浅析水泥混凝土路面病害成因及预防处治措施

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2013-01-23浏览：31次

　　摘要：水泥混凝土路面作为我国公路路面主要形式之一，在我国国民经济发展中发挥着重大作用。水泥混凝土路面具有强度高、刚度大、造价低、受温度影响小、使用寿命长等优点而广泛用于各等级公路中，但此种路面在使用过程中也会产生诸多病害。本文总结了水泥混凝土路面病害类型并对各种病害产生的原因进行分析，在此基础上，提出水泥混凝土路面病害的预防措施和处治方法。

　　关键词：水泥混凝土路面,病害,预防措施,处治方法

　　0引言

　　目前，我国现有的水泥混凝土路面，有相当一部分己接近或超过设计年限，有的虽未达到设计年限，但由于交通量剧增，汽车轴载日益重型化或设计、施工方面等的种种原因，而出现不同程度损坏、道路使用品质下降的情况，有些水泥混凝土路面的损坏是非常严重的。为此，本文针对水泥混凝土路面病害产生的原因，提出了水泥混凝土路面病害的预防措施和处治方法，为水泥混凝土路面的养护维修及加铺改建提供参考。

　　1水泥混凝土路面病害及产生的原因

　　水泥混凝土路面损坏可分为：断裂类、竖向位移类、接缝类和表层类四种类型。断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等;竖向位移类主要指沉陷和胀起;表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等;接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、唧泥、错台和拱起等。

　　1.1表面不规则裂缝

　　表面不规则裂缝产生的原因大部分是施工中水泥用量大、气温高、养护失水而造成混凝土表面快速失水，引起的干缩裂缝。

　　1.1.1横向裂缝(胀缝、缩缝) 主要由水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等引起。失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝，一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期;冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷缩产生拉应力而引起的路面板开裂。

　　1.1.2纵向裂缝主要是路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、施工方法不当等，导致路基不均匀沉降，从而使路面板在自重和行车压力的作用下产生纵向裂缝。

　　1.1.3交叉裂缝产生交叉裂缝的主要原因有：①水泥混凝土路面自身强度不足;②路基和路面基层的强度和水稳定性差;③使用了性能不稳定的水泥，导致浇筑的水泥混凝土路面板产生大面积的龟裂。

　　1.1.4板角断裂板角裂缝通常是由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素的综合作用产生的。

　　1.2表面损坏

　　1.2.1纹裂、网裂、板面起皮和剥落产生的原因主要是水泥混凝土水灰比过大、施工时过度抹面、养护不及时、在水泥混凝土拌和过程中用了含盐量偏高的水和质量低劣的集料，或水泥中的碱与集料中的特定矿物质发生碱硅反应等。为此，在施工过程中，应对集料的质量严格把关，严控用水量，必要时对水的质量进行检验。

　　1.2.2麻面、露骨麻面一般是水泥混凝土路面施工时，在混凝土初凝前遇雨所致。路面混凝土保护层脱落导致骨料裸露的现象称为露骨，其产生的原因主要是混凝土表面灰浆不足，泌水提浆，从而造成混凝土路面表层强度不足。

　　1.2.3磨光磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂浆层强度低、水泥及集料等原材料耐磨性差或路面使用时间较长等。

　　1.2.4坑槽、孔洞坑槽、孔洞产生的原因主要是由于集料含泥量过大，混凝土内有泥土或其他杂物所致。

　　1.3接缝损坏

　　接缝包括横缝(胀缝、缩缝)、纵缝和施工缝。接缝设置的目的是减少或避免由于水泥混凝土热胀冷缩产生的应力对路面板的破坏作用。接缝设置不当或损坏会降低路面的整体使用性能，甚至使路面板更快地遭到破坏。

　　1.3.1填缝料损坏填缝料损坏的主要原因有：填缝料本身质量不合格，填缝料在长期外界环境作用下老化、脆裂，或由于混凝土路面板受热膨胀、挤压胀缝，致使填缝料被挤出，不能正常复原等。

　　1.3.2接缝碎裂接缝碎裂主要是指由于填缝料损坏，泥、砂等杂物侵入胀缝，导致路面板再次膨胀时受阻，或雨水渗入基层和垫层，使基层强度降低，从而导致路面接缝处的变形和破损。

　　1.3.3唧泥唧泥产生的原因是填缝料破坏，雨水下渗等。

　　1.4变形损坏

　　水泥混凝土路面板的变形破坏是指水泥混凝土路面板接缝处产生的错台、拱起和沉陷等现象。

　　1.4.1错台错台产生的原因是横缝处未设置传力杆，由于基层或路基体压实不均匀，致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降。

　　1.4.2拱起和沉陷拱起产生的原因主要是胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张。沉陷产生的原因主要是填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉。拱起和沉陷都会对车辆行驶的舒适性和安全性造成很大的影响。施工时合理设置胀缝，运营中有效维护好接缝，可以有效避免此类损坏的发生。

　　1.5断板

　　断板产生原因：①混凝土板伸缩缝设置不当;②施工中切缝不及时，时间掌握不当，切缝深度不够;③重车及超荷载车辆的重复作用所致。

　　1.6桥头搭板下沉

　　由于台背回填压实度达不到要求，引起搭板下沉。

　　1.7表面孔洞

　　由于混凝土中含有泥块所致。

　　2.水泥混凝土常见病害的预防措施

　　2.1设计方面

　　我国在水泥混凝土路面的设计计算理论中，尽管考虑了温度疲劳应力等因素。但设计的板厚依然较薄，难于承受巨大的冲击破坏动能。另外，在实际应用中，过于相信应力计算，而对水泥混凝土路面的典型结构物的研究和实际观测的较少。为此在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适当提高技术标准和设计厚度，以适应我国公路不断增长的交通量的需要;在软基路段，桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算;

