng)用于服務(wù)區(qū)、收費場站、機場跑道和其他重載路面。

然而，在役的水泥混凝土路面在經(jīng)過較長時間的運行使用過程中，由于受車輛、天氣和養(yǎng)護等主客觀因素的影響，有相當(dāng)一部分道路在遠(yuǎn)未達(dá)到設(shè)計年限就出現(xiàn)了不同程度的面板碎裂、短板等病害[3]。各種病害的出現(xiàn)對公路運營、行車安全等造成了嚴(yán)重影響，因此，很有必要對現(xiàn)役水泥混凝土路面出現(xiàn)的各種病害機理進行深入的研究和探討，有針對性地提出相應(yīng)的工程應(yīng)對措施，減少和預(yù)防病害的發(fā)生，提高水泥混凝土路面的質(zhì)量，確保道路的運行安全。

1.常見病害機理分析

1.1常見病害類型

由于水泥混凝土路面長期直接暴露于外部環(huán)境中，難免會在車輛等荷載、天氣環(huán)境變化以及人為管理養(yǎng)護不當(dāng)?shù)纫蛩氐木C合作用下，產(chǎn)生各種各樣的破壞現(xiàn)象。常見的病害類型包括：裂縫、破碎、拱起、坑槽、啃邊等，若按其表現(xiàn)位置可分為板接縫處的破壞（前5種形式）及板自身的破壞（后3種形式）[4]，其中最常見的有變形類、面層類、縫隙類和板體類四種病害類型。

1.2病害成因分析

對于引起上述常見病害的原因，整體上可以歸納為以下幾個方面：

（1）車載作用：水泥混凝土路面主要是受到車輛等荷載的直接作用，隨著國家經(jīng)濟大發(fā)展，居民生活水平的不斷提高，車輛的數(shù)量也大幅度增加，車輛超載也屢見不鮮，也直接導(dǎo)致了路面的破壞。破壞的機理表現(xiàn)在車載作用下路面發(fā)生壓縮變形，組成路面各層材料的力學(xué)性能決定其受壓縮產(chǎn)生的變形是非完全彈性的，產(chǎn)生的塑性微變形日積月累，導(dǎo)致路面基礎(chǔ)承載力大幅度降低，從而導(dǎo)致底板脫空等現(xiàn)象的產(chǎn)生，降低路面的使用壽命。

（2）水作用：水作用是路面損害不可忽略的因素之一。傳統(tǒng)的水泥路面大多采用瀝青灌縫，受車輛荷載擠壓的影響，路面接縫處的填縫料老化脫落，加上后期養(yǎng)護不到位等因素的綜合影響，對于排水不暢的路面，積水滲透造成路基不均勻沉降，路基承載力下降，進而造成面層和板體的損壞。

（3）溫度作用：雖然水泥具有抗凍、耐磨，抗?jié)B透性好等優(yōu)點，但是其導(dǎo)熱性能不好，對于一定厚度的水泥混凝土路面，在外界溫度變化的過程中，不可避免的受到溫差的影響。在長期溫差的作用下，路面水泥板塊會產(chǎn)生整體脹縮變形應(yīng)力、翹曲應(yīng)力等。雖然溫度變化是一個緩慢的過程，但是經(jīng)過反復(fù)不斷地積累，上述應(yīng)力就造成了路面的損壞。由于溫度對水泥板塊的當(dāng)量作用次數(shù)一般要小于荷載次數(shù)， 故現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范對溫度應(yīng)力的作用效應(yīng)一般按折減考慮[5]。因此，應(yīng)從路面設(shè)計等方面入手，減少由于溫度變化產(chǎn)生的溫度應(yīng)力等對路面產(chǎn)生的影響。

（4）施工質(zhì)量影響：公路工程的施工質(zhì)量取決于路基路面的施工質(zhì)量[6]，而水泥路面的施工質(zhì)量包括施工結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工工藝、原材料質(zhì)量等。有些水泥路面在設(shè)計施工初期就存在先天不足，對于以后的車輛荷載沒有進行有效預(yù)測和全面考慮，路面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，造成道路在建成投入使用不久便產(chǎn)生損害。

（5）養(yǎng)護影響：養(yǎng)護不當(dāng)也是造成路面損壞的一個重要因素。當(dāng)路面投入使用后，若施工單位養(yǎng)護灌漿不及時，容易造成路面出現(xiàn)縮縫、脹縫等；當(dāng)施工瀝青灌封老化脫落時，若沒有及時填補新料，會導(dǎo)致雨水等滲入縫隙中，損壞道路的基層和墊層，從而導(dǎo)致接縫處的變形和損壞。日常養(yǎng)護中，若路面排水不暢，路面積水等也會加速路面損壞。

