水泥混凝土路面病害产生原因及处理措施的探讨
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作者: 邓海涛
【摘 要】本文结合笔者多年的工作经验，对水泥混凝土路面病害产生原因及防治措施进行了探讨，可供大家参考。
【关键词】混凝土路面；病害原因；处理措施
水泥混凝土路面是一种刚度大、扩散能力强、稳定性好的路面结构。随着修筑里程的增长，实践经验的积累，科学研究的深入，水泥混凝土路的修筑技术逐步改进，质量不断提高。加之水泥混凝土路面的适应性及抗灾能力强，能较好的满足现代化交通的要求；就材料而言，沥青供应缺口很大，质量不易保证，对石料的要求较高，而水泥材料可就近供应。因此，水泥混凝土路面得到了较快地发展。
1.病害产生的成因
目前产生的病害,原因有以下五种;一是水的防治不够,路基土质差及路基地下水位高;二是路基不均匀沉降;三是路面基层,面层强度不足;四是超重荷载的作用;五是设计和施工缺陷。
1.1水的防治不及时,是产生病害的主要原因
水泥路面的横向缝都是采用沥青灌塞,纵缝为施工缝不灌沥青。路肩盲沟排水设置基本没有。经过多年的行车作用,路面板块间相互挤压,原路面横缝的填缝料失效,地表水通过裂缝渗入基层,而又无法从路肩排出,造成基层软化。在车辆载荷的重复作用下,产生唧泥现象将基层细料冲走,导致板边缘的基础部分失去支撑能力,端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆,最后开裂断板破碎。
1.2路基不均匀沉降造成板断裂和破碎
这种病害大部分布在路基填挖交界段,高填方路段及路面与桥涵等构造物交接路段。因为路基的不均匀沉降造成路面的沉陷,在车辆高速冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致断裂和破碎板。
1.3路面基层和面层强度不足特别是强度不均匀也是造成破碎板的原因
作为混凝土路面基层,首先要求强度高,整体性和水稳性好。从现场观察到的二灰基层来看,其强度本身不是很好,加上基层施工拌和不均匀,压实不够等原因造成基层不板结,局部地方还有松散现象,基层强度难以满足设计要求。在行车荷载作用下,混凝土板底的拉应力增大,甚至车辆超载超限,致使混凝土板可能产生过大的荷载应力而造成强度破坏。另外,由于原混凝土路面施工局部地段厚度及混凝土配合比达不到设计要求,在荷载强作用下,混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力,从而导致路面断板、破碎板。
1.4超重荷载的作用也是造成混凝土路面断板、碎板的主要原因
随着经济的发展,车流量不断增加,加上绝大部分车辆进行改装,加高车厢,加厚大梁等,超载现象屡禁不止,造成混凝土板块疲劳,形成断裂和破碎。
1.5设计和施工方面缺陷导致混凝土路面各种病害的产生
车流量大的路段,路面病害较严重,原因是设计时对交通量预测不够准确,基层、面层设计厚度偏薄。
2.水泥混凝土路面处理措施
2.1水泥混凝土路面的修复
水泥混凝土路面的翻修对修复破损混凝土路面是简单易行的，但需大量击碎旧路面、振实路基、重新铺设基层和面层，工作量大，施工期间交通难以维持，而且以前对部分地段也进行过翻修，效果均不理想。所以理想的修复方案如下：
首先按普通混凝土加铺层计算加铺层厚度：钢纤维混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.55～0.65倍；连续配筋混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.9倍，且厚度还应满足加铺层最小厚度的规定。普通混凝土加铺层厚度h的确定，采用等刚度原则，按分离式加铺层的结合条件，将双层混凝土板换算成等效单层混凝土板计算其荷载应力和温度应力，然后计算旧混凝土板与加铺层底面的应力。当旧混凝土路面的应力和加铺层的应力都满足规范要求时，则加铺层厚度h确定，否则重新计算。
假设对该路段进行24h的交通量调查，将汽车轴载换算为标准轴载作用下的次数Ns=125n/d，设计使用年限为20年，交通量年平均增长率为14%，旧水泥混凝土路面板的弯拉强度fem=4.3MPa，弯拉弹性模量Ee=28×103MPa，基层顶面当量回弹模量Et=87.83MPa。经计算，普通混凝土加铺层厚度h=17cm，故连续配筋混凝土加铺层厚度ha=0.9×h=16cm；钢纤维混凝土加铺层厚度ha=0.6×h=11cm。
