农村公路水泥砼路面病害原因分析及对策

摘要：本文结合笔者多年农村公路实践经验，从六个方面分析了农村公路水泥砼路面病害的原因，并提出对策。

关键词：农村公路；砼路面；病害；原因分析；对策

2009年，山西省省长王君在省人代会作出用两年时间实现农村村村通水泥路全覆盖。水泥砼路面具有施工快捷方便、强度高、刚度大、稳定性好、耐久性强、养护费用低等优点。但农村公路砼路面投资少，施工工艺简单、施工队伍设备差、施工技术薄弱、施工经验不足，导致农村公路水泥砼路面出现路面裂缝、表面破损、断板等早期病害。尤其在施工处理不当，施工环境恶劣、路基压实度不足时，水泥砼路面早期病害更为严重。加之由于缺乏养护和管理。严重影响农村公路的正常使用。如何防止砼路面出现病害，提高农村公路的保用寿命，值得认真研究。

一、砼路面病害出现的原因

砼路面病害主要表现有：路面开裂、表面破损、板角断裂、错台、边角剖落、断板以及胀缝处理不当等造成的裂缝，笔者通过大量的统计数据发现，路基不均匀沉降；路面材料不合格；施工因素产生的影响；超载车辆的影响；路面结构的设计缺陷以及养护管理不到位等六方面原因导致路面病害。

1、路基不均匀沉陷的影响

由于水泥砼路面属刚性结构，任何不均匀沉陷或者微少的变形均将导致面板开裂，路基的稳定性是保证路面使用质量的先决条件，因此，我们施工时要求路基整体上稳定牢固。

路基以土石为原料，经机械压实形成的，它须经过相当长的时间排水固结沉降后才趋于稳定，如果整个路基是以土或其它稳定粒料填筑且沉降是均匀的，则不会发生砼面板的开裂。在实际施工中有的路基为填方，有的路基为挖方，特别是填挖结合部和大填方路段更容易导致路基的不均匀沉降。

填堤能否铺筑水泥砼路面取决于填方材料的类型与压实条件、填方高差变化，现有农村公路路面窄、弯道急，根据技术要求必须进行旧路拓宽，部分路段截弯取直，在建设中部分路段一次性填筑，而且未严格按照施工规范和要求进行，如果不采取有效的措施处理不均匀沉降，最易导致面板的断裂甚至错台变形。

受地下水影响的土质挖方路堑，若未采取有效措施降低地下水，如增设盲沟，增加垫层，做好综合排水系统，路基长时间受水浸泡，再加上砼路面面板的封闭作用，浸水路堤的土质或基层含水量呈逐年增长趋势，可导致整体强度稳定性变差或者局部软弱变形，局部形成软基或产生不均匀沉陷。

由于路基局部软基或者不均匀沉陷，引起砼板的受力变形，再加之砼板抗压强度高而抗拉抗折强度相对较弱，一旦大吨位车辆行驶，拉应力超过抗拉应力就会拉裂，产生裂缝。

2、原材料的影响

原材料的品质，直接关系到砼面板的使用质量，由于砼抗折强度是路面承受行车、温度疲劳应力的表征。因此任何影响砼抗折强度的因素均会使路面在使用中过早的产生开裂破坏，如水泥抗折强度低于砼设计抗折强度+2MPa，碎石级配不良、抗压、压碎值指标差，集料含泥量及有机质含量超标，均影响其抗折强度。

试验资料表明：水泥的原材料与路面的病害有直接关系，水泥的安定性差，强度不足。水泥中的游离氧化钙（f-cao）在凝结过程中水化很慢，水泥凝结硬化后还在继续水化作用，当游离的氧化钙1.0%时，就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降，并直接影响路面耐久性。水泥原材料中若配有粘土、煤矸石成份可使砼干缩成倍地增加，面板更易开裂，水泥的碱含量（Na2O+0.658k20）若大于0.6%，则在气态水影响下与骨料中活性硅产生体积膨胀的碱集料，水泥干缩率＞0.1%时，面板易产生塑性开裂。

3、施工因素的影响

施工不当将导致砼收缩开裂，收缩可分为冷缩和干缩，在动荷载反复作用下，因疲劳破坏路面开裂。

（1）配合比不当：砼路面试验检测需校验3种配合比，试验室配合比、标准配合比、拌和场配合比。考虑到每批材料的含水量不同，当时施工的气温条件不同，在具体拌和时确定配合比。但由于我们普遍采用抽样试验，特别是农村公路试验检测重视不够，若配合比不当，如水泥用量偏大，砂率偏少，水灰比偏少，则路面易出现塑性开裂。

（2）施工气象条件：夏季高温和大风条件下施工，砼表面会迅速失水，干缩而开裂。

自然条件下，砼面板在温差影响下将产生热胀冷缩现象，当面板的胀缩作用影响受约束时面板将产生温度应力，当应力超过砼的抗拉强度时，就会产生面板开裂或断板。

经计算表明：在不保证板中端自由收缩的条件下，以L=5m板为例，当温度=30℃时，板中应力可达5.88Mpa，超出一般的设计抗折强度，从而使板产生拉裂破坏，温度=30℃的现象，在我省夏季会出现。

