水泥混凝土路面病害及其处理分析
2016-02-29
路面直接承受交通荷载的作用，受气候、水、温度等因素的直接影响，因而在使用过程中是最容易受到破坏的结构层。对于高等级水泥混凝土路面板，根据我国已建成通车的高等级公路使用情况看，有相当部分破坏，如开裂、断板、沉陷、错台等病害。
一、病害的类型
（一）裂缝
1、横向裂缝。其产生的原因主要有水泥混凝土失水干缩、冷缩、切缝不及时等。失水干缩横向裂缝是混凝土表层水分散失或体积收缩受到约束所产生的裂缝，一般发生在水泥混凝土水化、硬化的早期；冷缩裂缝是指由于水泥混凝土冷缩产生拉应力而引起的路面板开裂。
2、纵向裂缝。产生原因主要是路基体填料土质不均匀、含水量不均匀、施工方法不当等，导致路基不均匀沉降，从而使路面板在自重和行车压力作用下产生纵向裂缝。
3、交叉裂缝。产生交又裂缝的主要原因有：水泥混凝土路面自身强度不足；路基和路面基层的强度和水稳定性差；使用了性能不稳定的水泥，浇筑的水泥混凝土路面板就会产生大面积的龟裂。
4、板角断裂。板角裂缝通常是由于板角处受连续荷载作用、基础支撑强度不足及翘曲应力等因素综合作用而产生。
（二）表面损坏
1、纹裂、网裂、板面起皮和剥落。产生的原因主要是水泥混凝土水灰比过大，施工时过度抹面、养护不及时，在水泥混凝土拌和过程中用了含盐量偏高的水和质量低劣的集料。
2、麻面、露骨。麻面一般是由于水泥混凝土路面施工时，在混凝土初凝前遇雨所致。
3、磨光。磨光的主要原因是水泥混凝土路面表面水泥砂浆层强度低，水泥及集料等原材料耐磨性差，或路面使用时间较长等。
4、坑槽、孔洞。由于水泥混凝土混合料是种多相不均匀材料，因此在水泥混凝上路面板强度较低处易出现局部破损，并形成有一定深度的洞穴，即孔洞。面层骨料局部脱落而产生的长槽称为坑槽。孔洞、坑槽产生的原因主要是由于集料含泥量过大，混凝土内有泥土或其他杂物。
（三）接缝损坏
1、填缝料损坏。填缝料损坏的主要原因有：填缝料本身质量不合格，填缝料在长期外界环境作用下老化，脆裂，或由于混凝土路面板受热膨胀，挤压胀缝，致使填缝料被挤出，不能正常复原等。
2、接缝碎裂。接缝碎裂主要是指由于填缝料损坏，泥、砂等杂物侵入胀缝，导致路面板再次膨胀时受阻，或雨水渗入基层和垫层，使基层强度降低，从而导致路面接缝处的变形和破损。
3、唧泥。唧泥产生的原因是填缝料破坏，雨水下渗等。
（四）变形损坏
1、错台。错台产生的原因是横缝处未设置传力杆，由于基层或路基体压实不均匀，致使相邻水泥混凝土路面板在车辆的重复荷载作用下，产生不均匀沉降。
2、拱起和沉陷。拱起产生原因主要是胀缝被硬物阻塞，或胀缝设置过少，使路面板受热时不能自由伸张。沉陷产生的原因主要是填缝料损坏导致雨水从接缝处下渗，软化基层，甚至软化路基体，使路面板接缝下方的基层和路基体承载力下降，路面板跟着下沉。
二、水泥混凝土路面病害处理方法
1 沥青罩面层技术应用分类
采用沥青面层作为原路面的罩面层是一种非常典型的补强方法，这种形式的路面结构能吸收两种材料的优点，原有水泥路面可以提供稳定、坚实的基层，沥青罩面层可以提供摩阻系数高、平整度好的表面层，大大改善了路面的使用性能。在进行沥青罩面之前，必须对原路面的破坏进行相应的处理，保证沥青罩面层的正常施工，充分发挥其作用。处理包括下面这些方面：①沉陷、软弱地基的处理；②表面破损的处理；③断裂板处理；④断裂板处治。
