水泥混凝土道路病害分析和防治

摘要：近几年，自从开展了大规模的通村水泥路建以来，福安市建成并投入使用了大量的水泥混凝土的农村道路，随着水泥混凝土路面的修建规模的不断扩大，但由于诸多复杂原因，建成后的道路或多或少地存在一些病害，严重影响了道路的使用寿命，为了建设社会主义新农村需要，确保农村公路建设又好又快地发展，应进一步加强农村公路建设管理，促进农村公路健康、持续发展，本文首先对水泥混凝土路面的主要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处治方法。
关键词：水泥混凝土道路 裂缝断板预防处治
前言：公路建设是国家最主要的基础产业之一，公路由于其特有优越性和灵活性，发挥着其他运输方式不可替代的作用，它的健康发展对促进国民经济的发展拉动其他产业具有非常重要的意义。
水泥混凝土路面具有承载能力大、稳定性好、施工技术简单、使用寿命长和养护费用低等优点，深受人民群众的欢迎，被广大的农村公路普遍采用。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，尤其是水泥混凝土路面面板断裂，成为农村公路水泥混凝土路面建设施工的质量通病，严重影响了混凝土路面的设计使用寿命。
目前福安市截止2009年全市通车里程1516.9Km，其中高速公路60.6Km，二级公路168.6Km公路100.2Km，四级公路1102.6Km，等外公路84.9Km，除高速公路为沥青混凝土路面外，其余都为水泥混凝土路面，由于本地水泥混凝土路面的道路占到等级道路的95%以上，为此本文首先对水泥混凝土路面的主要病害裂缝、断板产生的原因进行分析，在此基础上，提出处治方法，预防类似问题的发生，延长使用寿命并为水泥混凝土路面的养护、维修及加铺等改建提供一些粗浅看法。
1裂缝
混凝土路面板出现不规则裂缝，从时间上可分为硬化前裂缝和硬化后裂缝。
1．1 硬化前裂缝

1、原因分析

在硬化前，混凝土还处于塑性状态，由于组成材料的密度不同而发生沉降，内部自由水析出，引起沉降收缩裂纹，一般发生在抹面层。但在干燥的基层上浇筑混凝土面层时，因水分很快被基层吸收，会收起大的收缩面产生宽而深的裂缝。

2、预防措施

(1)混凝土浇筑后，尚未出现析水前，防强风吹拂和

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烈日曝晒。
(2)及时养护，防止混凝土表面水分蒸发而干燥。
(3)在浇筑混凝土前，应将基层浇湿。
(4)采用二次抹面，以减少表面收缩裂纹。
(5)避开高温气候施工，因在高温天气下，水泥水化作用加快，使混凝
土迅速干燥而收缩，易产生收缩裂缝。
1．2 硬化后裂缝

1、原因分析

(1)干缩裂缝。因水分蒸发，干缩产生的拉应力大于混凝土的抗拉强度，使混凝土产生裂缝。它的特征是表面开裂，走向纵横交错，没有一定的规律，形似龟纹，缝宽和长度都很小，与发丝相似。
(2)温缩裂缝。这主要是因昼夜温差太大而使混凝土产生较大的温度应力，由于没有设置伸缩缝和对混凝土面板进行及时切割，而造成面板拉裂。因为混凝土材料对温度的变比而引起的伸缩量约为0.01mm/℃，当累计长度内温度应力超过坑拉强度时，就会发生裂缝。
(3)由于材料不良引起裂缝，主要有：①水泥安定性不良引起的裂缝。水泥熟料如煅烧不充分，会产生较多的游离氧化钙、氧化镁，因它的水化过程很慢，导致水泥已凝结、硬化后继续水化而产生体积膨胀，从而使路面出现龟裂、断板等。②水及砂中有害杂质对水泥混凝土有腐蚀作用。有害杂质与混凝土产生反应生成易溶于水的物质，使混凝土被腐蚀，强度降低，在车辆荷载的不断作用下，遭到破坏。

2、预防措施

（1）为防干缩和温缩裂缝，一般设置伸缩缝。
（2）为防止水泥安定性不良引起的裂缝，应加强检验，并选用低碱性水泥。

1.3处治方法

1、扩缝灌浆法

对局部裂缝且缝口较宽时，可采用扩缝灌浆法，先顺着裂缝用冲击钻将缝口扩宽至1.5㎝的沟槽，槽身根据具体的裂缝深度确定，最大深度不得超过2/3板厚；用压缩空气清除混凝土碎屑，填粒径为0.5㎝的清洁小石屑（含泥量〈1%）；根据选用的裂缝修补材料的使用方法，准备好灌缝材料；灌入选用的裂缝修补材料，用远红外灯加热增强2～3小时即可通车。

