水泥混凝土路面板破坏的原因及其预防对策

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摘要：水泥混凝土路面是目前公路建设中广泛应用的高等级路面，然而由于诸多原因,导致路面板产生破坏，从而成为影响水泥混凝土路面发展的一个关键性技术问题。本文通过对水泥混凝土路面板的破坏调查，针对混凝土板破坏的不同类型及特点，从设计、施工找出水泥混凝土面板的破损病因，并结合实际地提出预防和处理对策。

关键词：水泥混凝土路面；破坏；原因；预防

中图分类号：TU37 文献标识码：A

0前言

随着我国特别是我省水泥混凝土路面修筑里程的不断增加，养护和维修的任务也越来越重，由于国道交通量成倍增长，重车、超重车的超常行驶，使路面出现大面积损坏，严重影响道路行使安全，其使用性能将迅速下降。近年来，针对水泥混凝土路面损坏进行全面系统调查分析，找出混凝土板损坏原因和病因所在，从设计、施工分析和找出水泥混凝土面板的破坏病因，针对性地提出了相应的预防和处治方案。

1 水泥混凝土路面板破坏及原因

水泥混凝土路面板破坏的传统成因：交通量明显增大，重型交通车辆增多，超载现象极为严重；施工质量存在一定的缺陷；路面因混凝土早期收缩及混凝土徐变产生的裂缝而导致结构破坏；唧泥现象产生后，使混凝土板脱空而导致破坏；超设计交通量，使混凝土板产生疲劳断裂及各种因素导致的断裂。

1.1板块损坏

1.1.1板块脱空

因填缝失效或贯穿裂缝等原因造成雨水透过路面，浸入基层和路基。路基及基层耐水性差，在水的作用下软化，强度下降，导致支承力不均匀，在车辆的动荷载作用下，从板缝处唧出泥浆，将早期强度不高的基层中的细料一同带出，周而复始，形成板块脱空，脱空后的板块缺少必需的支撑和基层对面板的约束，受荷载的作用形成断板，断板的出现又加速了路面渗水，反复循环，使断板数迅速增加。

1.1.2 断板

早期断板产生尚有其他的因素，如路基的不均匀沉降；施工停顿时间过长，产生冷缝但未按工作缝进行处理；切缝太迟，缝深不足，使面板在较薄处形成应力集中，产生收缩断裂。原因一是昼夜很大的温差，造成板块中间的应力过大，来不及释放，超过板自身的承受能力，使板断裂。二是板块的基础不均匀沉降，使板脱空，产生过大应力而断裂。

1.1.3 起皮、剥落、孔洞

混凝土路面板表面呈现破损和孔洞，磨耗层局部脱落等现象。其原因是：1、施工中水灰比过大或因施工时表面砂浆有洒水提浆现象所致，剥落与水泥混凝土强度不足、缝内进入杂物有关。2、施工质量差，或混凝土料中夹带朽木，纸张和泥块等杂物；3、砂石含泥量过大，与水泥浆体界面结合较差，容易导致坑槽与孔洞，形成所谓“排骨”路面，加速损坏。

1.2接缝的破坏

接缝是水泥混凝土板块的薄弱部位，一旦填缝材料老化损坏，冬季水泥混凝土板块收缩，填缝料与板块之间被拉开形成空隙，雨雪水渗入路基，造成板块唧泥。此外，坚硬的石子落入缝内，夏天板块受热膨胀，石子易将板块边挤碎，同时失去伸缩功能。另外，由于施工中没有严格按照施工图和规范要求施工传力杆，部分传力杆因为两端被固定，在温度发生变化时，无法满足胀缩的要求，接缝将被挤裂；由于地基的不均匀沉降、板块脱空等，使相邻板块之间形成错台，当车辆驶过时，接缝同样也会遭遇到破坏。

1.3裂缝

1.3.1 表面裂缝

主要是由于水泥混凝土早期过快的失水干缩和碳化收缩引起的。水泥混凝土因配合比不当或水泥质量欠佳产生离析而泌水，表面含水量增加，水分蒸发形成毛细管凹液面，产生张力，在水泥混凝土充分硬化前，使其表面产生裂缝；碳化反应引起的收缩只在表面产生裂缝，水灰比尤其明显。

