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摘要：本文结合水混凝土路面特点，浅谈水泥混凝土路面病害形成原因及控制措施，为防止水泥混凝土路面出现普遍性病害的控制措施提供参考！
关键词：水泥混凝土路面 断裂 原因及控制措施
1 前言
水泥混凝土路面是直接承重车辆荷载作用的结构层，它具有强度高、稳定性好，养护费用少、经济效益高、有利于夜间行车及带动当地建材业的发展等特点，特别是地方道路较普遍采用。但在诸多外界因素的影响下,水泥混凝土路面在尚未达到设计年限时，就出现裂缝、断板等病害问题,对工程综合效益及使用性能等造成负面影响和养护带来困难,本文就此浅谈水泥混凝土路面病害形成原因及控制措施，对水泥混凝土路面出现普遍性病害进行预防和改善，使我国水泥混凝土路面可更好的发展。
2 水泥混凝土路面断裂的分类
水泥混凝土路面结构破坏的病害主要分为以下四种：
3 水泥混凝土路面断裂的原因分析
3.1 水泥方面
从水泥角度来说,造成混凝土裂缝出现的原因主要包括:
3.1.1水泥的安定性和强度较低、水化热高。若混凝土中单位水泥用量偏大的话,会增加混凝土水化热,导致混凝土内部由于热量无法及时消散而出现温度骤升的现象,且随着混凝土龄期的增长,混凝土的强度也在不断增加,这种情况下则会产生较大的温度应力,但混凝土的抗拉强度无法抵抗该温度应力时,进而产生温度裂缝;
3.1.2水泥凝结慢。通常水泥在前期凝结过程中,由于在混凝土搅拌中增加了高效缓凝减水剂,会导致混凝土早期水分蒸发速度加快,干缩量变大,再加上混凝土早期强度低,无法抵抗混凝土的干缩应力而产生裂缝。
3.2 混凝土配合比方面
3.2.1砂石料级配不合理会导致混凝土内部空隙增加,进而削减了混凝土整体的抗折强度;
3.2.2单位水泥用量偏大,会导致混凝土产生收缩变形而产生裂缝;
3.2.3在混凝土配制过程中添加了较大的单位用水量,使得混凝土干缩面积扩大,进而增加了混凝土出现开裂的机率;
3.2.4在使用外加剂时,未对其减水效果、凝结时间、强度等影响进行考虑,使得混凝土毛细孔内水的表面张力增加,进而增加混凝土的干缩。
3.3 施工方面
3.3.1将混凝土从拌和站运送至施工现场时,若未做好保护措施极易出现混凝土拌合物泌水、离析等不良现象,无法保证混凝土施工质量;
3.3.2混凝土浇筑时未严格按照施工技术规范进行,使得局部振捣不均匀或不密实,造成混凝土局部强度不足,这种情况会导致混凝土施工部位过早开裂;由于机械故障或其它施工原因,使得混凝土浇筑施工出现中断现象,也会增加混凝土裂缝产生的可能性;
3.3.3在炎热或干燥等天气下,若未对混凝土进行及时有效养护,则会加快混凝土表面水分的蒸发速率,造成混凝土表面收缩而出现裂缝，在寒冷或严寒地区，若未对混凝土成型初期采取防冻保暖措施，造成混凝土冻害，破坏混凝土的强度，出现裂缝和断板。
3.4横向裂缝的形成
垂直于道路行车道方向产生的具有连贯性的裂缝叫做横向裂缝，因为水泥混泥土本身的抗弯拉强度很低，在其凝结硬化的过程中受温度、水分等因素影响，在其收缩过程中出现变形从而引起内部拉应力，当拉应力超出混凝土路面的极限抗弯拉强度时，就会有横向裂缝的出现。这种裂缝的形成与温度在水泥混凝土路面内的不均匀分布现象造成的，因为温度的不均匀分布使混凝土路面内出现较大温差，导致混凝土板出现翘曲，当翘曲的程度超过混凝土自身的抗弯拉强度时，混凝土路面就会出现横向断裂。
3.5纵向裂缝的形成
平行于道路行车方向产生的具有连贯性的裂缝叫做纵向裂缝，它是由于行车中产生的作用力对路面造成的危害。这种裂缝的形成与路基的稳定性存在着密切的关系，要是路基强度不高或者基层不稳定或者地基有不均匀沉降现象，在行车作用力的影响下，就会导致纵向裂缝的产生。所以，在进行水泥混凝土施工前一定要保证路基的稳定性，从而减少纵向裂缝的产生。
3.6龟裂
龟裂是混凝土路面表面裂缝的主要表现形式，即在混凝土路面表层出现一些不规则的小裂缝，虽然看上去深度不大，但它们可以在长期的行车过程中自行连贯起来，形成大面积的裂缝，其主要原因是水泥混凝土自身收缩变形现象造成的。化学收缩、物理收缩，塑性收缩和碳化收缩是水泥混凝土收缩现象的主要表现形式，混凝土在收缩的过程中会产生一种内应力，使混凝土内部产生微型裂缝，从而破坏混凝土自身结构，降低混凝土的耐久性。如果内应力超过了混凝土自身的极限强度，则会导致内部微型裂缝的快速发展，使混凝土路面表层产生裂缝。
