浅析水泥混凝土路面破坏的形式及裂缝养护

浅析水泥混凝土路面破坏的形式及裂缝养护

　　摘 要：文章分析了我国水泥混凝路面的现状，阐述了我国通车运营中的混凝土路面存在的破坏类型并分析出现的原因，给出了水泥混凝土路面病害的一般表现形式，其中有：表面剥落、错台、严重破碎、路基沉陷、接缝剥落。重点探讨了混凝土路面最常见的路面裂缝病害的形成机理，并对我国现阶段水泥混凝土路面养护主要使用的方法作了进一步分析，以期为水泥混凝土路面裂缝养护提供借鉴。

　　关键词：水泥混凝土;路面;裂缝;养护

　　我国早期修筑的水泥混凝土路面大部分以达到服务年限，各种病害严重。部分新建的一些水泥混凝土路面由于现存的一些原因还没有达到设计年限就出现了一定的破损病害。由于水泥混凝土路面在我国公路里程中占据一半以上，所以面对的路面破坏养护形式不容乐观。只有通过准确地分析病害成因，正确选择养护方法，才能保证养护质量和降低养护成本。

　　1 水泥混凝土路面破坏的类型

　　水泥混凝土路面表面状态和结构特性决定着路面的破损形式有各种路面损坏和结构的承载能力降低。路面在服务期，会随行车荷载和所处环境的不断作用而出现各种损坏。结构破坏反映了路面及路基结构的完好程度和变化趋势。这些损坏是基于不同的形态和诱因产生的，而且对结构性能和功能性能起着不同的影响。按形态和诱因大致可以分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。

　　1.1 接缝损坏类

　　水泥混凝土路面不同于沥青路面，设置有较多的横缝何纵缝，在接缝处形成了薄弱部位，易出现各种病害。接缝损坏成为水泥混凝土路面最常见的一类病害，具体的表现形式有填缝料损坏和丧失、错台、唧泥、接缝碎裂和拱起等。路面使用或养护的不当，外界物质的进入，都会使接缝两侧的混凝土出现病害。在早期，这些损坏并不破坏混凝土板的结构整体性，但破坏了路面的行驶舒适性。如果任其不断发展，接缝两侧板底受作用影响将出现脱空，使得面板迅速出现断裂损坏。

　　1.2 断裂类

　　针对单个混凝土板块出现纵向、横向、斜向或角隅出现断裂，形成面板裂缝。断裂板裂缝进一步发展，将会出现两条以上交叉裂缝，形成三块以上的破碎板。这些裂缝的缝隙随车辆荷载和环境作用而逐渐变宽，并在缝隙边缘出现碎裂。作为刚性路面，裂缝的出现是因为路面荷载应力超过了混凝土能够承受抗折强度或疲劳强度。断裂损坏产生的裂缝，使水泥混凝土路面的整体性遭到破坏，路面承载能力迅速降低。在裂缝产生的初期，其对路面行驶舒适性的影响不是很大，但是裂缝继续发展，缝的宽度不断变大，特别是后期出现破碎板，路面的平整度破坏严重，不能满足行车要求。

　　1.3 材料类

　　水泥混凝土组成材料决定着其性能，若选用耐久性差的材料，在接缝出现后，由于环境中雨水侵蚀、轮胎摩擦、冻胀等作用，使裂缝边缘呈新月形发状。或者混合料中发生碱-硅反应而产生膨胀，使得面层出现网裂。这类受组成材料性质影响引起的破坏，在初期对路面的功能性能或结构性能影响不大，但发展到后期也会出现裂缝的碎裂和混凝土的崩解，从而影响行车舒适和安全以及面层的结构性能。

　　1.4 变形类

　　由于地基软弱或填土压实不足而出现沉降变形，或者由于季节性冰冻地区路基的冻胀，混凝土面层板会出现沉陷或隆起。这类变形如果是均匀的，对混凝土板的结构完整性影响不大，但会降低路面的行驶舒适性。但是如果有不均匀变形，则会由于附加应力的产生而使得面板出现断裂。

　　2 水泥混凝土路面裂缝成因

　　水泥混凝土路面裂缝受过渡层影响产生面层开裂、汽车动载及超载的影响开裂、排水不畅影响、路基、基层的影响等多种原因。水泥混凝土路面在投入使用之后，承受着行车荷载反复的作用，同时还受到气候的变化影响。就裂缝而言，按照裂缝宽度、是否有错台沉陷等情况分为轻微裂缝、中等裂缝和严重裂缝。