1.3.2 贯穿裂缝

有横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝等表现形式。产生贯穿裂缝的原因复杂，主要表现在以下几点：a、水泥混凝土在凝结硬化过程中，会产生干缩、热缩等，如养护不当，或收缩应力而导致贯穿裂缝的产生；为防止干缩及温缩裂缝，人们采用切缝的方法将路面分块，若切缝不及时也是导致贯穿裂缝产生的原因。b、路基处理不均导致路基支承力不均匀，或因路基强度不足与基层水稳定性不好，也会导致贯穿裂缝产生，这一点在我国尤为明显。c、水泥安定性不良，水泥混凝土强度不足，或板块内活性骨料发生碱集料反应等，在轮载或温度作用下都可能导致贯穿裂缝的产生。

2预防对策

混凝土板面的破坏，形式多种多样。引起的原因既有设计方面，也有施工及使用过程中；因此，预防混凝土板的病害既要考虑设计方面，又要考虑地理环境，季节气候，更要从施工方面诸多因素综合预防。

2.1优化设计

2.1.1路面结构的优化

鉴于我国水泥混凝土路面滑模施工技术已达到国际先进水平，可以实现在公路路面的任何部位实施高速、可靠的机械化施工。因此，应该考虑采用复合路面结构，由碾压式水稳基层吸收、排走渗透水，而不致于造成水份往更深层次渗入形成如前所述的路面断裂破坏链。此外采用改性沥青改善路面的使用性能。

2.1.2加强路面排水设计

我省属平原地带，由于南方多雨、潮湿，且地势低洼，设计时尤其要注重地下水和路基高度的问题，同时，更需注重路面排水设施的设计。

2.1.3重视水泥混凝土路面损坏修补技术研究

材料的研制开发：主要有裂缝修补材料，接缝修补材料的板块修补材料，罩面材料；成熟材料的应用；修补方法；修补工艺。根据“防重于治”的原则，尽早针对板块、沉陷、脱空、开裂、断板采取有效的维修措施，充实、加固板底，加强基础整体强度。

2.1.4运用钢纤维混凝土技术

为了克服水泥混凝土抗折强度低，抗裂性差，脆性大的缺点，在混凝土中掺入一定数量的纤维，通过纤维增加，提高混凝土的抗拉、抗剪、抗冲击强度，降低脆性。纤维增强水泥混凝土是水泥地路面板修补使用的材料之一。常用的增强纤维有石棉、玻璃、纤维、钢纤维以及其它化学纤维。目前采用最多的是钢纤维。

2.2施工过程中的质量控制

2.2.1加强原材料的质量控制

原材料是工程质量的根本，要加强对水泥、碎石、砂、水外掺剂等质量的控制，特别是水泥的品质，将直接影响混凝土的裂缝与否，砂、碎石的含泥量等将影响混凝土的强度。只有合格的原材料，才能保证生产出合格的混凝土。

2.2.2控制施工质量

施工时首先要求基层的强度、压实度符合设计和规范的要求，严格控制混合料中的细料用量；其次要认真检查基层的横坡度，保证渗入基层的水顺畅排出；最后要测量基层的高程，前提是宁低勿高，使混凝土板块的厚度得以保证，特别是行车道外侧的混凝土板厚，并且要清除基层顶的薄层贴补和松散的基层混合料。如设置下封层，要检查下封层的完整性，被破坏的地方待补好后方可施工混凝土面板。

2.2.3严格控制混凝土的施工配合比

水泥混凝土施工配合比的准确与否是水泥混凝土的抗压强度、抗弯拉强度达到设计要求的最根本的前提，所以，在施工过程中，要根据砂、碎石的实际含水量及混凝土的室内配合比适时调整每天生产的实际用水量和其他材料的用量，特别不能通过增加水泥用量来求得合适的塌落度而忽视水灰比这个重要的指标，过多的水泥用量将造成混凝土表面的干缩裂缝。

