淺析水泥混凝土路面破壞的形式及裂縫養(yǎng)護(hù)

　　摘 要：文章分析了我國(guó)水泥混凝路面的現(xiàn)狀，闡述了我國(guó)通車運(yùn)營(yíng)中的混凝土路面存在的破壞類型并分析出現(xiàn)的原因，給出了水泥混凝土路面病害的一般表現(xiàn)形式，其中有：表面剝落、錯(cuò)臺(tái)、嚴(yán)重破碎、路基沉陷、接縫剝落。重點(diǎn)探討了混凝土路面最常見(jiàn)的路面裂縫病害的形成機(jī)理，并對(duì)我國(guó)現(xiàn)階段水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)主要使用的方法作了進(jìn)一步分析，以期為水泥混凝土路面裂縫養(yǎng)護(hù)提供借鑒。

　　關(guān)鍵詞：水泥混凝土;路面;裂縫;養(yǎng)護(hù)

　　我國(guó)早期修筑的水泥混凝土路面大部分以達(dá)到服務(wù)年限，各種病害嚴(yán)重。部分新建的一些水泥混凝土路面由于現(xiàn)存的一些原因還沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)年限就出現(xiàn)了一定的破損病害。由于水泥混凝土路面在我國(guó)公路里程中占據(jù)一半以上，所以面對(duì)的路面破壞養(yǎng)護(hù)形式不容樂(lè)觀。只有通過(guò)準(zhǔn)確地分析病害成因，正確選擇養(yǎng)護(hù)方法，才能保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量和降低養(yǎng)護(hù)成本。

　　1 水泥混凝土路面破壞的類型

　　水泥混凝土路面表面狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特性決定著路面的破損形式有各種路面損壞和結(jié)構(gòu)的承載能力降低。路面在服務(wù)期，會(huì)隨行車荷載和所處環(huán)境的不斷作用而出現(xiàn)各種損壞。結(jié)構(gòu)破壞反映了路面及路基結(jié)構(gòu)的完好程度和變化趨勢(shì)。這些損壞是基于不同的形態(tài)和誘因產(chǎn)生的，而且對(duì)結(jié)構(gòu)性能和功能性能起著不同的影響。按形態(tài)和誘因大致可以分為接縫損壞類、斷裂類、材料類和變形類。

　　1.1 接縫損壞類

　　水泥混凝土路面不同于瀝青路面，設(shè)置有較多的橫縫何縱縫，在接縫處形成了薄弱部位，易出現(xiàn)各種病害。接縫損壞成為水泥混凝土路面最常見(jiàn)的一類病害，具體的表現(xiàn)形式有填縫料損壞和喪失、錯(cuò)臺(tái)、唧泥、接縫碎裂和拱起等。路面使用或養(yǎng)護(hù)的不當(dāng)，外界物質(zhì)的進(jìn)入，都會(huì)使接縫兩側(cè)的混凝土出現(xiàn)病害。在早期，這些損壞并不破壞混凝土板的結(jié)構(gòu)整體性，但破壞了路面的行駛舒適性。如果任其不斷發(fā)展，接縫兩側(cè)板底受作用影響將出現(xiàn)脫空，使得面板迅速出現(xiàn)斷裂損壞。

　　1.2 斷裂類

　　針對(duì)單個(gè)混凝土板塊出現(xiàn)縱向、橫向、斜向或角隅出現(xiàn)斷裂，形成面板裂縫。斷裂板裂縫進(jìn)一步發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)兩條以上交叉裂縫，形成三塊以上的破碎板。這些裂縫的縫隙隨車輛荷載和環(huán)境作用而逐漸變寬，并在縫隙邊緣出現(xiàn)碎裂。作為剛性路面，裂縫的出現(xiàn)是因?yàn)槁访婧奢d應(yīng)力超過(guò)了混凝土能夠承受抗折強(qiáng)度或疲勞強(qiáng)度。斷裂損壞產(chǎn)生的裂縫，使水泥混凝土路面的整體性遭到破壞，路面承載能力迅速降低。在裂縫產(chǎn)生的初期，其對(duì)路面行駛舒適性的影響不是很大，但是裂縫繼續(xù)發(fā)展，縫的寬度不斷變大，特別是后期出現(xiàn)破碎板，路面的平整度破壞嚴(yán)重，不能滿足行車要求。

