水泥混凝土路面断板产生的原因及防治措施

摘要：随着公路建设事业的逐步发展，近些年来，高等级公路修建里程越来越长，其中，水泥混凝土路面和沥青路面成为主要结构形式。但是，在施工过程中，混凝土断板等技术问题时有发生。本文以高速公路的施工实践和调查发现的情况分析阐述了水泥混凝土路面断板的产生原因以及它的危害和防治处理措施。

关键词：水泥混凝土 路面 断板 原因 预防 处治

0 引言

起初修建混凝土道路被认为是解决大交通、重吨位的问题。但是由于在设计、施工、养护、管理等方面存在各种原因，造成修建的混凝土道路没有达到预期的效果，并且出现了一些道路病害，进一步使得公路进入了破损阶段，缩短了道路的使用期限。

1 水泥混凝土断板及危害

对于水泥混凝土路面，在施工养生期或者使用过程中，在没有切缝的位置出现新的裂缝，进而使得混凝土板块出现断裂，进一步出现两块或更多数量的板块，并且板块不规则，这种现象被称为水泥混凝土断板。水泥混凝土路面的使用年限受到断板的直接影响，对于水泥混凝土路面来说，断板是主要病害之一，在施工过程中，需要采取各种措施避免断板的出现。对于水泥混凝土路面来说，通常情况下，路面发生破坏是从裂缝开始的，在超载车辆的重复作用下，随着服役时间的增加，破坏的路面会逐渐扩大和发展，甚至破坏整个板体。

2 产生水泥混凝土路面断板的原因

造成水泥混凝土路面产生断板的原因多种多样，归纳起来主要有：①板块尺寸过大，导致温度翘曲应力超过混凝土的抗拉强度引发横向裂缝；②混凝土初期收缩受阻，导致拉应力超过混凝土的抗拉强度，进而造成横向裂缝；③车辆荷载的重复作用，荷载应力超过混凝土的疲劳强度，造成纵向或横向裂缝；④地基的不均匀沉降，以及地基受侵蚀出现脱空板底，造成应力增加引发纵向、横向或角隅的断裂。

2.1 路面的原材料不合格

2.1.1 水泥安全性差，强度不足。水泥的水化热高、收缩大，易导致开裂。混凝土的初期强度受到水泥强度不足的影响，在一定程度上大大增加了开裂断板的机率。

2.1.2 砂、碎石等集料的含泥量及有机质含量超标。在砂、碎石等集料中，因集料中的含泥量，以及有机质含量超过规范要求，导致界面出现缺陷，产生开裂。水泥石与骨料之间粘结不良，是造成初期开裂的薄弱部位。

2.2 基层标高不平整基层与混凝土界面的摩阻力，因基层不平整进而大大增加，在路面比较薄弱的部位容易出现开裂；基层标高失控导致路面厚度变得不一致，导致承受拉应力过大进而出现开裂的现象；基层受到松散材料的影响，造成标高失控或不平整时，基层由于吸收了上层混凝土拌和物的水分或砂浆中的水分，进而造成下部的混凝土变得疏松，进而降低了其强度。

2.3 混凝土配合比不当

①单位水泥用量偏大：在拌合混凝土的过程中，对于混凝土来说，水泥石的作用就是引起混凝土的收缩。但是，在拌合时如果水泥的使用量比较大，进而导致混凝土的收缩也会较大。②水灰比偏大：水泥初期骨料表面的水膜厚度因水灰比偏大而增大，在一定程度上，影响混凝土的强度；骨料经过日光爆晒后变得过干，进而吸收拌和料中一定的水分，在一定程度上影响水灰比的准确性和混凝土的强度；尤其是在施工过程中，没有对集料的含水量进行测定，进而对用水量作出及时调整，导致计量不准确，配合比的准确性和初期强度受到影响。

2.4 施工工艺不符合相应的规范要求

拌和混凝土的过程中，因水泥或者集料的温度偏高，混凝土的收缩因水泥的水化热温差而加大，进一步造成开裂；搅拌不充分以及振捣不到位，造成早期开裂断板；浇筑混凝土出现间断，不及时切缝和养生、养护方法不科学、施工车辆在路面上过早通行、设置安装传力杆不当等都有可能造成断板。

2.5 设计水泥混凝土路面不科学

路面厚度过小、构成混凝土的原材料配合比不科学、板块尺寸不当等都容易造成断板开裂。

2.6 车辆超重

在使用期，车辆超重是造成水泥混凝土路面开裂断板的主要原因。

2.7 路基不均匀沉降造成断板

在填挖相交断面处、新老路基交接处、软弱地基等位置的路基不均匀沉降进而发生断板。

另外，基层施工质量比较劣，以及基层失稳，混凝土强度不均匀，都容易造成凝土面板出现断裂。面层因基层发生唧泥进而出现断裂；路面因路基及基层排水不畅进而产生不规则断裂，其中初期表现为微裂；随着时间的延长，扩展的缝会导致面板出现断裂。