　　2.1 轻微裂缝

　　轻微裂缝出现，路面基本无剥落且裂缝缝隙宽度≤3 mm两边的板块稳固，裂缝填封良好，没有出现无松动和错台现象。一般将路面表面产生不久的裂通或未裂通裂缝化为此列。轻度裂缝为裂缝初期形态，在素混凝土板中一般不会维持很久。

　　2.2 中等裂缝

　　在轻微裂缝基础上进一步发展，裂缝边缘产生一定长度的剥落或边板存在中等错台，再者缝隙宽为3～15 mm的裂缝称为中等裂缝。中等裂缝处治措施是板底压浆后沿裂缝开槽(宽10～20 mm，深15～30 mm)，在缝槽内灌注接缝填料。

　　2.3 严重裂缝

　　严重裂缝是在中等裂缝的基础上没有经过及时处理，受各种因素作用进一步发展形成。出现裂缝两边板块产生严重错台、沉陷、唧泥，或裂缝边缘产生严重剥落等情况，再者裂缝宽度≥15 mm，对于某些特别严重的，应采取局部换板修补。

　　3 养护技术

　　在混凝土裂缝修补方面国内有许多成果可以应用混凝土裂缝修补，思路是：修补裂缝防止扩展，防止水渗入，加强基底的处理。加强路基路面排水，封堵裂缝切断水的影响，采用较强粘结性和高强度的修补材料加强路面强度。裂缝的主要形式为纵向裂缝、网状裂缝和路面破碎。

　　3.1 大面积网状裂缝和路面板的破碎治理

　　对于这两类病害，我们可以判定其路基的已经不能提供足够的稳定性，必须对路基进行处理，因此可采用全厚实的修补方法。

　　修补工艺为：施工放样→清除破损路面→基层、界面处理→修补材料配置→浇筑、振捣→养护。

　　在清除破坏板时，应该整块凿除，若基层有部分破坏，应该凿除该部分，并修复。目前养护人员多采用C10混凝土进行回填，一般厚度在15 cm以上。修补完基层后，应安设传力杆和拉杆，在选择修补材料时，应采用超早强未膨胀水泥混凝土。

　　3.2 不同宽度的裂缝

　　按宽度不同的裂缝，在修补上应采取不同的方式。分成宽度小于0.2 mm的微细裂缝、宽度大于0.2 mm裂缝和贯穿全厚在3～15 mm之间，且贯穿全厚的中等裂缝进行分类处理。

　　3.2.1 宽度小于0.2 mm的微细裂缝

　　宽度小于0.2 mm的微细，采用表面处理法对进行修补。表面处理法是沿混凝土结构表面刷水泥浆、沥青、油漆、环氧树脂等材料来修补混凝土结构表面的细小裂缝，对于混凝土干缩裂缝通常采用这个方法。

　　施工工艺：施工准备→表面处理→涂底层涂料→涂表层涂料→养护。

　　施工时确保路表面的清洁以保证涂料的黏性，底层涂料与表层涂料应有较好的黏结性。

　　3.2.2 宽度大于0.2 mm裂缝

　　对于宽度在0.2～3 mm之间的轻微裂缝，可采取扩缝灌浆。

　　施工工艺为：切割→扩缝→黏结面清理→护围→涂黏结剂→水泥砂浆配制→浇筑→振捣→抹平→养护。

　　上述这类裂缝较窄，不容易灌浆，而且裂缝中常有杂物侵入，故采用扩缝的方法。扩缝时，先要沿裂缝两侧进行切缝，切除一条约15 mm宽，5～10 mm深的“V”型小槽。修补材料主要靠自身的渗透性能来充满裂缝，因此需要流动性好的砂浆。

　　3.2.3 贯穿裂缝

　　对于贯穿全厚中等裂缝，一般采取条带罩面进行补缝。

　　4 结 语

　　路面损坏是基于不同的形态和诱因产生的，对结构性能和功能性能起着不同的影响。把其分为接缝损坏类、断裂类、材料类和变形类。分析了不同类型病害形成的一般原因。针对现在裂缝的种类，结合施工经验列举了不同的处理方法。裂缝作为常见的水泥混凝土路面病害，应在早期进行处理，防止进一步发展，以免后期造成更大的破坏，增加养护成本。

　　参考文献：

　　[1] 钟军.水泥混凝土结构早期裂缝防治技术的研究[D].长春：吉林大学，2010.

　　[2] 吴国雄.水泥混凝土路面开裂机理及破坏过程研究[D].成都：西南交通大学，2004.

　　[3] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[S].