2、直接灌浆法

对非扩展性裂缝,可采取直接灌浆法。先将缝内泥土、杂质清除干净，随后用钢丝刷将缝口刷一遍，并用吸尘器将浮土吸掉，确保缝内无水、干燥。缝内及路面先铺一层聚氨脂底胶层，厚度为0.3±0.1mm。底胶用量为0.15kg/㎡，底胶铺设采用涂刷方法；准备好灌将材料。将灌浆材料灌入缝内，固化后达到通车强度，即可放行。
2严重裂缝、断板

2.1事故现象

混凝土面板出现严重裂缝，甚至断板。主要有下列表现：
（1）运营前断板：主要发生在混凝土路面浇筑成形初期，其断裂形式及规律性明显，裂缝横向间距4～6m不等。
（2）运营过程中断板：当路基出现沉降或运行实际荷载超出设计荷载时，均可能发生断板，断板的规律性不如早期断板明显，但路面混凝土断裂时多伴有基层开裂。
（3）路基不均匀下产生的断板或开裂：路基发生较明显的不均匀沉降时，则混凝土路面断板、开裂将无法避免，而且断板、裂缝均不规则，破坏性大，甚至造成相邻断块间的显著高差，裂缝明显。

2.2原因分析

1、原材料选择不当

（1）水泥安全性差、强度不足、碱含量超标是混凝土开裂、断板的主要原因之一。
（2）集料（砂、碎石）含泥量及有机质含量超标。就路面混凝土与结构混凝土受力特性及强度特性来看，路面混凝土所用砂、石料的含泥量及有机质含量应比结构混凝土进行更加严格的控制，否则将直接影响混凝土的抗弯拉强度及界面粘接强度。（3）混凝土配合比选用不当。路面混凝土的配合比应与结构混凝土有所区别，尤其是混凝土的砂率选择、用水量的确定、水灰比、单位水泥用量的多少、施工中的准确计量等都直接影响路面混凝土的性能。
（4）集料级配不良。不良的集料级配将可能造成混凝土的离析，粗、细集料聚集，形成强度和变形的薄弱区域。

3、施工工艺不当造成的混凝土路面断板、开裂

（1）切缝不及时或切缝深度过浅，是形成早期横向断板的主要原因。
（2）过早的行车碾压，开放交通，将造成路面板的的纵向开裂。
（3）在不良地质地段，路基沉降未稳定前，过早铺筑混凝土路面，将极易产生路面板的断板、开裂。
（4）混凝土拌制不均匀，造成混凝土拌和物“夹生”，粗、细集料聚积，形成混凝土凝结硬化过程中的应力集中现象。
（5）混凝土振捣不均匀、过振、漏振，造成混凝土密实性不均，面层砂浆厚度相差过大，极易形成区域性开裂。
（6）传力杆安装不当，上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏，形成裂缝损坏。

4、路基或基层施工不当造成断板

（1）基层标高失控，造成路面厚度不一致，过薄或厚薄交界处将成为薄弱断面，在混凝土收缩时，由于难以承受拉应力而开裂。
（2）干燥的基层会吸收混凝土拌和物中水分，使底部混凝土失水，强度降低，导致开裂。
（3）路基发生不均匀沉降，导致混凝土路面开裂。

5、超重车的影响

各级超重轴载换算成标准轴载的作用次数以16次方递增，超重车对水泥混凝土路面的破坏是非常明显的，所以超重车的增加是水泥混凝土路面使用期间开裂断板的重要原因。

2.3预防措施

1、正确合理设计水泥混凝土路面

为了预防路面常见功能性损坏，首先要在设计上给予足够的重视，做好路基路面排水等方面的设计。认真及时地组织设计人员根据当地的地理位置、环境、地形、沿线工程和水文地质，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，提出符合实际的轴载等设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，设计出适宜、完善的排水系统，提出合理经济的水泥混凝土配比设计和要求。

2、路面混凝土材料的选择与配合比设计的优化

路面混凝土因主要承受竖向荷载的作用，其受力特性以抗弯拉强度为主，而影响混凝土抗弯

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拉强度的主要因素有：混凝土单位水泥用量、水灰比、粗集料粒径、粒形及水泥品种、性能，外加剂的品种、掺量等，在上述材料确定后，混凝土配合比的优化选择、混凝土的拌制方法、浇筑工艺、养生方法则是保证混凝土强度形成的关键，因此，从路面材料的选择及配合比设计的优化着手，应注意以下几个方面的问题：
（1）水泥的选用。除路面混凝土专用水泥外，宜选用的水泥品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥。
（2）集料的选择。用于路面混凝土的粗骨料的最大料径不宜大于30mm，且宜采用连续级配的石子，细集料宜采用粗砂（混砂应调整其细度模数达到中粗砂标准）。
（3）混凝土配合比的优化选择。控制混凝土拌和物坍落度，选择适宜的砂率，确定合适的混凝土含气量以及较小的坍落度损失，是保证混凝土施工正常进行的关键。