3.7 路面断板
“混凝土路面断板”是指水泥混凝土路面在施工养生期或正常使用过程中在无切缝处产生裂缝，经过裂缝不断发展使整块混凝土板断裂，形成两块或两块以上的现象。断板是水泥混凝土路面最典型的破坏形式之一，其危害也是最严重的，如果在施工期间就有断板现象的出现，将直接影响水泥混凝土路面的使用年限。其主要原因是由于基层水稳性不良，因受力不均出现应力集中而导致开裂断板。
4 水泥混凝土路面断裂的预防措施
4.1横向裂缝
4.1.1.严格掌握混凝土路面的切缝时间。
4.1.2当连续浇捣长度很长，切缝设备不足时，可在1／2长度处先锯，之后再分段锯；可间隔几十米设一条压缝，以减少收缩应力的积聚。
4.1.3保证基础稳定、无沉陷。在沟槽、河道回填处必须按规范要求，做到密实、均匀。
4.1.4混凝土路面的结构组合与厚度设计应满足交通需要，特别是重车、超重车的路段。
4.1.5选用干缩性较小的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。严格控制材料用量，保证计量准确，并及时养护。
4.1.6混凝土施工时，振捣要适度、均匀。
4.2纵向裂缝
4.2.1对于填方路基，应分层填筑、碾压，保证均匀、密实。
4.2.2对新旧路基界面处的施工应设置台阶或格栅处理，保证路基衔接部位的严格压实，防止相对滑移。
4.2.3河道地段，淤泥必须彻底清除；沟槽地段，应采取措施保证回填材料有良好的水稳性和压实度，以减少沉降。
4.2.4在上述地段应采用半刚性基层，并适当增加基层厚度；在拓宽路段应加强土基，使其具有略高于旧路的强度，并尽可能保证有一定厚度的基层能全幅铺筑；在容易发生沉陷地段，混凝土路面板应铺设钢筋网或改用沥青路面。
4.2.5混凝土路面板厚度与基层结构应按现行规范设计，以保证应有的强度和使用寿命。基层必须稳定。宜优先采用水泥、石灰稳定类基层。
4.3龟裂
4.3.1配制混凝土时，应严格控制水胶比和水泥用量，选择合适的粗骨料级配和砂率。可掺入粉煤灰、矿渣粉、硅灰等活性矿物掺合料，以降低混凝土早期硬化过程中产生的水化热；也可通过加入一定比例的减水剂以减少混凝土用水量，减小水胶比；在寒冷和严寒地区加入一定比例的防冻剂、早强剂和促凝剂，有效预防混凝土冻害引起的裂缝。
4.3.2混凝土路面浇筑后，及时采取保湿保温覆盖养生，防止强风和暴晒。在炎热季节，必要时应搭棚施工，养生水温与混凝土面层表面的温差不大于12℃、与混凝土桥面的温差不大于10℃，不得采用冰水或冷水养生，造成骤冷而导致表面开裂。
4.3.3在浇筑混凝土路面时，将基层和模板浇水湿透，避免吸收混凝土中的水分。
4.3.4干硬性混凝土采用平板振动器时，应防止过度振捣而使砂浆积聚表面。砂浆层厚度应控制在2~5mm范围内。抹面时不必过度抹平。
4.4水泥混凝土路面断板的预防
4.4.1良好设计的结构组合能够有效预防水泥混凝土路面断板
水泥混凝土路面在使用过程中，受设计、超限荷载量等因素都会引起水泥混凝土路面出现断板现象。设计因素的影响主要由以下几个方面决定，其中包括：结构组合设计、排水设计考虑不周等方面。在结构组合设计时要着重考虑路基的稳定性对水泥混凝土面板的影响，即路面强度，或者地基有无不均匀沉降现象。地基无不均匀沉降现象能够有效地避免唧泥的产生，从而减少因基层破坏与板底脱空导致的水泥混凝土面板断板。
4.4.2对施工的合理控制能够有效预防水泥混凝土路面断板
水泥混凝土路面断板与材料的品质有着密不可分的关系，因此在施工中应选用技术指标均满足施工规范要求的合格优质的粗细集料和强度高、水化热低、耐磨性与抗冻性好的水泥。在拌制前，应检测粗细集料含水率，将试验室配合比换算成施工配合比，严格按照施工配合比进行称量、搅拌，控制水用量，集浆比的比重，同时要确保混合料要达到足够的强度。此外，要严格把握切缝时间，切缝时间一般根据气温而定，但最好控制在300℃以内，避免因为温度和湿度的变化使混凝土出现较大干缩引起的水泥混凝土路面断板。
4.4.3对水泥混凝土路面的合理使用能够有效预防水泥混凝土路面断板