其次，从钢纤维混凝土的性质和作用功能上分析。钢纤维混凝土是在水泥混凝土中掺入一定数量的低碳钢或钢纤维，是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料，通过两者之间的界面作用成为一体，在受力过程中两种材料各施所长，显著地提高了混凝土各项性能指标。而且钢纤维混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法来铺设、振捣和抹平，不需要特殊的机械，施工简易。综合比较，采用钢纤维混凝土加铺层是最佳方案。
2.2钢纤维混凝土加铺层的施工要点
混凝土路面板质量的好坏，很大程度上取决于施工质量。钢纤维混凝土路面施工时，除应满足普通混凝土路面施工的一般要求外，还应注意：
2.2.1旧路面的检查与整修
对旧路面中严重破碎、裂缝继续发展的板，击碎清除，重新浇筑混凝土。为防止旧水泥混凝土板的裂缝向上反射，先将旧路面清扫干净，再按1.0～1.5kg/m2的标准涂一层沥青，并在其上加铺一层厚度均匀油毛毡作隔离层。
2.2.2材料试验和混凝土配合比
配合比要保证钢纤维混凝土有较大抗弯强度，以满足结构设计对抗压强度与抗折强度的要求及施工的和易性。为保证施工时混合料质地均匀、不离析，集料宜采用连续级配，粗集料最大粒径不宜大于20mm。钢纤维长度宜为25～60mm，直径0.4～0.7mm，长度与直径的最佳比值为50～70。钢纤维混凝土的配合比中钢纤维的体积率为1.0%～1.2%，砂率取值较普通混凝土略有增大。
2.2.3混凝土板的施工
①在混凝土搅拌过程中，为保证钢纤维均匀分布，应按碎石、钢纤维、砂、水泥的顺序加料，干拌2min后，再加水湿拌1min。②由于钢纤维混凝土中水泥含量较高，初凝时间较短，坍落度损失较快，因此要求从出料到浇筑完毕不得超过30min。③为确保钢纤维的二维分布，宜使用平板振捣器振捣成型。④尽可能在气温较低的早晨和夜间施工。当气温高于30℃、拌和物温度为30～35℃时宜停工，以防拌和物水分蒸发而出现干缩开裂。⑤最好使用强制式搅拌机，因自落式搅拌机出料速度慢，滚动时钢纤维极易成团。⑥钢纤维混凝土收缩性小，抗裂性能好，可不设纵缝，当钢纤维混凝土浇筑养生达设计强度50%后可每隔15m切一道缩缝。
2.2.4抹面与防滑
钢纤维混凝土具有粗骨料细、砂率大、纤维乱向分布的特点，宜采用真空吸水工艺，机械抹平，阻止纤维外露。抹面时，需将冒出混凝土表面的钢纤维拔出，采用压纹器压纹工艺可避免拉毛产生的外露现象。
2.2.5养生与填缝
采用潮湿养生方法。混凝土表面整修完毕后，立即进行养生，用20～30mm厚的湿砂覆盖于混凝土表面。每天均匀洒水数次。养护时间由试验确定，以混凝土达到28d强度的80%以上为准。养护期满即可采用改性沥青填封接缝。填缝时接缝保持清洁、干燥，填缝料应与缝壁粘附紧密、不渗水，灌注高度一般比板面低2mm左右。
进行旧水泥混凝土路面修复方案选择时，须考虑行车要求和经济要求等，因地制宜，选择经济可行的方法。
3.水泥混凝土路面病害预防的建议
水泥混凝土路面的病害处治始终是一种事后补救的方法，对水泥混凝土路面病害，更多的应当以建立预防为主的思想，尽量在设计和施工中予以避免减少，本文在此提出以下几点建议：
（1）严格路基特别是基层参数的选取，如各基层回弹模量、含水率、液限、现场承载力等，确保施工值与设计值一致，并且设计取值与现场客观实际相符，因此必要时应加大基本设计依据、参数的现场实际测定方面的工作。
（2）加强路基施工管理，对填方路基，确保分层回填，分层碾压，并强化施工单位自检和监理检查工作，一要保证达到要求的压实度，并要求压实均匀，特别是路肩部位及车道与路肩交接部位，此处极易产生纵向错台；对半填半挖路基，特别注意挖、填结合部位的碾压。
（3）对用作路基的土，应加强土质的鉴别和性能测试，对膨胀土，注意区分其类别，对强膨胀土，必须置换，对中、弱膨胀土，采用适当的方法对土质进行改良，基坡较大时，采用适当的设施来加强土坡稳定性，从而保证路面不破坏。
（4）加强路面材料研究，选择适宜的材料及配比，对特殊路段，也可适量采用成本较高的新型路面材料，如钢纤维混凝土、连续配筋混凝土等，初期投资的适当增加可大量减少后期养护费用。
（5）加强路面施工管理，采用规范化、程序化的施工和养生方法，适时切缝，掌握适合的操作时机，并根据气温变化的不同情况做不同的处理。
4.结束语
道路任何病害的产生都直接或间接反映了工程的施工质量。最佳的防治时机在建设阶段，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、制止超载等人的因素进行管理，综合治理，保障道路的正常运营。
【参考文献】
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［２］陈琳.水泥混凝土路面病害的预防与处理[J].黑龙江交通科技,2011,(09)．
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