水泥混凝土路面病害产生的原因及养护与管理

摘 要： 水泥混凝土是公路建设中的主要材料之一。由于它取材方便，造价相对低廉，承栽力大，性能良好，被广泛地运用于各种路面桥梁建设中。但水泥混凝土在使用过程中也出现了不少病害，本文论述了公路路面混凝土病害问题及其养护与管理。

关键词： 水泥混凝土； 病害； 养护与维修

中图分类号： U416.216 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）05-0064-02

1水泥混凝土路面的病害

水泥混凝土路面包括普通混凝土、钢筋混凝土、连续配筋混凝土、预应力混凝土、装配式混凝土和钢纤维混凝土等路面。

水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素作用下逐渐下降，出现各种类型的损坏，包括：接缝的破坏和混凝土板本身的破坏。接缝的破坏又包括挤碎、拱起、错台、唧泥。混凝土板本身的破坏主要是断裂和裂缝。

2混凝土病害产生的内部因素

混凝土是以水泥为主要胶结材料，拌合一定比例的砂、石和水，有时还加入少量的各种添加剂，经过搅拌、注模、振捣、养护等工序后，逐渐凝固硬化而成的人工混合材料。各组成材料的成分、性质和相互比例，以及制备和硬化过程中的各种条件和环境因素，都对混凝土的力学性能有不同程度的影响。

2.1材料的组成和内部构造

从混凝土结构中切出一块混凝土，肉眼就可以看出混凝土内部的非匀质构造，其主要组成成分有：固体颗粒、硬化的水泥砂浆、气体和缝隙。

2.2材性的基本特点

1）复杂的微观内应力、变形和裂缝状态

混凝土可看做是由粗骨料和硬化水泥浆等主要材料构成的不规则的三维实体结构，且具有非匀质、非线性和不连续的性质。混凝土凝固过程中，水泥浆失水收缩变形远大于粗骨料，此收缩变形使粗骨料受压，砂浆受拉，以至在骨料界面产生微裂缝。

粗骨料和水泥砂浆的热工性能（如线膨胀系数）有差别。当混凝土中水泥产生水化热或环境温度变化时，两者的温度变形差受到相互约束而形成温度应力场。

2）变形的多元组成

混凝土在承受应力作用或环境条件改变时都将发生相应的变形。从混凝土的组成和构造特点分析，其变形值由骨料的弹性变形、水泥凝胶体的粘性流动和裂缝的形成和扩展这3部分组成。

3）应力状态和途径对力学性能的巨大影响

由于混凝土抗拉抗压强度力学性能有巨大差别，使得混凝土在不同应力状态下的多轴强度、变形和破坏形态等有很大的变化范围；荷载的重复加卸和反复作用下，混凝土将产生程度不等的变形滞后、刚度退化和残余变形等现象。

4）时间和环境条件的巨大影响

试验表明，水泥颗粒的水化作用由表及里逐渐深入，至龄期20年后仍未终止。但，混凝土在应力的持续作用下，因水泥凝胶体的粘性流动和内部微裂缝的开展而产生的徐变与时俱增，使混凝土材料和构件的变形加大，长期强度降低。

混凝土的这些材性特点，决定了其力学性能的复杂、多变和离散，还由于混凝土原材料的性质和组成的差别很大，完全从微观的定量分析来解决混凝土的性能问题，得到准确而实用的结果是十分困难的。

3混凝土病害的外部因素

3.1因沉降引起的裂缝

我们经常在路面上看到一些块状的裂缝，这些裂缝表现的特点是中间宽(宽度范围lmm-5mm)，两端窄，垂直于混凝土表面，多发性的出现在钢筋混凝土的下部。因沉降而引起的裂缝往往会延伸到内部的钢筋处，长期暴露钢筋，会导致钢筋的过快锈蚀。减弱支撑力。引起这种裂缝的原因很多，通常为混凝土用水量大，或者使用质量不过关的掺合剂和泵送剂，混凝土凝固时间过长等等。

3.2荷载重复加卸作用

所有路面工程的混凝土，在使用期间都承受各种荷载随机地或有规律的多次重复加卸作用，结构中混凝土必有相应的应力重复作用。这种受力状态显然不同于前述的标准试件一次单调加载、直至破坏的试验状况。

3.3龄期

水泥颗粒的水化作用从表层逐渐深入内部，是一个长达数十年的缓慢过程。所以，随着混凝土龄期的增长，水泥的水化作用日渐充分，混凝土的成熟度不断提高，其强度和弹性模量极限增长。

3.4收缩

经过调制和搅拌成的流态混凝土，以及湿养护期的成形混凝土，因饱含水分而体积基本不变。以后混凝土在空气中逐渐硬化，水分散发，体积发生收缩。混凝土的收缩应变值超过其轴心受拉峰值应变的3-5倍，成为其内部微裂缝和外表宏观裂缝发展的主要原因。