超限荷载、地面水进入水泥混凝土路面的缝隙等原因会导致水泥混凝土路面在使用过程中产生断板，因此国家应该出台相关政策严格控制超限荷载，运用相关措施防止地面水通过水泥混凝土路面裂缝对其内部的破坏。避免因为外部力量引起的水泥混凝土路面断板。
5水泥混凝土路面病害治理措施
5.1横向裂缝
5.1.1当板块裂缝较大，咬合能力严重削弱时，应局部翻挖修补，先沿裂缝两侧一定范围画出标线，最小宽度不宜小于1m，标线应与中线垂直，然后沿缝锯齐，凿去标线间的混凝土，浇捣新混凝土。
5.1.2整块板更换。
5.1.3用聚合物灌浆法封缝或沿裂缝开槽嵌入弹性或刚性粘合修补材料，起封缝防水作用。
5.2纵向裂缝
5.2.1如属路基沉陷等原因引起的，则宜先从稳定土基着手，如封缝防水；严重影响交通板块，可挖除后用沥青混合料修复。
5.2.2对耐久性不易保证的裂缝可采用扩缝加筋的办法进行修补具有较好的增强效果。
5.2.3翻挖重铺是一个常用的有效措施，但基层必须稳定可靠，否则必须首先从加强、稳定基层方面人手。
5.3龟裂
5.3.1如路面强度满足要求，由于混凝土厚度不足产生龟裂，可采用铣削龟裂的混凝土面层后进行全深度重新浇筑的技术处理。
5.3.2如稳定基层软弱或厚度不足引起路面龟裂时，可对稳定基层采取加厚、置换等措施进行处理。稳定基层加强后，再重新浇筑水泥混凝土路面。
5.3.3如路基软弱或不稳定导致路面龟裂，可对路基注浆加固处理或采用石灰水泥对路基上层进行处理，处理厚度一般为20～40cm为宜。待路基稳固后再重新施作稳定基层及水泥混凝土路面。
5.4水泥混凝土路面断板
5.4.1局部修补
5.4.1.1对于轻微断裂，先画线放样，按画线范围凿开成深5~7cm的长方形凹槽，刷洗干净后，用快凝细石混凝土填补。
5.4.1.2对轻微断裂，裂缝较宽且有轻微剥落的断板，应按裂缝两侧至少各20cm的宽度放样，按画线范围开凿成深至板厚一半的凹槽，此凹槽底部裂缝应与中线垂直，刷洗干净凹槽，在凹槽底部裂缝的两侧用冲击钻离中线沿平行方向，间距为30~40cm，打眼贯通至板厚达基层表面，然后再清洗凹槽和孔眼，在孔眼安设Ⅱ型钢筋，冲击钻钻头采用30规格，Ⅱ型钢筋采用22螺纹钢筋制作，安设钢筋完成后，用高等级砂浆填塞孔眼至密实，最后用与原路面相同等级的快凝混凝土浇筑至路面齐平。
5.4.1.3较为彻底的办法是将凹槽凿至贯通板厚，在凹槽边缘两侧板厚中央打洞，深10cm，直径为4cm，水平间距为30~40cm。每个洞应先将其周围润湿，插入一根直径为18～20mm、长约20cm的钢筋，然后用快凝砂浆填塞捣实，待砂浆硬后浇筑快凝混凝土夯捣实齐平路面即可。
5.4.2整块板更换
5.4.2.1对于严重断裂，裂缝处有严重剥落，板被分割成3块以上，有错台或裂块并且已经开始活动的断板，应采用整块板更换措施。
5.4.2.2由于基层强度不足或渗水软化，以及路基不均匀沉降，造成混凝土板断裂成破碎板或严重错台时，应将整块板凿除，在处治好基层以及路基后，重新浇筑新的混凝土板或采用混凝土预制块或条块石换补。
5.4.2.3对于路基稳定性差，沉降没有完全结束的段落，建议采用预制块换补断板。对基层也要求采用水泥稳定层。修补块的缝隙宜用水泥砂浆或沥青橡胶填满，以防渗水破坏。
6 结束语
综上所述,水泥混凝土病害的原因与混凝土配制材料的选用、施工操作及后期养护等诸多方面有关。因此,为了使工程项目的使用周期得到实质性保障,需采取有效措施对水泥混凝土的裂缝现象进行减少,同时还应按照行业标准对各环节施工人员的操作行为进行约束,以减少或避免人为因素对水泥混凝土路面质量施工的影响。总之,水泥混凝土路面病害的控制是一项系统性工作,只有方方面面考虑周全,才能避免路面病害的出现。尽量避开雨期、刮风天、高温时间段和低温时段等特殊天气条件施工，防止因路面失水过快等引起的路面开裂或断板。在对现有损坏路面进行修补时，要先分析造成病害的具体原因及路面损坏情况，来制定相关修补方案，避免因为错误的修补方法造成路面更严重损坏。
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论文作者:唐爱华
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/11/2
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