淺析水泥混凝土路面破壞的形式及裂縫養(yǎng)護

淺析水泥混凝土路面破壞的形式及裂縫養(yǎng)護

　　摘 要：文章分析了我國水泥混凝路面的現(xiàn)狀，闡述了我國通車運營中的混凝土路面存在的破壞類型并分析出現(xiàn)的原因，給出了水泥混凝土路面病害的一般表現(xiàn)形式，其中有：表面剝落、錯臺、嚴重破碎、路基沉陷、接縫剝落。重點探討了混凝土路面最常見的路面裂縫病害的形成機理，并對我國現(xiàn)階段水泥混凝土路面養(yǎng)護主要使用的方法作了進一步分析，以期為水泥混凝土路面裂縫養(yǎng)護提供借鑒。

　　關鍵詞：水泥混凝土;路面;裂縫;養(yǎng)護

　　我國早期修筑的水泥混凝土路面大部分以達到服務年限，各種病害嚴重。部分新建的一些水泥混凝土路面由于現(xiàn)存的一些原因還沒有達到設計年限就出現(xiàn)了一定的破損病害。由于水泥混凝土路面在我國公路里程中占據(jù)一半以上，所以面對的路面破壞養(yǎng)護形式不容樂觀。只有通過準確地分析病害成因，正確選擇養(yǎng)護方法，才能保證養(yǎng)護質(zhì)量和降低養(yǎng)護成本。

　　1 水泥混凝土路面破壞的類型

　　水泥混凝土路面表面狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特性決定著路面的破損形式有各種路面損壞和結(jié)構(gòu)的承載能力降低。路面在服務期，會隨行車荷載和所處環(huán)境的不斷作用而出現(xiàn)各種損壞。結(jié)構(gòu)破壞反映了路面及路基結(jié)構(gòu)的完好程度和變化趨勢。這些損壞是基于不同的形態(tài)和誘因產(chǎn)生的，而且對結(jié)構(gòu)性能和功能性能起著不同的影響。按形態(tài)和誘因大致可以分為接縫損壞類、斷裂類、材料類和變形類。

　　1.1 接縫損壞類

　　水泥混凝土路面不同于瀝青路面，設置有較多的橫縫何縱縫，在接縫處形成了薄弱部位，易出現(xiàn)各種病害。接縫損壞成為水泥混凝土路面最常見的一類病害，具體的表現(xiàn)形式有填縫料損壞和喪失、錯臺、唧泥、接縫碎裂和拱起等。路面使用或養(yǎng)護的不當，外界物質(zhì)的進入，都會使接縫兩側(cè)的混凝土出現(xiàn)病害。在早期，這些損壞并不破壞混凝土板的結(jié)構(gòu)整體性，但破壞了路面的行駛舒適性。如果任其不斷發(fā)展，接縫兩側(cè)板底受作用影響將出現(xiàn)脫空，使得面板迅速出現(xiàn)斷裂損壞。

　　1.2 斷裂類

　　針對單個混凝土板塊出現(xiàn)縱向、橫向、斜向或角隅出現(xiàn)斷裂，形成面板裂縫。斷裂板裂縫進一步發(fā)展，將會出現(xiàn)兩條以上交叉裂縫，形成三塊以上的破碎板。這些裂縫的縫隙隨車輛荷載和環(huán)境作用而逐漸變寬，并在縫隙邊緣出現(xiàn)碎裂。作為剛性路面，裂縫的出現(xiàn)是因為路面荷載應力超過了混凝土能夠承受抗折強度或疲勞強度。斷裂損壞產(chǎn)生的裂縫，使水泥混凝土路面的整體性遭到破壞，路面承載能力迅速降低。在裂縫產(chǎn)生的初期，其對路面行駛舒適性的影響不是很大，但是裂縫繼續(xù)發(fā)展，縫的寬度不斷變大，特別是后期出現(xiàn)破碎板，路面的平整度破壞嚴重，不能滿足行車要求。

　　1.3 材料類

　　水泥混凝土組成材料決定著其性能，若選用耐久性差的材料，在接縫出現(xiàn)后，由于環(huán)境中雨水侵蝕、輪胎摩擦、凍脹等作用，使裂縫邊緣呈新月形發(fā)狀?；蛘呋旌狭现邪l(fā)生堿-硅反應而產(chǎn)生膨脹，使得面層出現(xiàn)網(wǎng)裂。這類受組成材料性質(zhì)影響引起的破壞，在初期對路面的功能性能或結(jié)構(gòu)性能影響不大，但發(fā)展到后期也會出現(xiàn)裂縫的碎裂和混凝土的崩解，從而影響行車舒適和安全以及面層的結(jié)構(gòu)性能。

　　1.4 變形類

　　由于地基軟弱或填土壓實不足而出現(xiàn)沉降變形，或者由于季節(jié)性冰凍地區(qū)路基的凍脹，混凝土面層板會出現(xiàn)沉陷或隆起。這類變形如果是均勻的，對混凝土板的結(jié)構(gòu)完整性影響不大，但會降低路面的行駛舒適性。但是如果有不均勻變形，則會由于附加應力的產(chǎn)生而使得面板出現(xiàn)斷裂。