3 防治水泥混凝土路面断（碎）板

3.1 设计混凝土配合化

①确保混凝土强度、工作性、耐久性和经济性的关键就是对设计混凝土的配比。由于抗弯拉强度不足导致水泥混凝土路面发生断裂，水灰比、单位水泥用量、粗集料的粒径和粒型、水泥品种、性能等因素是设计混凝土配合比时需要注意的内容。另外，混凝土板的抗弯拉强度也受到施工作业人员素质和管理水平的影响。②选用强度高、干缩小、耐磨性强和抗冻性能好的水泥。③使用粒径较小的粗集料。

3.2 施工方面

①对集料的含泥量进行严格控制。混凝土抗弯拉强度受到集料中的土、泥含量的影响比较大，并且，在一定程度上增大了路面塑性收缩开裂的几率和干缩变形量。按照现行的国家标准：砂的泥土含量不大于3%，粗集料泥土含量不大于1%，但是，在实际的施工过程中集料的含泥量都超过相应的标准。控制集料的含泥土量：a确保砂石料的质量，不合格材料不能进入现场；b全部过筛（8mm）使用，按照要求彻底筛除砂中的土、石块，确保工程用砂的质量。②混凝土拌合料的水灰比、集浆比和砂率要严格控制。混凝土拌合物的水灰比如果波动性比较大，在摊铺过程中，没有进行均匀处理，造成板块之间的水灰比存在差异。由于凝固收缩率和受热膨胀率不同导致交叉结合部出现裂缝和断板。在混凝土拌合物中，通过水泥浆填充集料间的空隙，对集料进行包裹，降低集料间的摩阻力，确保拌合物的流动性。③检验基层的质量。在施工过程中，确保基层稳定、密实、平整、光滑，在设计要求内严格控制基层标高。④在浇筑混凝土的过程中，通过采用高频振捣棒进行振捣。同时，降低温差效应，避开高温时段。浇筑完毕后采取遮阳、洒水、薄膜养护等措施。⑤为了避免混凝土路面板因温度变化造成的收缩和膨胀，当混凝土板凝结硬化后及时进行切缝处理，缩缝间距控制在4m-6m。⑥控制路面平整度。控制路面平整度时，需要注意：a根据设计标高两头拉线控制立模，且支护牢固，将相邻模板的高差控制在1cm。b通过采用三轴整平机对平板式振捣器振捣完成的路面进行整平处理，并且对缺料的位置进行补料，通过三轴整平机经过4-6遍反复整平，面板的平整度基本满足要求。c通过采用铝合金长直尺进行人工精平处理，在两侧由工人将尺靠牢模板顶面进行对拉，并沿模板缓慢前行，经过精平处理，面板平整度控制在2mm以内。

4 维护和养护混凝土路面板

4.1 维护混凝土路面接缝料脱落

由于交通量大，且使用年限较长，板与板间的接缝料脱落严重，进行日常维护。缩缝间的填料和其他杂物首先用细钢钎或小扁铲清除，对缝壁用钢丝刷进行清理，通过吹风器吹干净缝内的灰土，对缝壁用稀释沥青进行涂刷，对填缝用培植好的接缝料进行处理。用于填缝的材料，大多使用聚氨酯或沥青胶泥。

4.2 非扩散裂缝断板的修补方法

对于裂缝宽度小于3mm的非扩散裂缝的断板进行修补，易采用直接灌入粘合剂的方式进行处理，处理方式与接缝料脱落的处理方式相同。

4.3 修补中等断裂的断板

先用切割机对裂缝较宽的路面进行切割处理，并且在裂缝两侧至少20cm的宽度进行放样，全部切除缝边缘有损坏的混凝土，缝边切除后保持整齐、规范，根据划线的范围开挖板厚2/3的凹槽，确保槽与路中线彼此垂直，并进（上接第120页）行刷洗，重新浇筑混凝土，保证混凝土的强度与原路面相同强度等级相同。

4.4 路面严重破碎的修补方法

严重破碎的维修，当路面破碎比较严重时，需要凿除整块板，基层治好后，对混凝土板块进行重新浇筑。

4.5 板角断裂的修补

可采用中等断板的修补方法。面积小，修补效果不理想等容易造成板角断裂，通过扩大修补面积，将其切成长方形或方形进行处理。

4.6 维修脱空

通过向板下空隙注浆的办法恢复路面结构的支撑，对结构的整体性进行恢复，在一定程度上减少板角弯现，预防未来发生唧泥及错台和板断裂的可能。

5 结束语

综上所述，前期进行合理设计，中期使用先进工艺和设备，并进行严格管理、精心施工，后期严格控制超重车辆的行驶，及时养护出现病害的部位，混凝土路面的断板病害是完全可以减少和避免的。

参考文献：

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