　　1.3 材料類

　　水泥混凝土組成材料決定著其性能，若選用耐久性差的材料，在接縫出現(xiàn)后，由于環(huán)境中雨水侵蝕、輪胎摩擦、凍脹等作用，使裂縫邊緣呈新月形發(fā)狀。或者混合料中發(fā)生堿-硅反應(yīng)而產(chǎn)生膨脹，使得面層出現(xiàn)網(wǎng)裂。這類受組成材料性質(zhì)影響引起的破壞，在初期對(duì)路面的功能性能或結(jié)構(gòu)性能影響不大，但發(fā)展到后期也會(huì)出現(xiàn)裂縫的碎裂和混凝土的崩解，從而影響行車舒適和安全以及面層的結(jié)構(gòu)性能。

　　1.4 變形類

　　由于地基軟弱或填土壓實(shí)不足而出現(xiàn)沉降變形，或者由于季節(jié)性冰凍地區(qū)路基的凍脹，混凝土面層板會(huì)出現(xiàn)沉陷或隆起。這類變形如果是均勻的，對(duì)混凝土板的結(jié)構(gòu)完整性影響不大，但會(huì)降低路面的行駛舒適性。但是如果有不均勻變形，則會(huì)由于附加應(yīng)力的產(chǎn)生而使得面板出現(xiàn)斷裂。

　　2 水泥混凝土路面裂縫成因

　　水泥混凝土路面裂縫受過(guò)渡層影響產(chǎn)生面層開(kāi)裂、汽車動(dòng)載及超載的影響開(kāi)裂、排水不暢影響、路基、基層的影響等多種原因。水泥混凝土路面在投入使用之后，承受著行車荷載反復(fù)的作用，同時(shí)還受到氣候的變化影響。就裂縫而言，按照裂縫寬度、是否有錯(cuò)臺(tái)沉陷等情況分為輕微裂縫、中等裂縫和嚴(yán)重裂縫。

　　2.1 輕微裂縫

　　輕微裂縫出現(xiàn)，路面基本無(wú)剝落且裂縫縫隙寬度≤3 mm兩邊的板塊穩(wěn)固，裂縫填封良好，沒(méi)有出現(xiàn)無(wú)松動(dòng)和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。一般將路面表面產(chǎn)生不久的裂通或未裂通裂縫化為此列。輕度裂縫為裂縫初期形態(tài)，在素混凝土板中一般不會(huì)維持很久。

　　2.2 中等裂縫

　　在輕微裂縫基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，裂縫邊緣產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的剝落或邊板存在中等錯(cuò)臺(tái)，再者縫隙寬為3～15 mm的裂縫稱為中等裂縫。中等裂縫處治措施是板底壓漿后沿裂縫開(kāi)槽(寬10～20 mm，深15～30 mm)，在縫槽內(nèi)灌注接縫填料。

　　2.3 嚴(yán)重裂縫

　　嚴(yán)重裂縫是在中等裂縫的基礎(chǔ)上沒(méi)有經(jīng)過(guò)及時(shí)處理，受各種因素作用進(jìn)一步發(fā)展形成。出現(xiàn)裂縫兩邊板塊產(chǎn)生嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)、沉陷、唧泥，或裂縫邊緣產(chǎn)生嚴(yán)重剝落等情況，再者裂縫寬度≥15 mm，對(duì)于某些特別嚴(yán)重的，應(yīng)采取局部換板修補(bǔ)。

　　3 養(yǎng)護(hù)技術(shù)

　　在混凝土裂縫修補(bǔ)方面國(guó)內(nèi)有許多成果可以應(yīng)用混凝土裂縫修補(bǔ)，思路是：修補(bǔ)裂縫防止擴(kuò)展，防止水滲入，加強(qiáng)基底的處理。加強(qiáng)路基路面排水，封堵裂縫切斷水的影響，采用較強(qiáng)粘結(jié)性和高強(qiáng)度的修補(bǔ)材料加強(qiáng)路面強(qiáng)度。裂縫的主要形式為縱向裂縫、網(wǎng)狀裂縫和路面破碎。

