浅谈砼路面断板的预防措施

【摘要】当前，断板病害已经成为公路工程的通病之一，必须引起足够的重视，认真分析原因，积极采取措施加以防治。文章分析了影响水泥混凝土路面断板的原因,提出水泥混凝土路面断板的预防措施。

【关键词】水泥混凝土路面；早期断板；预防措施；施工控制

中图分类号： U416 文献标识码： A

作为高级路面的水泥混凝土路面，以其稳定性好，抗滑性能好及养护费用低等优点越来越广泛被应用。在水泥混凝土路面修建技术不断提高的同时，路面也出现了开裂、断板、沉陷、错台等病害，给养护、修复带来了极大的困难，尤其是断板病害已经成为公路工程的通病之一，必须引起足够的重视，认真分析原因，积极采取措施加以防治。

一、影响水泥混凝土路面断板的原因

所谓断板是指施工过程中到竣工后通车使用时，板面发生断裂现象。其主要原因是：

（一）设计原因

设计是水泥混凝土路面施工的依据，只有合理的设计才能施工出优质工程。水泥混凝土路面是置于路基和基层之上的结构面层，它们之间有着十分紧密的关系。路基是公路重要的组成部分，路基是支撑路面结构的基础，它的稳定性直接影响路面结构的安全，因此路基的设计必须认真详细的调查该地区地质和水文地质，使路基具有足够的强度、稳定性和耐久性。确定路基的干湿类型，使路基始终保持在干燥或中湿状态下，否则要对路基进行处理以达到要求，路基在稳定状态下要进一步压实，就是把路基从松散状态通过压实机械的碾压，使其达到最大密实，符合《公路工程质量检验评定标准》的规定。基层通常是直接支撑混凝土路面的结构层，同时它还随时承受和传递由路面传来的荷载，它必须具有足够的刚度和稳定性，设计的基层必须稳定、密实，表现平整和具有足够的厚度，使混凝土路面始终处于稳定的状态。在路基与基层之间要设置垫层，使水通过垫层时路基处于水稳定的良好状态，垫层设计的优劣关系到混凝土面板的安全，垫层材料选用不当就不能起到透水或均质作用，使路面被水浸泡或出现不均匀沉陷，使板面的支承不均匀而被折断，出现断板。

混凝土路面面板是直接接触和承受车辆荷载的，它的设计必须具有足够的强度，能承受荷载和面板变形所产生的拉弯应力，同时还有平整、抗滑和耐磨的特点，使路面不出现断板，行车舒适安全。交通量越大，设计的强度应越高，在水泥混凝土路面设计强度方面应加以考虑，混凝土路面面板的混凝土混合料的组成设计是直接影响板面质量的重要因素之一，它与板面断板开裂有直接关系。混合料的组成、选料、配比合适时，混合料的质量就有保证，其强度稳定性等指标就符合要求，反之，混合料的质量就无法保证。例如：骨科选用了劣质的石料，混凝土的强度，耐磨性必然会很差，板面就极容易破坏，所以混合料组成设计是十分重要的。

（二）施工原因

1、路基施工的原因

路基要注意这几个地方的施工：桥涵台背、高填方段、半填半挖段、路基沉降不均匀处、纵坡较大处、路基排水不畅等。这些方面在施工时稍不注意就有可能造成路面断板。我们在路基施工时一定要碾压密实、开挖到位、特殊地段特殊处理、排水顺畅、竖曲线合理圆滑。这样我们就在第一步减低了断板的几率。

2、基层施工的原因

基层施工有可能引起断板的原因有：基层的宽度小于面层宽度、基层的强度和刚度都不够、防渗透和排水不好、表面平整度不符合要求等方面。我们在施工时，在保证基层宽度大于面层的同时，还要保证基层的强度和刚度都符合设计要求、防渗透的能力强和排水顺畅、控制好表面平整度。

3、面层施工的原因

面层施工是控制混凝土断板的关键，在施工时原材料的选择、配合比的确定、现场施工的各种控制都直接影响路面是否断板。所以水泥混凝土施工选用材料的优劣，施工季节的选择，施工机械、施工工艺和施工方法等方面都直接关系到混凝土板面的寿命，混合料选用的水泥必须强度高、具有收缩性小，耐磨性好，安定性、抗冻性好等特点，水泥的收缩性大易开裂，会出现早期收缩裂痕，水泥标号不低于425#，品种为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，砂必须选用中粗砂，含泥和杂质不能超过3%，混合料的施工配合比必须达到设计配合比，施工中的试配强度应大于设计强度的实际值。混凝土混合料的拌和和运输也影响着混凝土的质量，混凝土拌和必须均匀，拌和时间不能太短，也不能过长，只有拌和时间比较适宜时混凝土混合料才有较好的和易性。混合料从搅拌至运输到工地浇筑完毕的最和时间必须根据水泥的初凝时间和施工时气温来确定，在运输过程中不能漏浆和发生离析，否则会使混凝土板面质量受到影响，出现开裂或断板。