　　其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配;对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式;待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板;在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。

　　另外，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料，路线设计中，应尽量避免路线穿过洼地(包括平原上的局部小块洼地)在不得已的情况下，应在路堤两侧都采取措施，截断表面水流向路堤。再应加大面层与路基之间的摩擦力或有用铁路无缝线路的原理把每块混凝土板锁住(此办法有待研究)这样会大大减少接缝的拱起和挤碎。

　　2.2施工方面

　　合理地选择原材料，严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提，科学，准确地进行混凝土配合比设计，生产稳定，均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键;推广使用滑摸机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板，质量的有利措施，传力杆、拉杆的规格，位置、间距必须符合设计要求，与接缝侧壁垂直与路面板和路面中心线平行，嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型，不易振捣密实。至使接缝处的混凝土强度偏低，为此应加强接缝和板角处的振捣;板件成型后，根据当地气温条件及时切割和严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造成强度不足;应尽量断交施工，如有困难非不断交施工，现场便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂;当路线纵破超过2%时应及时调整摊铺一定要顺着上坡方向进行摊铺。以免因塌落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂，拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。

　　基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝;为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀;也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头或其它构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至超载预压加快地基沉降，在可能的条件下，可彩透水性砂砾填筑台背后的路堤，减少开放交通后的填土沉降。

　　2.3管理、养护方面

　　水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护，对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石及其它硬物，免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生，为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致路面的破坏，对路面裂缝及早期病害，应及时进行修复处理，防止形成进一步的破坏，还必须重视路面排水系统的养护，经常疏通路面排水设施，防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。

　　公路的养护、管理部门，除了日常的养护工作外，应定时组织有资质的检测或科研机构进行路面状护调查，及进制度养护工作计划，确定养护内容，规范养护工作，提高养护队伍素质和机械化的水平，确保公路养护的质量，此外，还应加强路政的管理，严格控制超载车辆的行驶。

　　3水泥混凝土路面常见病害的处治方法

　　3.1科学管理、高质量施工是保证路面质量的根本

　　3.1.1严把材料关。公路路基施工规范规定，在通常情况下，不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基填筑。路面板施工严格按规范要求选材，控制水泥、骨料、砂的各项技术指标，混合料运至工地后要符合技术要求，台背回填要求选用透水性好、有良好级配的材料。

　　3.1.2保证施工质量包括地基处理、基层施工、面层施工。保证各个施工阶段的质量，养生、切缝要及时，振捣要充分密实，搞好施工缝、缩缝、胀缝的处理，保证排水设施施工质量，防止路表水渗入，保证每层的厚度及压实度合格等。

　　3.1.3健全科学的管理制度严格监理制度。对试验段工程的施工，从方案的审批、准备工作的审查到施工全过程，都必须进行现场监理，坚持全过程旁站，以便及时发现问题、解决问题，及时总结施工工艺、施工组织等经验。通过试验段施工来核准所用材料配比、拌和方式、机械实效、松铺系数、允许延迟时间、每个作业段适宜长度等问题。

　　3.2对不同病害采用不同工程处治方法

　　3.2.1对水泥混凝土路面板裂缝的处治可采用HZ/HD补裂缝材料进行灌浆处理，4h后开放交通。对裂缝的彻底处理，应在裂缝两边各30～40cm范围内将混凝土板凿除，放置钢筋网，再浇筑与原来面板标号相同的混凝土，夯捣密实后磨光拉纹，两侧应设置缩缝，缝内填充沥青材料防止雨水渗入。对基层已遭破坏的裂缝，或发生断板、烂板及胀缝破坏的路面，应将混凝土路面板大面积凿除，对基层进行处理后，再用以上办法处理。

　　3.2.2对水泥混凝土路面板错台、沉陷的处治最好铲除，用同标号的新混凝土进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂，一般4h后便能开放交通。

　　3.2.3对水泥混凝土路面龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝的处治对局部破坏现象可采用局部换板进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂;对已产生龟背状裂纹的混凝土路面，须将板块全部凿除重做。

　　3.2.4对水泥混凝土路面板块严重断裂的处治一般采用整块板凿除，在处理好基层以及路基后，重新浇筑新的水泥混凝土路面板。

　　3.2.5对水泥混凝土路面大部分出现开裂、断板、沉陷、错台等病害的处治除采用以上方法修补外，对一些主要道路同时可采用在旧水泥混凝土路面上罩改性沥青混凝土面层的处理方法。

　　3.2.6桥头搭板及桥面处治采用钢纤维罩面，其主要措施是：①用风镐将混凝土表面凿毛，深度5～7cm;②加铺厚度不小于5cm;③采用钢纤维混凝土，钢纤维体积率1%～2%;④混凝土配合比按规范要求。

　　3.2.7脱皮、露骨的处治主要措施有：①环氧乳液砂浆：采用优质石英砂，用白水泥调整颜色;②环氧乳液水泥浆：加入白水泥调整颜色，先用107胶对一半水刷1次，然后刮浆，分4次刮平，每次厚0.5mm。

　　4结束语

　　水泥混凝土路面病害形成的原因很多，但总结起来主要是路基和基层强度不均匀、接缝料失效、不按规范施工、养护管理不善等造成的。因此，必须贯彻“预防为主，防治结合”的方针，在设计、施工、养护管理各个环节中，一定要对每一个环节认真负责，以达到延长公路使用寿命的目的，保障道路功能的完整性，保证道路的服务水平。

　　参考文献

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