3.5徐变

混凝土在应力作用下产生的变形，除了龄期时施加应力后即时的起始应变外，还在应力的持续作用下不断增大应变，称之为徐变。混凝土的徐变随时间而增大，但增长率渐减，3-6年后变化已不大，最终的收敛值称为极限徐变。

以上影响混凝土病害的因素，有些是材料本身的问题，有些是结构问题，还有些是气候问题，根据不同的因素，有选择性的加以养护和维修，以延长路面的使用寿命。

4水泥混凝土路面的质量控制，养护与维修

4.1施工工艺不当引起的病害及控制措施

混合料计量不准确、级配不严格、拌和不均匀。预留构件、预埋钢筋变位，钢筋混凝土保护层偏差较大。垫块的选择、布置、固定不合理。 4.2养生方法不当。不重视养生；选用养生液不合格。

4.3人的管理

生产过程中各工序和主要岗位(含管理人员)必须由有经验的人员或经过培训取得上岗资格的人员操作或管理。要有明确、严格的岗位责任制。要有严格的奖惩措施。要经常对全体员工进行产品质量重要性的教育。特别是各级领导者必须牢固树立质量是企业生命的思想。

4.4施工机械管理

先进、良好的机械设备是保证质量、提高效率、加快进度与改善劳动条件的基础。机械管理主要是让各种路面施工机械处于良好状态、充分发挥其应有的作用。拌和厂和工地应有一个精干的机械维修小组并配备足够、适用的机具和易损零配件。一旦发生故障就能很快排除或修复。各类操作机手应持证上岗，严格按操作规程运行。漏油的机械、车辆不应上路，以避免给路面造成污染和损坏。

4.5施工监控

为确保沥青混凝土路面各层的施工铺筑质量和整体强度指标，从路面各结构层表面弯沉出发，反算各结构层材料回弹模量指标，验证路面结构设计时的参数取值。作者参考相关文献资料提出综合模量指标，对已铺筑结构层及下部结构的整体质量实施有效地监控。路面竣工弯沉是反映了路面结构的整体强度和刚度特性，在荷载作用下，它源于路面各结构层次产生形变的总和。用表面回弹弯沉监控路面施工质量即计算制定路面各结构层表面的回弹弯沉值，然后用相应各表面实测弯沉值与之比较可知质量是否满足要求。道路基层在不同应力水平作用下，表现出不同的刚度，这与路面基层及以下结构层的受力响应是分不开的。采用综合模量指标，结合路面体内部的受力状态和材料模量参数，反映结构层组合受力后产生的形变响应，对路面结构组合刚度质量做一个准确良好的衡量。

4.6水泥混凝土路面的养护与维修

1）填缝料的填补

填缝料常因高温被挤出而失落，日久老化而失去弹性，因此，一般在冬季缝隙增宽时填补或更新填缝料，使缝隙填料保持饱满不渗水，避免杂屑物等不可压缩的材料混入。

2）裂缝的修补

对较小裂缝，应及时将裂缝内的尘土清除干净，再灌满沥青砂或沥青玛蹄脂封封；或用环氧树脂胶结。裂缝的修补工作宜在秋末冬初缝隙较宽时进行。

3）碎裂、剥落、局部磨损和坑洞的修补

一般采用环氧树脂砼修补。施工程序为：凿除松动部分，清除坑内尘土、杂物，清洗干净、晾干，再刷上环氧树脂胶，把配合好的树脂砼补平、拍实，3分钟后即可开放交通。

4）罩面

对于砼路面出现局部龟裂、剥落、磨光和大面积磨损可采用沥青砼罩面和水泥砼罩面法。沥青砼罩面法程序为：在旧砼路面上洒一层沥青粘层油，在上面根据不同厚度摊补一层沥青砼。水泥砼罩面程序为：在新旧砼结合面上必须凿毛，用压缩空气吹除砼碎碴，再涂刷粘剂，尔后浇筑砼。当采用环氧树脂砂浆作表面处治时，其配合比一般为环氧树脂∶骨料（1∶4-1∶10）。

参考文献：

[1] 吴波.谈公路混凝土工程外观质量缺陷产生原因及预防措施[J].北方交通，2011（5）：92-94.

[2] 金钧，姜艳芳.公路建设施工过程中混凝土抗裂性问题及解决策略[J].科技信息，2011（10）：346.

[3] 徐伟.公路桥梁混凝土施工常见的缺陷与控制要点探讨[J].中国新技术新产品，2010（18）105.

[4] 李荣梅.公路桥梁水泥混凝土强度的影响因素及提高强度的措施[J].科技信息，2011（14）：679.