　　2 水泥混凝土路面裂縫成因

　　水泥混凝土路面裂縫受過渡層影響產(chǎn)生面層開裂、汽車動載及超載的影響開裂、排水不暢影響、路基、基層的影響等多種原因。水泥混凝土路面在投入使用之后，承受著行車荷載反復的作用，同時還受到氣候的變化影響。就裂縫而言，按照裂縫寬度、是否有錯臺沉陷等情況分為輕微裂縫、中等裂縫和嚴重裂縫。

　　2.1 輕微裂縫

　　輕微裂縫出現(xiàn)，路面基本無剝落且裂縫縫隙寬度≤3 mm兩邊的板塊穩(wěn)固，裂縫填封良好，沒有出現(xiàn)無松動和錯臺現(xiàn)象。一般將路面表面產(chǎn)生不久的裂通或未裂通裂縫化為此列。輕度裂縫為裂縫初期形態(tài)，在素混凝土板中一般不會維持很久。

　　2.2 中等裂縫

　　在輕微裂縫基礎上進一步發(fā)展，裂縫邊緣產(chǎn)生一定長度的剝落或邊板存在中等錯臺，再者縫隙寬為3～15 mm的裂縫稱為中等裂縫。中等裂縫處治措施是板底壓漿后沿裂縫開槽(寬10～20 mm，深15～30 mm)，在縫槽內(nèi)灌注接縫填料。

　　2.3 嚴重裂縫

　　嚴重裂縫是在中等裂縫的基礎上沒有經(jīng)過及時處理，受各種因素作用進一步發(fā)展形成。出現(xiàn)裂縫兩邊板塊產(chǎn)生嚴重錯臺、沉陷、唧泥，或裂縫邊緣產(chǎn)生嚴重剝落等情況，再者裂縫寬度≥15 mm，對于某些特別嚴重的，應采取局部換板修補。

　　3 養(yǎng)護技術

　　在混凝土裂縫修補方面國內(nèi)有許多成果可以應用混凝土裂縫修補，思路是：修補裂縫防止擴展，防止水滲入，加強基底的處理。加強路基路面排水，封堵裂縫切斷水的影響，采用較強粘結(jié)性和高強度的修補材料加強路面強度。裂縫的主要形式為縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和路面破碎。

　　3.1 大面積網(wǎng)狀裂縫和路面板的破碎治理

　　對于這兩類病害，我們可以判定其路基的已經(jīng)不能提供足夠的穩(wěn)定性，必須對路基進行處理，因此可采用全厚實的修補方法。

　　修補工藝為：施工放樣→清除破損路面→基層、界面處理→修補材料配置→澆筑、振搗→養(yǎng)護。

　　在清除破壞板時，應該整塊鑿除，若基層有部分破壞，應該鑿除該部分，并修復。目前養(yǎng)護人員多采用C10混凝土進行回填，一般厚度在15 cm以上。修補完基層后，應安設傳力桿和拉桿，在選擇修補材料時，應采用超早強未膨脹水泥混凝土。

　　3.2 不同寬度的裂縫

　　按寬度不同的裂縫，在修補上應采取不同的方式。分成寬度小于0.2 mm的微細裂縫、寬度大于0.2 mm裂縫和貫穿全厚在3～15 mm之間，且貫穿全厚的中等裂縫進行分類處理。

　　3.2.1 寬度小于0.2 mm的微細裂縫

　　寬度小于0.2 mm的微細，采用表面處理法對進行修補。表面處理法是沿混凝土結(jié)構(gòu)表面刷水泥漿、瀝青、油漆、環(huán)氧樹脂等材料來修補混凝土結(jié)構(gòu)表面的細小裂縫，對于混凝土干縮裂縫通常采用這個方法。

　　施工工藝：施工準備→表面處理→涂底層涂料→涂表層涂料→養(yǎng)護。

　　施工時確保路表面的清潔以保證涂料的黏性，底層涂料與表層涂料應有較好的黏結(jié)性。

　　3.2.2 寬度大于0.2 mm裂縫

　　對于寬度在0.2～3 mm之間的輕微裂縫，可采取擴縫灌漿。

　　施工工藝為：切割→擴縫→黏結(jié)面清理→護圍→涂黏結(jié)劑→水泥砂漿配制→澆筑→振搗→抹平→養(yǎng)護。

　　上述這類裂縫較窄，不容易灌漿，而且裂縫中常有雜物侵入，故采用擴縫的方法。擴縫時，先要沿裂縫兩側(cè)進行切縫，切除一條約15 mm寬，5～10 mm深的“V”型小槽。修補材料主要靠自身的滲透性能來充滿裂縫，因此需要流動性好的砂漿。

　　3.2.3 貫穿裂縫

　　對于貫穿全厚中等裂縫，一般采取條帶罩面進行補縫。

　　4 結(jié) 語

　　路面損壞是基于不同的形態(tài)和誘因產(chǎn)生的，對結(jié)構(gòu)性能和功能性能起著不同的影響。把其分為接縫損壞類、斷裂類、材料類和變形類。分析了不同類型病害形成的一般原因。針對現(xiàn)在裂縫的種類，結(jié)合施工經(jīng)驗列舉了不同的處理方法。裂縫作為常見的水泥混凝土路面病害，應在早期進行處理，防止進一步發(fā)展，以免后期造成更大的破壞，增加養(yǎng)護成本。

　　參考文獻：

　　[1] 鐘軍.水泥混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫防治技術的研究[D].長春：吉林大學，2010.

　　[2] 吳國雄.水泥混凝土路面開裂機理及破壞過程研究[D].成都：西南交通大學，2004.

　　[3] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設計規(guī)范[S].