3、合理选择施工工艺，严格控制施工过程的质量

（1）为预防水泥混凝土路面功能性损坏，必须保证施工质量，而施工质量又依赖于先进的施工工具、严格的施工管理、先进的工艺。从材料的选用到配合比设计，从拌和、运输摊铺直至成型养生，整个工艺过程必须采用机械化施工与现代化质量检测手段。
（2）正确选择路面混凝土的浇筑时间，降低混凝土的入模温度。
（3）严格控制振捣方法和振捣时间，避免漏振及振捣不均匀。
（4）重视混凝土面板的养生，采用优质养护剂或湿法养护，不要采用没有覆盖物仅洒水的养生方法。
（5）及时切缝。根据施工现场气温及水泥品种试验确定最早切缝时间，保证剩余断面部分能吸收由于高温产生的内应力。
（6）规范胀缝、缩缝制作工艺，准确定位传力杆及拉杆设置位置。
（7）控制交通车辆，避免在混凝土强度不足的条件下，过早开放交通，养护车辆也应尽量避免直接在面板上通行。

2.4处治方法

发生断板的原因是多方面的如：板太薄或轮载太重，板的平面尺寸太大（使温度翅曲应力过大），地基稳定性差产生过量塑性变形使板底脱空失去支承，养生期内收缩应力过大及荷载和温度应力作用下疲劳开裂等，断板的出现，会使水泥混凝土路面在车辆荷载作用下。

1、轻度裂缝或断板

对轻度裂缝或断板可采用粘缝处理。处理断板的粘结剂主要有聚胺脂、聚硫环氧树脂、环氧树脂等高分子化学材料。应视修补季节、断板程度、施工工艺等因素选用下列方法：
（1）直接灌入法。直接灌入法对断板宽度大于3mm的裂缝，可用环氧树脂与固化剂搅拌均匀后直接灌注。

2、严重断板

（1）局部修理法。当路面板发生脱空断裂、断角等损坏，影响行车安全时，应凿除损坏部分，处理好基层后，用同种材料进行修补。
（2）角隅部分的修理。按破裂面的大小和深度，确定切割范围并放样。用切割机切开边缝，凿除破损部分，打成规则的垂直面。有钢筋时，应注意不能切断钢筋。如钢筋难以全部保留，至少也要保留20～30cm的钢筋头。且应长短交错。检查原有的滑动传力杆，如有缺陷，应限期修理或另设新杆。
（3）路面板纵、横向开裂的局部修补。划线放样，用切割机械切开边缝，并凿除损坏部分。在边缝边缘两侧板厚钻洞，深10cm，直径2～4cm，水平间距30～40cm。将洞内粉碎物清除并加以润湿，填实水泥砂浆后插入一根直径18～20mm，长约20cm 的螺纹钢筋。用水泥混凝土填塞捣实、抹平并喷洒养护剂。
（4）当路面板块被几条裂缝分割为三块以上的破碎板，且有沉降影响行车安全的。必须将整块板凿除，处治好基层后，重新浇筑新的混凝土板块。重新浇筑的混凝土强度不应小于旧混凝土的强度。其材料要求、配合比、施工工艺、质量标准等应符合有关设计与施工规范的规定。当路面板发生脱空断裂、断角等损坏，影响行车安全时，应凿除损坏部分，处理好基层后，用同种材料进行修补。
结论
本文分析了水泥混凝土公路路面出现的几种常见病害的成因，分析了原因，提出了相应的预防和处治办法。对于水泥混凝土路面使用出现的各种病害，都直接或间接反映了工程的施工质量。为保证使用效果，最佳的防治时机在设计和建设阶段，最好的治理方法就是防范于未然。在建设工程中科学管理，质量层层把关，能最大限度地减小路面病害的发生率。对已经出现和形成的病害，应查明原因，对症下药。同时还应从道路养护、制止超载等方面进行综合管理，保障道路的正常运营，建议以下几点：
1、根据目前交通量超载的特点和增长速度，建议在混凝土路面设计时，充分考虑超载这一因素，增大混凝土板块厚度或加设钢筋。

2、加强对排水系统的养护，确保排水系统畅通，做到地下水和地表水能顺利排出路基以外。

3、加强对超载车辆的管理，采取强硬措施，杜绝超载。

参考文献
福安市交通局编著.福安市交通十二五规划. 福安市交通局,2010.
颜海编著.公路工程质量事故分析.机械工业出版社,2006.
[3]姜志青编著.道路建筑材料.人民交通出版社,2002.
[4]交通部公路司编著.公路工程质量通病防治指南.人民交通出版社,2002.