2.工程處理措施

針對水泥混凝土路面常見的病害，在實際工程中，應(yīng)從以下幾個方面入手：

2.1病害修復(fù)技術(shù)

對于已經(jīng)發(fā)生病害的路面，我們常采用病害修復(fù)技術(shù)來減輕病害對路面的影響。由于混凝土路面裂縫的形成是時間的函數(shù)，對于不同時期形成的裂縫，其病因大多不同，表現(xiàn)形式也不盡一樣，應(yīng)該針對具體病因和發(fā)展程度，采取相應(yīng)的治理補救措施，選取不同的補救方法、施工工藝和施工材料等。對于選用的路面裂縫材料應(yīng)具備良好的物理化學(xué)性質(zhì)、滿足力學(xué)要求及耐久性要求，同時與舊混凝土還要有良好的相容性等。快速修補技術(shù)有助于減少病害修復(fù)時間，因此，在病害修復(fù)過程中可以選用新型高效的修復(fù)方法和施工材料[7]，提高修復(fù)質(zhì)量。

2.2路面養(yǎng)護技術(shù)

由于水泥混凝土路面損壞后，修復(fù)比較困難，因此， 加強預(yù)防性養(yǎng)護對水泥混凝土路面來說尤其重要。在水泥路面的正常使用過程中，做好日常養(yǎng)護工作，例如及時清理縫隙，做好灌縫工作；對于已經(jīng)出現(xiàn)損壞的部分及時修補；對路面進行壓漿養(yǎng)護等，預(yù)防板塊脫空等病害的發(fā)生。目前預(yù)防性養(yǎng)護的研究尚存在一些不足之處，對于路面的養(yǎng)護技術(shù)，尤其是預(yù)防性養(yǎng)護可以參考相關(guān)文獻(xiàn)[8]，切實樹立預(yù)防性養(yǎng)護意識，加強病害的早期防治，從源頭上減少病害的發(fā)生。

2.3管理技術(shù)

加強管理也是減少和預(yù)防路面病害發(fā)生的重要方法。對于施工企業(yè)，應(yīng)該加強施工質(zhì)量的管理，堅持把質(zhì)量放在第一位，從攪拌、運輸、攤鋪、接縫治理和養(yǎng)護這五個環(huán)節(jié)進行施工全過程的控制，嚴(yán)格控制質(zhì)量，業(yè)主和監(jiān)理部門還要加強質(zhì)量監(jiān)督和驗收工作；對于道路管理部門，要加強日常養(yǎng)護管理工作，切實做好日常養(yǎng)護工作，還要完善車輛超限超載的治理工作，嚴(yán)防車輛超載超限行駛，合理引導(dǎo)車流，降低對水泥混凝土路面的損壞。

3.結(jié)論

水泥混凝土路面常見的裂縫、破碎、拱起、坑槽、啃邊等病害問題，嚴(yán)重影響了道路的安全運營，因此，應(yīng)提高對水泥路面常見病害的重視。系統(tǒng)分析水泥混凝土路面常見病害機理，有助于我們有針對性地提出相應(yīng)的工程應(yīng)對措施。在實際病害的處治過程中，應(yīng)結(jié)合理論知識，根據(jù)病害產(chǎn)生的具體情況，因地制宜，從病害修復(fù)、預(yù)防性養(yǎng)護和管理方面，做好病害的預(yù)防和處理工作，以提高水泥混凝土路面的質(zhì)量。希望可以為水泥混凝土路面的病害預(yù)防和處理提供一定的參考。

【參考文獻(xiàn)】

[1]金仲秋，俞高明.公路工程（第2版）[M].北京：人民交通出版社，2010.

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[3]王顯平.農(nóng)村公路舊水泥砼路面碎石化改造加鋪層應(yīng)用技術(shù)研究[D].濟南：山東大學(xué)，2013.

[4]郭院成，周同和.高速公路高填方軟基后處理機理與實踐研究[J].哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報，2002，35（6）：116-119.

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[6]陸書齋.施工技術(shù)管理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2008.

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[8]張增強，李昶等.水泥路面預(yù)防性養(yǎng)護研究[J].華東公路，2009（6）：58-60.