浅谈水泥混凝土路面破坏的原因及其防治措施

　　摘要:梅州地区的道路大多采用水泥混凝土路面，但由于各种原因，水泥混凝土路面破坏较多，笔者凭借多年的施工经验，而且多方进行水泥混凝土路面破损的调查，对破坏原因进行详细的分析，提出了相应的防治措施。对改善混凝土路面的使用性能、延长路面使用寿命、提高投资效益等有重要意义。
　　关键词:水泥混凝土路面;破坏原因;防治措施
　　
　　道路交通与人们的工作、学习、生活以及政治、经济、商业、文化等活动息息相关。目前我们梅州地区的道路大多采用水泥混凝土路面，水泥混凝土路面板裂缝是一种极易发生的病害，它可以造成板块断裂，地表水下渗，使路面基层承载力降低，进而引起混凝土面板破坏，直接影响水泥混凝土路面的使用效果和使用寿命，增加行车的不安全因素。混凝土路面破碎后，修复工作不但难度大、养生期长、影响交通，而且维修费用高，还会因处理不当而导致结构性破坏。
　　一、造成水泥混凝土路面破坏的原因
　　(一)、路基方面的原因
　　1．路基填筑使用了不适宜的材料
　　公路路基施工规范规定，在通常情况下，不能被压实到规定的密实度和不能形成稳定填方的材料不能用于路基填筑。如沼泽土，淤泥、含有树根、杂草和易腐朽物质等材料;液限指数大于50%，塑限指数大于26%的材料;有机质含量大于3%的材料;压实含水量和最佳含水量之差大于2%的材料等等。由于施工单位在路基填筑材料方面控制不严，使用了不适宜材料从而造成路基下沉或塌方，以致影响路面直到水泥混凝土板破坏。
　　2.高填方路堤未分层填筑、压实。
　　高填方路堤应分层填筑、分层压实。一般分层填筑松铺厚度不应超过30cm，且压实度达到规范要求时才可进行下一道工序的施工。在路基施工时，施工单位往往抢进度，没有控制好分层填筑的松铺厚度，压实度未达到规范要求就进行下一道工序的施工，从而造成路基沉陷，最终造成水泥混凝土路面板的破坏。
　　3.软基处理不当
　　在软土地段路基填筑前，应该首先探明地基承载力，然后采取合理的软基处理方案和施工工艺。软基处理方案一般有回填土方、石方、土石混合料或砂砾，袋装砂井，塑料排水板，土工布，土工格栅或以上方案两种的组合等，但是施工时，往往是由于采取的软基处理方案或施工工艺不合理或施工时未认真按要求处理或处理不完善等，给路基的稳定性造成了隐患，从而成形路基沉陷或滑移等，最终影响水泥混凝土路面板。
　　(二)、水泥的影响
　　1．水泥的质量影响
　　水泥质量的高低直接影响着混疑土的强度。一般来说，水泥的质量低，水泥的早期强度就差，水泥混凝土的早期裂缝就容易产生。
　　2水泥批号的影响
　　使用不同批号生产的水泥，特别是不同标号的水泥混用，必然导致混凝土强度大幅度降低，在这种情况下，水泥混凝土路面产生裂缝的可能性相当大。
　　3．水泥的化学成分对混凝土质量的影响
　　有的水泥硅酸二钙和铝酸三钙含量过多，或含有较高的有害杂质，会使水泥稳定性降低，产生过大的收缩，从而导致水泥混凝土路面裂缝的产生。
　　4．水灰比的影响
　　水泥混凝土是一个密实体。通过对水泥混凝土破裂断面的分析，我们会发现大部分破坏界面是从碎石表面剥开，原因是水泥石的干缩会在集料界面上产生拉应力和剪应力，并且一般随着集料粒径的增大而增大，如果它们超过水泥石和集料的粘结强度则会产生细小裂缝。因此，如果水灰比控制不好，用水量过大，水泥浆过多，混凝土强度必然下降，如果早期再养护不好，就容易产生干缩裂缝。
　　(三)、骨料质量的影响
　　骨料是水泥混凝土的主要组成部分，起骨架作用，所以骨料质量的好坏将影响水泥混凝土的性能。骨料级配良好时，空隙率小，砂浆含量减少，收缩值相对减少。使用偏细砂时，会使水泥混凝土收缩值增大，容易产生裂缝；骨料中针片状石子含量过高，针片状石子在水泥混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响水泥混凝土强度易产生裂缝。对于骨料质量最值得注意的是骨料中含有的活性材料二氧化硅与水泥中碱性氧化物发生反应，生成碱一硅酸凝胶，这种凝胶体吸水后产生膨胀，导致水泥混凝土的开裂和破坏，这种现象称为碱一集料反应。因此选择骨料时应选用连续级配、干净、含活性氧化硅少的材料。
