混凝土路面常见病害的成因及防治

【摘要】通过对水泥混凝土路面常见病害的分析，总结了水泥混凝土路面常见病害的产生原因，提出了相应处理及预防措施。

【关键词】水泥混凝土路面；病害；处理措施；预防措施

1.引言

对于水泥混凝土路面，因其长期暴露在日晒、雨淋、冻融、温度等反复作用的自然条件下；长期受交通荷载的反复作用下；局部施工工艺控制和关键工序的把握不当，未达到设计要求；在本身设计方面，对汽车交通量和轴载增长预测欠准确，对个别超重车引起的损坏作用未予重视；未及时加强养护工作，使得大气降水渗透入板下等因素的影响下，道路在开放交通后若干年内，路面病害将会相继出现。

2.路面病害现象及形成病害原因的分析

水泥混凝土路面损坏可分为：接缝类、断裂类、变形类和表层类四种类型。接缝类主要指裂缝的填缝料损坏、接缝剥落等；断裂类主要指纵、横、斜向裂缝和交叉裂缝、断裂板等；变形类主要指唧泥、错台等；表层类主要指坑洞、露骨、网裂和起皮、粗集料冻融裂纹、修补损坏等。

2.1接缝类。

2.1.1水泥混凝土路面胀缝处剥落及碎裂。现象：碎裂深度最大处达到板厚的50%，表面纵向延伸宽度可达3cm～40cm。原因：

（1）胀缝填缝材料不合格或未填满，导致泥砂、碎石等杂物堵塞胀缝，阻碍了水泥混凝土板块热膨胀，从而引起应力过于集中使水泥混凝土板端胀裂。

（2）传力杆设置不当或其伸缩端被阻死，从而导致其不能自由伸缩；或施工工艺的控制不力，使胀缝未完全断隔，板块热膨胀时不能自由伸张，致使温度应力导致板块边缘胀裂。

2.1.2水泥混凝土路面施工缝处剥落及碎裂。现象：碎裂深度不足板厚50%，宽度为2cm～20cm。原因：

（1）后施工水泥混凝土路面板块边缘底面杂物等未清理干净，导致该处形成临空面，或传力杆钢筋布置间距偏大或者钢筋偏小，使得板边在车轮荷载反复作用下被挤压碎裂。

（2）先施工水泥混凝土路面板块边缘在养护龄期不足时为了赶工期，在浇筑相邻板块时，没有做好成品保护，三辊机直接在其上滚动行走操作，导致先施工水泥混凝土路面板边缘混凝土内部未达强度就遭破坏，在车轮荷载作用下很快反映到表面上来产生局部混凝土剥落、碎裂。

2.1.3水泥混凝土路面锯缝处（假缝）剥落及碎裂。现象：表面沿缝边2cm～10cm小范围碎裂或沿缝边0cm～30cm范围裂缝（裂缝最大深度处达至全板厚贯通）。原因：

（1）水泥混凝土路面锯缝时间过早使板边受到损伤，行车后破坏、碎裂。

（2）锯缝时间过迟或锯缝深度宽度不足，导致混凝土收缩应力拉裂混凝土路面。

2.2断裂类。

2.2.1横向裂缝。现象：垂直于行车方向的有规则的贯穿混凝土板全厚度的裂缝即横向裂缝。原因：造成横向裂缝的原因很多，大致分为：干缩裂缝、冷缩裂缝和切缝不及时引起的裂缝等。

（1）水泥混凝土的自由收缩不会导致裂缝产生。而处于限制状态下的混凝土结构，由于其本身的抗拉弹性应变以及徐变应变两者与混凝土硬化干燥过程中的自由收缩不相适应时，混凝土就会发生裂缝。有资料表明，水泥混凝土20年收缩量的14%～34%发生在14天龄期内，40%～80%发生在3个月龄期内，所以干缩裂缝引发的路面横向裂缝往往是在混凝土水化硬化早期。

（2）水泥混凝土同样具有热胀冷缩性能。冷缩属于拉缩变形，容易引起开裂。当外部混凝土所受拉应力一旦超过混凝土当时的极限强度时，板块就会产生横向裂缝，这种裂缝大多贯穿整个路面。

（3）混凝土抗拉强度一般仅为抗压强度的1/8～1/7，约4.3～5.0MPA。有资料表明，温度下降30℃时应力将超过抗拉强度，必然产生横向裂缝。所以，切缝不及时将会导致水泥混凝土路面横向裂缝的产生。

