水泥混凝土路面损坏原因及修补材料的选择

摘要：文中笔者就当前水泥混凝土路面的破损形式进行入手，通过对其破损原因进行分析，指出了预防路面破坏的有效措施，并针对其修补材料的选择做出了简要的介绍。

关键词：水泥混凝土、路面破坏、修补材料

中图分类号：TV331文献标识码： A

一、前言

由于水泥混凝土路面相比沥青混凝土路面在刚度、扩散荷载应力上都有着一定优势，在现代道路工程建设中应用较广。但是由于水泥混凝土路面在长期的日晒、雨淋、温差等因素的影响下导致路面出现不同程度的损坏。因此，加强对水泥混凝土路面破坏形式的分析以及对修补材料的选择非常重要。

二、水泥混凝土路面的损坏形式及损坏原因

1、裂缝

根据裂缝所处部位及特点，可分为表面裂缝、贯穿裂缝及板角断裂等，具体分析如下：

（1）表面裂缝。主要是由于水泥混凝土早期过快的失水干缩和碳化收缩引起的。水泥混凝土因配合比不当或水泥质量欠佳产生离析而泌水，表面含水量增加，水分蒸发形成毛细管凹液面，产生张力，在水泥混凝土充分硬化前，使其表面产生裂缝；碳化反应引起的收缩只在表面产生裂缝，水灰比尤其明显。

（2）贯穿裂缝。有横向裂缝、纵向裂缝和交叉裂缝等表现形式。产生贯穿裂缝的原因复杂，主要表现在以下几点：

①水泥混凝土在凝结硬化过程中，会产生干缩、热缩等，如养护不当，或收缩应力而导致贯穿裂缝的产生；为防止干缩及温度裂缝，人们采用切缝的方法将路面分块，若切缝不及时也是导致贯穿裂缝产生的原因。

②路基处理不均导致路基支承力不均匀，或因路基强度不足基层水稳定性不好，也会导致贯穿裂缝产生，这一点在我国尤为明显。

③水泥安定性不良，水泥混凝土强度不足，或板块内活性骨料发生碱集料反应等，在轮载或温度作用下都可能导致贯穿裂缝的产生。

2、路表损坏

（1）填缝料失效及接缝板碎裂。填缝料在多因素作用下易因老化、脆裂、变形等而失效，因填缝料的失效而导致接缝产生空隙，被泥砂、石屑等杂物侵入成为板块的伸缩障碍，从而引起板边胀裂。

（2）板面起皮、剥落。板面起皮主要是因施工中水灰比过大或因施工时表面砂浆有洒水提浆现象所致，剥落与水泥混凝土强度不足、缝内进入杂物有关。

（3）坑槽与孔洞。砂石料含泥量过大，与水泥浆体界面结合较差，容易导致坑槽与孔洞，形成所谓“排骨”路面，加速损坏。

（4）麻面与露骨。施工时遇雨，破坏了水泥混凝土平整的表面，易导致麻面；露骨则是因水泥混凝土表面水泥浆体含量不足或表层强度不够所引起。

（5）松散。导致水泥混凝土路面大面积松散的主要原因是砂石含泥量过大，水质量差或用量少，水泥混凝土强度不足。

（6）磨光。路面砂浆层强度低或水泥等原料耐磨性差，易导致路面的磨光。

3、板块损坏

（1）脱空板块活动。因填缝失效或贯穿裂缝等原因造成雨水透过路面，浸入基层和路基。路基及基层耐水性差，在水的作用下软化，强度下降，导致支承力不均匀，在行车载荷的影响下导致路面板与基础部分脱空。完整的路面板产生翘起或下沉现象，在接缝或裂缝处，基础中细粒材料可能和水一起挤出，形成唧泥。

（2）传力杆失效。板块中传力杆失效而导致传递荷载的能力减弱或消失，引起接缝侧板上产生裂缝或碎裂。

（3）错台。因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的变化，在接缝或裂缝处的路面形成台阶。

三、预防或降低水泥混凝土路面破坏程度的方法

水泥混凝土道路作为一种特定的混凝土结构暴露在自然环境中，不仅要受到水分、温度等自然因素的影响，还要在车载作用下受到冲击等，使路面结构受力状况更加复杂，可从施工、材料供应、设计等方面着手预防或降低水泥混凝土路面的破坏。

1、设计方面

随着经济的快速发展，物流量大量增加，在混凝土新技术、

新工艺和新材料日新月异的时代，结构设计在水泥混凝土道路

技术中的应用尤为重要。

（1）路基的密实、均匀、稳定及排水是路基设计时所必须妥善处理和解决的问题。路基是公路的重要组成部分，既是线路的主体，又是路面的基础，路基质量的好坏关系到整个公路的质量及车辆的正常行驶。在设计路面时，一般要求路基处于干燥或中湿状态，路基的干湿状态在一定情况下也影响着路面厚度、土基回弹模量与路面材料回弹模量值，因此公路路基应在充分压实情况和达到使用设计时要求时必须考虑的问题，通常情况下是采用半刚性基层，适当提高基层顶面回弹模量，以提高基层的支承和传荷能力，可减少板边缘或角隅处挠度值，提高接缝的传荷能力和耐久性，有效地防止唧泥、错台、冻胀等病害，从而保证路面的整体性，延长路面的使用寿命。