与混凝土路面断板有关的因素很多，还有其他原因如：基层结构组成设计欠佳，施工质量差，水灰比不正确，混凝土摊捕不均匀，切缝深度不够与位置不当等许多因素。

二、水泥混凝土路面断板的预防措施

（一）严把水泥混凝土路面的设计关

认真及时地组织设计人员和有关专家，对水泥混凝土路面设计理论和规范要求进行深入细致的研究和讨论，提高对设计理论的认识和了解，根据当地的地理位置、地理环境、沿线工程地质和水文，特别是交通量的组成和车辆的类别以及地方材料的供应情况，提出符合实际的轴载等设计参数，以及路面结构、材料组成、路基填料的碾压方案和要求，设计出合理的水泥混凝土面板以及排水系统，提出经济合理的配合比设计和施工要求。

（二）严把工程施工

1.特殊路基施工

对半填半挖段（填方量较大处），高填方段、设计坡度接近极限坡度时，应保证路基有压实度和填料的一致性，要严格的按施工工艺操作。为防止路面开裂，可以进行特殊设计，加铺钢筋网等措施，防止路基或基层产生不均匀沉降。

2.路基排水的控制

水是制约公路形成和使用的主要因素，如果对路基的排水处理不当，造成路基、路面的强度和稳定性不足，将直接影响公路的使用寿命和养护。水对水泥混凝土路面早期病害的形成表现的不是那么很明显，但是它是路面使用过程中造成断板的严重影响因素。对地下水较发达地区可设置透水层、盲沟或排水管等排水设置，保证路基或基层的稳定。

3.基层施工质量的控制

基层质量的好坏将直接影响水泥混凝土面层的质量。如果基层软弹，密实度不足或基层平整度不够，就会引起面层水泥混凝土局部断裂的可能性，因此在浇筑水泥混凝土之前必须保证基层的质量。基层的宽度大于混凝土板的宽度，并保证宽度的一致性；基层应具备有足够的强度和耐冲刷性，适宜的刚度和防渗性，基层应具有良好的稳固性，足够的渗透排水性。

我们如果用的水泥稳定类基层，在基层摊铺前要做好垫层的平整度和标高，保证基层的厚度同时要保证基层顶面标高不影响面层的厚度。在基层摊铺前要对基层进行清扫、洒水，保证基层水份不过多的流失。基层材料的拌和必须采用场拌，这样才能保证其均匀性，在最佳含水量的情况下进行碾压。在碾压没有明显轮迹后，根据气候条件养生一段时间，这样使基层产生一定的强度，初步形成板体，才能基本保证水泥混凝土面层的稳定性。在浇筑水泥混凝土前也要对基层进行洒水湿润，这样才能减少水泥混凝土中的水份过多的流失和水泥浆被基层吸收，使水泥混凝土由于水份泌出过多过快而形成空隙，减小了水泥混凝土的抗拉应力，防止水泥混凝土路面发生断板。

4.面层施工质量的控制

第一，施工机具和工艺的选择

在条件具备的情况下水泥混凝土路面施工应尽量采用先进的施工设备和新工艺进行施工。水泥混凝土的搅拌、运输、支模、摊铺、振捣、提浆、真空吸水、磨光、压纹、切缝、养生等工序根据工程的实际情况，并结合该工程的特点，尽量采用成套的设备进行施工。真空吸水工艺能提高水泥混凝土的早期强度，减小水泥混凝土的收缩性能，一般能减小10-30%，这样能减少收缩裂缝，对克服和预防水泥混凝土在初期产生裂缝起到了作用。同时三轴式或四轴式混凝土摊铺机的应用，对混凝土面层的提浆起到了重要的作用，改善了面层的平整度，减少了表层裂缝的产生。排式振捣器在部分工程的应用收到了良好的效果。一方面加强了振捣的效果，同时减少了人力、节约了开支、减少了人为因素的影响。

第二,材料的选择

1.水泥

根据道路使用特点,选用水泥化学成分、物理性能要符合技术指标的要求,并且保证混凝土抗折强度大、早期强度增长比较快、抗冻性、耐腐性、稳定性好的水泥.如果道路工程量大,最好采用道路水泥,即道路硅酸盐水泥,如没有条件采用道路水泥,那么在常用的五种水泥中采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥较好,并且在整个施工过程中最好使用同一家生产同一标号的水泥,但水泥标号不得小于42.5MPa,并且要满通等级的要求.因为不同厂家生产的水泥质量不同,各种性能也有一定的差距,其中物理性能、矿物质的含量、稳定性等都存在差异,即使在相同配合比情况下,早期强度上升速度等都有一定差异,因此会给路面产生断板留下隐患.同时还要对进场的每批水泥都要做施工前检验,各项指标符合要求的情况下,才允许进行施工.