2.2.2纵向裂缝。现象：平行于道路行车方向产生的贯穿混凝土板全厚度的裂缝即纵向裂缝。原因：是由于地基的不均匀沉降或路基未达设计强度或基层稳定性不够造成的。填料的质量、湿度、膨胀性、冻胀、压实度等性能未达到要求，可能导致路基支承不均匀，产生垂直沉降及侧向滑移。最终导致因路基沉陷受板块自重和行车压力作用而产生纵向裂缝。

2.2.3交叉裂缝。现象：水泥混凝土路面板上出现两条或两条以上相互交错的裂缝。原因：

（1）在长期车辆荷载以及温度变化的作用下，由于水泥混凝土强度不足导致裂缝产生。

（2）因为路基和基层的水稳定性较差，受水侵入发生不均匀沉降，最终受到荷载等作用导致裂缝产生。

（3）混合料中水泥的水化反应及碱骨料反应均可以导致裂缝产生。

2.2.4板角断裂。现象：与水泥混凝土路面板板角两边接缝相连的并贯穿板全厚的裂缝。原因：板角是混凝土路面板的最薄弱部位，往往因为侧模壁效应，导致板角不密实，强度不足而埋下隐患。由于水泥混凝土面板间设置接缝减弱了板边的承载能力，使板角在长期的荷载等作用下出现断裂。其次在温度变化的作用下，也会导致板角产生温度疲劳应力，更易因荷载作用产生断裂。

2.3变形类。

2.3.1唧泥。现象：当汽车行经水泥混凝土路面接缝时，由缝内喷溅出泥浆的现象。往往在距离接缝1.5～1.8m以内产生横向裂缝。原因：在车辆的重复频繁作用下，面板底下的细粒基层或基础材料由于塑性变形累积而同面层板脱空，地面水沿接缝或裂缝渗入板下积聚在脱空的空隙内；在轮载作用下，板向下移动抽吸相邻板间的水及细小颗粒混合喷溅出来，使面板边缘失去支承，在板这、板角以及横缝处产生大量的空隙，导致面板开裂。

2.3.2错台。现象：路面横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移。原因：当胀缝下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐，或胀缝两侧混凝土壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀挤压过程中，抽吸的材料在接缝或裂缝附近的前方板下堆积起来时就会产生错台。当地面水通过接缝渗入基础使其软化，或者接缝传荷能力不足，或传力效果降低时，也会导致错台的产生。同样由于交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀，导致其沉陷不一致时，纵缝也会产生错台现象。

3.路面病害处理措施

3.1接缝类病害处理。

（1）对碎裂或裂缝比较严重的胀缝，要在比破损范围大10cm～30cm区间内全板块断面长度和表面纵向延伸宽度等宽度范围进行全深度凿除，重新校正传力杆位置，必要时增设钢筋网重新设置胀缝。视交通开放要求，可考虑采用早强混凝土进行修补。

（2）对缩缝剥落、破损严重处，应进行不小于5cm宽度的一定深度的清凿，并清理干净（清凿深度视裂缝深度而定，一般为板厚的1/3至全板厚度），然后用掺加聚合物的混凝土进行修补。较常用的是采有水溶性环氧树脂掺入混合料中，其掺加量一般为水泥用量的1%～2%，它能有效地降低水灰比，提高抗冻性和耐久性，对粘结性能、抗冲击、抗疲劳性能都有明显的改善效果。

（3）对缩缝剥落不严重的情况，可以先继续使用并加强平时的检查和维护，减缓其发展，使用一段时期后剥落破损严重到一定程度时再按以上方法治理即可。

3.2断裂类病害处理。

（1）对于宽度较小（约小于0.5mm），且为非扩性的表面裂缝处理，可采用压注灌浆法修补。首先清除缝隙，并在裂缝处每隔30cm安置一个注嘴，其余的缝口用胶带贴牢，并在灌注嘴及胶带上加封松香石蜡（1：2，溶化），最后用压力浆器将灌浆材料压入缝内。

（2）对于局部性裂缝且缝口较宽者，可采了扩缝灌浆法修补。首先对裂缝进行扩宽，扩宽沟槽的深度根据裂缝深度确定，最大深度不得超过2/3板厚。宽度约为1.5cm。然后清洁缝隙，并填入0.5cm粒径的清洁小石屑（允许含泥量不大于1%）。最后灌缝材料灌入裂缝，养护后即可通知车使用。