（2）接缝设计和接缝材料。混凝土板需要设置各个类型的接缝，以减少伸缩变形和翘曲变形受到约束而产生的内应力，并满足施工的需要，在设计时要做到：控制收缩应力和翘曲应力所引起的裂缝出现的位置；通过接缝提供足够的荷载传递以及防止坚硬的杂物落入接缝缝隙内，同时在接缝材料的设计选择上一定要大胆选用新材料、新技术和新工艺。

2、施工方面

要合理安排好施工顺序，严格做好配筋模板工序质量控制，振捣应密实均匀，加强养护，严格掌握混凝土路面的切缝时间深度和位置，防止混凝土在早期强度较低的情况下产生收缩应力导致混凝土板开裂或断裂

3、材料方面

优化混凝土配合比设计，控制好用水量和水泥用量；重视施工时混凝土的工作性，选用干缩较小的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥且级配合理，含泥量小有害成分较低的骨料；控制适当的砂率；应利用膨胀剂配制补偿收缩混凝土；适当掺加纤维材料等钢筋材料来预防混凝土路面开裂。

四、水泥混凝土路面修补材料的选择原则

1、裂缝修补材料的选择原则

理想的裂缝修补材料必须满足性能要求：粘结强度高、防水抗渗性好；在自然温度范围内具有较好的稳定性、优良的抗嵌入性、优良的耐久性；使用方便，施工快捷、对环境无污染；与基准混凝土具有良好的相容性。

2、嵌缝料的选择原则

理想的嵌缝料必须具备几项技术性能：（1）与水泥有较好的粘结力，当水泥混凝土伸缩时，填缝料与一板缝壁粘结牢固，不致被拉脱。（2）具有较高的拉伸率，填缝料必须能随水泥混凝土板伸缩，不致被拉断。（3）耐热及抗嵌入性好。（4）低温塑性好。（5）耐磨及耐久性好。（6）防水抗渗性好。（7）施工方便，价格适中。

3、路面及板块修补材料的选择原则

普通水泥混凝土因早期强度低，所需养护时间长，中断交通时间久等原因，无法满足机场、高速公路及市区交通要道等路段的路面修补要求，理想的路面及板块修补材料必须满足如下要求：

（1）适宜的凝结时间。（2）较好的工作性能。（3）较快的硬化速度和较高的早期强度。（4）同旧混凝土有较好的相容性，后期强度不倒缩，耐久性好。（5）防水抗渗性好。（6）低收缩。

4、修补材料和基准混凝土的相容性

路面修补材料是否成功有效，取决于基准混凝土和旧混凝土是否有较好的相容性，其相容性表现在几个方面：收缩应变，蠕变系数，热膨胀系数，弹性模量，泊松比，抗张强度，疲劳性能，粘结力，孔隙率，电阻率，化学活性等。

修补材料必须是一种低收缩材料，否则将在修补层出现张应力。修补材料的蠕变特性则应根据具体使用环境而定，使修补材料和基准混凝土结合良好，所受应力在最低范围内。修补材料的热膨胀系数及弹性模量、泊松比等与基准混凝土应尽可能保持一致，在温差变化及应力作用下，材料界面不至于出现应力集中，保证界面的良好结合。修补材料的抗张强度必须优于基准混凝土，因为目前各类修补材料一般都有足够的工程抗压强度，而实际在修补材料中较易产生张应力，所以必须优先选取抗张强度较大的修补材料。修补材料必须具备优良的疲劳性能和较强的粘结力，从而保证修补材料的耐久性。对于配筋路面，修补材料必须和基准材料具备相似的孔隙率及电阻率，如果修补材料的孔隙率及电阻率差异较大，则会导致修补区域和基准混凝土区域的溶液电位差增加，在特定区域钢筋电化学腐蚀加剧，导致修补失败。修补材料必须具备优良的化学稳定性，较低的化学活性，优良的护筋性能及与水泥混凝土中的骨料不发生碱集料反应等特点。

五、结语

综上所述，针对水泥混凝土路面出现裂缝及各种形式的破坏一定要认真做好后期的处理工作，同时，由于水泥混凝土路面的裂缝形式及破坏原因存在多样化，因此，针对修补材料的选择应做到“量体裁衣、对症下药”，这就需要在满足新旧水泥混凝土的相容性的基础之上，从成本、耐久性、施工工期、交通封闭期限等问题上进行综合考虑，最终实现道路的长久安全使用的目的。

参考文献：

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