2.2.4严格控制施工工艺

控制施工工艺是减少混凝土板破坏的关健。混凝土的拌和要有足够的时间，拌出的混凝土较均匀；混凝土的振捣要按规范要求振捣密实，过振将造成混凝土表面的砂浆过多，致使混凝土表面塑性变形增大，产生裂缝。切缝时间要适时，不宜太迟。如果不及时切缝，将会在薄弱处产生裂缝；在某些季节，昼夜温差较大，也容易产生收缩裂缝。切缝要有足够的深度，切缝不能太浅，否则在薄弱处仍会出现应力集中，产生裂缝。混凝土的养生是混凝土质量保证的重要环节，如果养生过早，混凝土表面的砂浆容易起皮、脱落，平整度也很差；如果养生不及时，混凝土表面失水过快，造成干缩裂缝。

2.2.5钢纤维混凝土的修补或加铺层

钢纤维混凝土是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料，通过其两者之间的界面作用成为一体，在受力过程中两材料各施所长，显著地提高了混凝土各项性能指示，纤维混凝土的抗拉强度、抗弯强度与抗剪强度高；在动力荷载下，抗冲击性能好，抗弯、抗冲击韧性优异，耐疲劳寿命长，并具有良好的阻止和抑制因温度应力引起裂缝产生与扩展的能力。此外，纤维混凝土的抗冻性与耐磨性能良好，因而可减小路面厚度和延长路面的使用年限。

2.3混凝土路面使用期病害的预防

2.3.1保证路面排水系统的通畅

水冲刷是混凝土路面损害的主要病害，保证路面排水系统的通畅。沥青混凝土硬路肩的修补要严格控制高度，不能高出水泥混凝土的最低点（设超高段除外），保证路面横坡的自然排水功能；及时清理堵塞边坡泄水孔的杂物；多雨地区可以适当降低路缘石高度加速排水。

2.3.2防止新建水泥混凝土路面断裂

由上述对混凝土板的破坏机制分析可知：板体内部存在某些缺陷是内因，重复性超载、超限大交通流量是外因，地表水及地下水渗入板体基础造成水、温稳定性失效，改变板底基础受力条件是加速板体局部断裂，致使路面失去正常使用功能的催化剂。因此，应重视传统路面结构的改善。

2.3.3早期胀缝的破坏及板块的裂缝及时处理

胀缝破坏主要是指接缝的地方因温度等影响因素而产生的挤碎、错台等，或者因为胀缝所用的填充材料因气候等因素影响产生老化、脆裂；对已被破坏的胀缝中的填缝料进行清理换填，管养人员要特别注重。填缝料有它的使用期限，如：沥青及塑料胶泥类填缝料使用1-2年后，聚胺脂和橡胶类填缝料使用2-3年后均应补灌或重灌。混凝土板块的裂缝应尽早灌缝密封，若不能及时密封，路面表面的水分极易通过板缝渗入基层上，形成板块脱空、断板破坏。

2.3.4加强对超载车辆的管制

轴荷载随着超限的增大而增大。车辆在路面上的超载和超限行驶，加剧路面的损害。公路的管养部门配合有关职能部门要加强对超载车辆的检查和控制这些车辆驶入，这些车辆对有“桥头跳车”的桥梁伸缩缝会造成极大的破坏。

3结 语

综上所述，混凝土路面的损坏预防和处治，以及前面所涉及的混凝土板的病害损坏，均是相辅相承，互相关联的。要从实际问题出发，仔细考虑病害和损坏的原因，尤其在过去的设计、施工及管养过程中存在的不足，力求从工程设计时就要充分认识水冲刷破坏的严重程度并在设计中加以改进；施工单位在工程施工前要建立完善的质量保证体系；施工监理尤其是旁站监理要注意控制施工过程中的质量问题；管养人员对已经出现的病害要认真调查，及时维修。总之，要在各个环节克服混凝土板块和桥面铺装可能出现的病害，充分发挥水泥混凝土路面的优点。

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