（3）切缝深度和时机不当影响：施工初期的裂缝，一般均系面板切缝不当不及时所致。根据经验切缝应在不造成缝边破损的条件下尽快尽早进行，因当时气温不同，切缝时间各异，一般为300温度小时，切缝深度为砼板厚的1/4-1/3，必要时可先采用间隔切缝以部分释放收缩应力，避免断裂和裂缝。

（4）基层影响：基层表面施工平整度差或者基层养生不够，再加上过早开放交通，导致基层表面松散，均会增大基层和面板间的摩擦力，影响砼板的自由伸缩，容易在低温条件下造成路面横向开裂。

路面是受到底部基层摩阻力约束的大平面薄壁结构，其各种应力和环境引发的翘曲应力经常超过砼的极限抗拉强度而导致断裂破坏。基层与面板之间嵌锁的越牢固，约束力越强，前期的断板就产生的越多。

（5）施工管理的影响：由于施工管理不严，如路基、基层压实不够，原材料质量或配合比失控，砼混合料拌和均匀性差，砼震捣不够，面板养生不足或成型期末搞好交通管制，均可能影响砼或道路的整体性强度，并导致使用中开裂破坏。

4、超载车辆的影响

近年来，由于农村公路未设置治超点，超载车辆越来越多，大部分行驶的运输车辆超过标准轴载（BZZ-100）的0.5-1.0倍。资料表明，按现行水泥砼路面设计轴载换算16次方的关系，一辆超载50%的车的作用，相当于657辆标准轴载车，一辆超载100%的车辆的作用相当于65536辆标准轴载车作用。超载车辆使得砼面板出现纵向断裂为主的开裂，造成水泥砼面板断裂以10%的速度上升，成为公路破坏的主要杀手。

5、路面结构设计中的问题

国外研究表明：水泥砼路面板厚度以25-35cm为宜，适宜的砼路面板厚度为保证公路的使用寿命提供坚实的基础，而我国公路砼设计规范中规定砼板的最小厚度为18cm，通常为22-24cm，较国外严重偏低。砼路面设计规范已远远不能满足现实要求。加之农村公路资金缺乏，在设计时往往套用最低标准。

6、养护管理不到到位问题

农村公路由于缺少经费，养护不能及时到位。造成排水不畅，伸缩缝填料脱落不能及时修补，加之有超载车通行。造成了水泥砼路面早期破坏。

二、水泥砼路面病害治理的有关对策

1、针对路基不均匀沉陷方面产生的影响，我们严格按照规范施工，做好路基排水系统的综合设计，对高填路堤要求分层填筑，层层压实，并时常保持路基的干燥。在填挖交界处和薄覆的构造物的顶面，按要求设置双层钢筋砼板过渡，增设土工格栅等搞好路基的软基处理，防止面板病害。

2、要确保原材料的质量。一是要坚决将不合格的材料拒之门外，可通过政府，监管部门与材料供应商签定诚信合同。二是要加大原材料的试验检测频率，多做对比试验，防止外掺剂与原材料之间的产生不良反应。

3、针对施工因素的影响，首先要搞好拌和场配合比设计，拌和场配合比坚决按重量法进行配比。在高温天气施工时，采取遮阳措施或改为夜间施工，大风天气施工时适当多加少量水份，搞好基层的铺筑，严把基层质量。必要时可借鉴高速公路施工经验，在新建公路基层表面碾压成型后，采用乳化沥青进行封层，再加铺少量石屑，这样可以减少养生用水，延长基层养生期，有利于施工车辆的通行，同时设法减少面板与基层间的滑动阻力，防止面板开裂。此外要加强工程施工管理，做到震捣密实，切缝及时，特别注意在昼夜温差过大时施工必加外掺剂，温度过高、过低时加入外掺剂，以防止面板开裂。

4、加大超限载车辆的综合整治工作力度。要利用散发传单，利用新闻媒介，政府通告把超载车辆整治工作做到家喻户晓。一是要在农村公路两头增设限宽限高设施。二是要在各市（州）县乡公路部门设置一个流动治超点，同时严格执法，做到处理一批，影响一批，尽量把超限载车辆整治工作搞好。

5、在各市（州）县乡公路成立专业养护专业队伍，保持边沟、桥涵构造物排水畅通，尤其在汛期到来之前要把边沟疏通，以保证路面不积水，排水良好。路面伸缩缝里填料，如发生脱落要及时填补，防止泥土和砂石挤进去，影响路面板块的正常伸缩。对砼路面出现的接缝损坏、裂缝、断板，发现后要及时修补。

三、结语

农村水泥砼路面病害的成因，不仅与设计施工等路面形成前的环节有关，而且与路面形成后的使用、养护等联系紧密。因此要消灭这些通病，延长水泥砼路面的使用周期，提高投资效益，需要设计、施工、养护各部门各负其责，分头把关，按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，就一定能建成一条条高质量的农村公路，方便人民群众的生产和生活。

参考文献：

⑴ 公路养护工程常见病害及防治北京 人民交通出版社 2006

⑵市政工程质量通病及防治北京中国建筑出版社 1998

作者简介：范晓峰 男（1973、07、25―）工程师，山西岚县人 1997年7月毕业于太原理工大学交通土建工程专业，2005年12月毕业于天津大学土木工程专业，地址：山西省太原市高新区创业街19号