2.粗集料

选用的碎石或砾石应质地坚硬、耐久、洁净,最大粒径不应超过40mm,石料强度等级不应大于3级,针片状颗粒含量应小于15%,含泥量要小于1%(冲洗法).粗集料的质量将会影响水泥混凝土的抗折强度、抗压强度、水泥混凝土的收缩程度,因此必须选用标准的粗集料,如果有条件的话最好采用反击式设备加工的碎石.

3.细集料

选用的细集料(天然砂或石屑)级配要好,应质地坚硬、耐久、洁净.要严格的控制含泥量,含泥量要小于3%(冲洗法).

4.水

清洗集料、拌和混凝土及养生所用的水,不应含有影响混凝土质量的油、酸、碱、盐类、有机物等.饮用水一般均适用与混凝土;非饮用水需经化验各项指标符合下列要求时也可使用.

(1)酸碱盐含量(SO42-计)小于2.7mg/cm3;

(2)含盐量不得超过5mg/ cm3;

(3)PH值大于4;

(4)不得含有油污.

第三，水泥混凝土路面的施工中保证工程质量的关键是严格控制混凝土的配合比，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质并及时调整施工配合比。同时要检查含泥量，使其不能超过规范要求，在施工别注意水灰比的控制，水灰比过大混合料容易发生离析现象。在其凝固时收缩率比较大，而缩缝设置和施工如按正常进行，会造成缩缝间距相对过长，在较大的收缩应变作用下容易造成裂缝甚至发展成混凝土断板现象。

第四，施工中及时正确掌握切缝时间是防止断板的有效措施。水泥达到终凝后，水泥混凝土凝结成型使水泥混凝土收缩变形不断进行并产生较大拉应力，在混凝土面板承受拉应力最弱的位置会产生断板。

第五，在施工中水泥混凝土必须振捣均匀密实。如果水泥混凝土振捣不均匀，造成水泥混凝土的密实度不均匀，密实度大与密度小的水泥混凝体产生了不同应力，在密度水的地区域内混凝土面板下部多形成峰窝和空洞，造成了承受应力的薄弱部位从而使板面容易产生断板。

第六，在施工中要避免产生较大的温差效应。温差效应过大或突变容易造成混凝土板面强度形成的不同步。气温较高时，上部强度的形成比下部要快，当气温较低，上部强度的形成比下部要慢，旦有不规则裂缝发生就会诱发强度较低部位拉断开裂，形成不规则断板。

第七，正确安装传力杆可以防止断板。传力杆的安装必须遵照规范要求，按设计进行，使传力杆与道路中线及路面平行，如果传力杆安装偏斜则在传力过程会将混凝土顶破，从而形成裂缝断板。

第八，正确地纵坡变处、平曲线及构造物结合部设置胀缝，也是预防断板的有力措施。在纵坡变化处，平曲线及构造物结合部位都是应力应变集中的位置，在此处设胀缝隙天线是减少应力应变的最有利位置，可以大大降低在此处的断板率。

第九，在混凝土浇筑过程中，要保持施工作业连续性，如果出现间断作业，必须设置胀缝，布置传力杆，从而防止不设施工缝出现的断板。

第十，在基层工作施工中，基层表现凹凸不平，使面板与基层间摩阻力增大，在摩阻力集中的地方就容易形成断板，当基层标高低时，浇筑砼的面板偏厚，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此基层的标高控制准确、表面平整光滑是预防断板的一个措施。

第十一，加强养生和养护。水泥砼路面完成后必须及时进行养生，采取洒水清扫，确保砼湿润、整洁，防止因缺水而产生干缩裂缝或断板，同时还要及时地将胀缝进行封堵，对路肩进行养生维修，保证排水畅通，路基稳定，从而预防因排水不畅致使基层、路基变软，最后导致断板的发生。

预防水泥砼断板的措施还有：水泥砼路面必须有完善的排水系统，在砼面板底面与基层顶面间设置滑动层，严格控制开放交通时间等。

总之, 混凝土路面早期断板的原因如上所述，施工生产中只有逐一落实控制，才能有效地预防断板的出现。