（3）直接灌浆法适用于非扩展性裂缝。首先清除裂缝尘土并保持无水、干燥；然后在缝内及路面铺一层厚度约0.3±0.1mm聚氨酯底胶层，底胶采用涂刷方法铺设，底胶用量为0.15Kg/m2。最后使用灌浆材料灌入账缝内，固化后即可通车使用。

（4）当水泥混凝土路面出现贯穿全厚的开裂状裂缝时，最好采用条带罩面法进行修补。其施工工序较为繁琐。首先沿裂缝两侧约20cm平行切出7～10cm深的两条缝，将缝间的混凝土料凿除，沿裂缝两侧10cm钻钯钉孔，每隔50cm钻一对。钯钉长约2cm，用

（5）板角处理。水泥混凝土板板角断裂面积较小，修补很难达到预期效果，大多修补后出现“干缩”现象。经翻阅资料并结合实际提出如下处理方案。首先按断裂面的大小确定切割范围，并尽可能保留原有钢筋，凿除破损部分后予以处理干净。然后采用C15混凝土，对基层进行补强，并在新老混凝土之间加设传力杆，在原有路面板接缝面涂刷沥青料，浇筑快硬混凝土并用养护剂养护，达到预期强度时，即可开放交通。

（6）整块修复处理。如裂缝分布遍及整块水泥混凝土板时，可将该板块击破翻除，必要时还要重做基层，另浇筑新混凝土板。

3.3变形类病害处理。唧泥、错台处理：通过向水泥混凝土板板下空隙灌注水泥砂浆以恢复路面结构的支承和整体性，来预防唧泥和错台等病害的发生。可用标准轴载试验或者雨后观察缝隙处唧泥状态以判断脱空板的大约位置，两种方法并用可以更好地确定方位。然后，按距板边的距离不小于50cm布孔。原则上使压浆孔在板面上分布均匀，单位孔所承担的压浆面积合理；钻孔的孔距约为7cm，孔深须达到基层底部，不应深入土基，最后进行清孔，用砂浆乳液灌浆。压浆压力达到1.5MPA时，膨胀卡头有清水析出即可停止压浆；若未达到1.5MPA，而冒气孔、接（裂）缝有浆液冒出、沉陷或错台板块隆起也应停止压浆。养护期间不应通车。

4.路面病害预防措施

4.1对施工工艺及关键工序的控制。

（1）施工时要确保胀缝位置准确，端头横顺竖直；传力杆伸缩自如；缝内水泥砂浆、碎石等杂物必须彻底清除干净；接缝板和填缝材料符合设计要求；填缝时夏季填平水泥混凝土路面板面，冬季比板面略低约2mm～5mm。

（2）在水泥混凝土路面浇筑后，应适时对路面进行锯缝。锯缝的规格以宽深=4mm、60mm为宜；合适的时间视气候条件而定：炎热而多风的天气或者早晚气温有突变时，混凝土板会产生较大的温度或湿度差，使内应力过大而出现裂缝，锯缝应在表面修整后约4h开始；如遇天气较冷，并且一天内气温变化不大时，割缝可以在表面修整后约12h进行。锯缝宜早不宜迟，尽早锯缝以割时槽口边缘不产生剥落为准。过迟则会使混凝土路面出现收缩裂缝，且因混凝土过硬而使得锯片磨损过大且费工费时。

（3）在水泥混凝土路面施工时加强对人工、材料、机具、方法、施工环境等五方面的事前控制，保证水泥混凝土路面达到设计的强度和厚度。

4.2采取同条件养护水泥混凝土试件的方法检测水泥混凝土路面强度必须达到设计强度的90%以上时才允许开放交通。为使水泥混凝土路面提早开放交通，可通过验在水泥混凝土中掺加适量的早强剂，掺加早强剂的混凝土能使路面在铺筑3d～5d后即可达到设计强度的90%，从而达到提早开放交通的目的。

4.3重视接缝经常性的清理、修补及养护，确保接缝完好。以上仅对水泥混凝土路面的接缝类、变形类、断裂类三种破坏类型的部分主要病害现象作以了分析，但水泥混凝土的破坏形式还有很多，诸如表层类的大面积麻面、露骨、等病害，常采用沥青混凝土罩面处理，罩面前要对破碎板及整个路面进行修补和压浆处理，处理厚度应大于2.5cm，等等。在此就不再赘述。