　　3.1 大面積網(wǎng)狀裂縫和路面板的破碎治理

　　對(duì)于這兩類病害，我們可以判定其路基的已經(jīng)不能提供足夠的穩(wěn)定性，必須對(duì)路基進(jìn)行處理，因此可采用全厚實(shí)的修補(bǔ)方法。

　　修補(bǔ)工藝為：施工放樣→清除破損路面→基層、界面處理→修補(bǔ)材料配置→澆筑、振搗→養(yǎng)護(hù)。

　　在清除破壞板時(shí)，應(yīng)該整塊鑿除，若基層有部分破壞，應(yīng)該鑿除該部分，并修復(fù)。目前養(yǎng)護(hù)人員多采用C10混凝土進(jìn)行回填，一般厚度在15 cm以上。修補(bǔ)完基層后，應(yīng)安設(shè)傳力桿和拉桿，在選擇修補(bǔ)材料時(shí)，應(yīng)采用超早強(qiáng)未膨脹水泥混凝土。

　　3.2 不同寬度的裂縫

　　按寬度不同的裂縫，在修補(bǔ)上應(yīng)采取不同的方式。分成寬度小于0.2 mm的微細(xì)裂縫、寬度大于0.2 mm裂縫和貫穿全厚在3～15 mm之間，且貫穿全厚的中等裂縫進(jìn)行分類處理。

　　3.2.1 寬度小于0.2 mm的微細(xì)裂縫

　　寬度小于0.2 mm的微細(xì)，采用表面處理法對(duì)進(jìn)行修補(bǔ)。表面處理法是沿混凝土結(jié)構(gòu)表面刷水泥漿、瀝青、油漆、環(huán)氧樹(shù)脂等材料來(lái)修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)表面的細(xì)小裂縫，對(duì)于混凝土干縮裂縫通常采用這個(gè)方法。

　　施工工藝：施工準(zhǔn)備→表面處理→涂底層涂料→涂表層涂料→養(yǎng)護(hù)。

　　施工時(shí)確保路表面的清潔以保證涂料的黏性，底層涂料與表層涂料應(yīng)有較好的黏結(jié)性。

　　3.2.2 寬度大于0.2 mm裂縫

　　對(duì)于寬度在0.2～3 mm之間的輕微裂縫，可采取擴(kuò)縫灌漿。

　　施工工藝為：切割→擴(kuò)縫→黏結(jié)面清理→護(hù)圍→涂黏結(jié)劑→水泥砂漿配制→澆筑→振搗→抹平→養(yǎng)護(hù)。

　　上述這類裂縫較窄，不容易灌漿，而且裂縫中常有雜物侵入，故采用擴(kuò)縫的方法。擴(kuò)縫時(shí)，先要沿裂縫兩側(cè)進(jìn)行切縫，切除一條約15 mm寬，5～10 mm深的“V”型小槽。修補(bǔ)材料主要靠自身的滲透性能來(lái)充滿裂縫，因此需要流動(dòng)性好的砂漿。

　　3.2.3 貫穿裂縫

　　對(duì)于貫穿全厚中等裂縫，一般采取條帶罩面進(jìn)行補(bǔ)縫。

　　4 結(jié) 語(yǔ)

　　路面損壞是基于不同的形態(tài)和誘因產(chǎn)生的，對(duì)結(jié)構(gòu)性能和功能性能起著不同的影響。把其分為接縫損壞類、斷裂類、材料類和變形類。分析了不同類型病害形成的一般原因。針對(duì)現(xiàn)在裂縫的種類，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)列舉了不同的處理方法。裂縫作為常見(jiàn)的水泥混凝土路面病害，應(yīng)在早期進(jìn)行處理，防止進(jìn)一步發(fā)展，以免后期造成更大的破壞，增加養(yǎng)護(hù)成本。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 鐘軍.水泥混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫防治技術(shù)的研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2010.

　　[2] 吳國(guó)雄.水泥混凝土路面開(kāi)裂機(jī)理及破壞過(guò)程研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2004.

　　[3] JTG D40-2011，公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].