2 裂缝宽小于3mm的断板修补
2.1 直接灌入法：适用于施工中产生的混凝土收缩裂缝。在未通车前，一旦发现混凝土板出现裂缝，可用聚硫环氧树脂材料等直接灌注。
2.2 注射器注射法：具体工序如下：①清缝：采用空气压缩机配特制喷嘴吹于缝隙，并用细铅丝小钩子充分掏尽缝隙中的泥土等杂物；②配灌缝材料：将小包装主剂与固化剂按2：1比例掺配。一般小包装为1kg，混合剂分A桶主剂0.67kg和B桶固化剂0.33kg二个桶装，操作时只需将固化剂直接倒入主剂中，搅拌至颜色均匀即可；③注射器注射：使用50ml医用注射器抽入混合剂，对准插入缝隙注射，由中线向两边逐点注射至缝隙填满。若先注射段落渗入较多，应及时补注至饱满，若15min内不再渗入则可认为已注满缝隙，整个缝隙注射完成后，撒少许干水泥拌砂混合料覆盖，3h后即可开放通车。该操作应在配料开始90min内完成，否则材料将凝固，无法使用。
3 水泥混凝土板面局部修补
3.1 轻微断裂的处理 对于轻微断裂，裂缝有轻微剥落的，先画线放样，按画线范围开凿成深约5～7cm的长方形凹槽，刷洗干净后，用快凝小石子混凝土填补。
3.2 较宽裂缝的处理方法 对于轻微断裂，但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，沿与中线平行方向，间距30～40cm，打眼贯通至板厚达基层表面，然后再清干净凹槽和孔眼，在孔眼安设Ⅱ形钢筋，冲击钻钻头采用30规格，Ⅱ形钢筋采用螺纹钢筋制作，钢筋安设完成后，用高强度水泥砂浆填塞孔眼至密实，最后用与原路面相同强度等级的快凝混凝土浇筑至与路面齐平。
3.3 彻底的处理方法 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4cm，水平间距30～40cm。每个洞应先将其周围润湿，插入一根直径18～20cm、长约20cm的钢筋，然后用快凝水泥砂浆填塞捣实，等砂浆干硬后浇筑混凝土捣实至与路面齐平即可。
4 脱空板的处理
4.1 压浆材料 压入板底的材料具备以下特征：一是颗粒粒径小、流动性大，能顺利压进板底空隙；二是弱收缩性，能充分填充板底空隙。国内外都有使用乳化沥青作填隙材料的经验，虽具有较好的流动性，但强度偏低，且受温度影响大，温度高时易软化，在荷载作用下容易从板底唧出，因而不宜选用。实验发现选用水泥粉煤灰浆，采用较低的水灰比就可达到较好的流动性，且强度较高，收缩量小。采用水泥：粉煤灰：水=1：0.5：0.45配合比制作的灰浆试件，其室内3天的抗压强度高于5MPa，可作为压浆材料。
4.2 常用压浆设备――灌浆机 灌浆机是专门用于公路水泥混凝土路面板底脱空处灌注混凝土的养护设备。特点：①自备动力，集发电、制浆、灌浆及水箱于一体，适合于各种环境下的野外流动作业；②液压主要部件选用进口原件配套，结构科学合理，操作简单，维修方便；③设有压力过载保护装置，具有良好的安全性和可靠性；④双向搅拌，快速均匀，可连续灌浆，工作效率高。
三、结束语
要预防水泥混凝土路面病害，延长水泥混凝土路面的使用周期，需要设计、施工、养护管理各方主体各负其责，分头把关，严格按照行业规范标准，结合工程实际，严格履行各自职能，提高水泥混凝土路面的使用功能。