　　(四)、施工影响
　　1．切缝的影响
　　一般收缩裂缝发生在水泥混凝土内最薄弱处，当前施工中一般采取单幅整体长线作业，经过一定时间后再切缝，如果切缝不及时，水泥混凝土收缩产生的拉应力大于水泥混凝土的容许值，水泥混凝土板就会在薄弱处开裂。
　　2．水泥混凝土基层的影响
　　梅州盛产水泥，近年来梅州地区的公路大多采用水泥稳定碎石基层。水泥稳定碎石做基层时，单个颗粒的最大粒径不应超过37.5mm，且颗粒级配应在规范规定的范围内。如果单个颗粒偏大、颗粒级配不良都会影响基层的平整度和压实度,从而影响路面的厚度和强度，最终造成水泥混凝土板薄的部分容易断裂破坏。
　　(五)、外部环境的影响
　　1．温度的影响
　　水泥混凝土因温度升降而产生的变形称为温度变形，它对大体积和大面积水泥混凝土极为不利。在水泥混凝土硬化初期，水泥水化放出较多的水化热，而水泥混凝土是热的不良导体，散热较慢，于是内部温度升高，产生膨胀，而外部则因热量散失而收缩，内胀外缩的结果必将产生温度应力，严重时会使水泥混凝土出现裂缝。可见温度的影响是至关重要的，温差应力是不可避免的，因此对大体积水泥混凝土工程施工中应控制水泥混凝土的温度。
　　2．养护条件的影响
　　水泥混凝土路面浇筑初期，一般要在表面洒水覆盖，目的是防止表面裂缝。但试验结果表明，延长初期潮湿养护时间仅能推迟干缩的开始，不能减少短期的干缩。但当水泥混凝土的抗拉强度大于干缩的应力时，就可以停止潮湿养护了，水泥混凝土也就不会开裂。因此水泥混凝土路面的早期养护很重要。
　　3．开放交通早的影响
　　如果水泥混凝土的强度尚低，不足以承受效能荷载时即开放通车，在车辆荷载作用下，水泥混凝土路面就会产生裂缝。因此水泥混凝土路面不能过早开放通车。
　　二、水泥混凝土路面板破坏的防治措施
　　(一)、加强路基的质量
　　路基的质量是非常关键的，由于路面板遭到破坏后，要对路基有质量问题的地段进行返工非常困难，且水泥混凝土路面板难修补，养护时间长，影响交通，故在路基施工时应着重注意以下几点。
　　1．软基处理要慎重。采用合理的施工方案和施工工艺。路基填筑过程中，要严格按规范要求选好填料，控制松铺厚度和粒径，控制压实含水量与最佳含水量之差在规定的范围内，每层填筑要用平地机等机械整平后压实，形成横向路拱，做好临时排水使路基干燥等。
　　2．路面基层施工要严格按规范要求选好合格材料，保证路面基层设计厚度及顶面标高，保证压实度，严格控制施工质量。水泥混凝土路面板施工要严格按规范要求选好材料及材料的级配，保证水泥混凝土质量并做好施工缝、缩缝、胀缝的处治，防止路表水渗入路基。
　　3．要根据地基特点选择一个合理的碾压方式进行压实。
　　(二)、水泥防治措施
　　1．应严格选用水泥，在条件许可时，尽量使用较高标号的水泥。应采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥标号不应低于42.5号，每批次水泥应及时做试验，以保证使用合格的水泥。
　　2.严格控制好水灰比，适当延长搅拌时间，加强早期养护
　　(三)、路面板方面
　　1．增加混凝土路面板的厚度。水泥混凝土板是水泥混凝土路面最重要的结构层，它具有较高的力学强度、弹性模量，具有较大的承载能力和扩散荷载的能力。由于水泥混凝土的抗弯拉强度比其抗压强度小得多，在车轮荷载的反复作用下水泥混凝土路面板受弯拉部分最易产生断裂而破坏。因此弯拉应力是面板的主要设计依据。为了能使水泥混凝土路面板承受荷载的反复作用，必须具有足够的抗弯拉强度和厚度。
　　2．水泥混凝土板出现错台、沉陷时由于修补困难，以往人们总是用沥青混凝土进行填补压实，实际上这种修补方案是不可取的。因为水泥混凝土路面与沥青混凝土路面颜色不一致，这样的局部修补，会给汽车驾驶员造成错觉，且在高速行驶的公路上可能发生交通事故。所以对于错台、沉陷的水泥混凝土板最好是铲除，用同标号的新水泥混凝土进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂，这样4小时后便能开放交通。对于水泥混凝土板裂缝，可采用HZ/HD补裂缝材料进行灌浆处理，4小时后能开放交通。对于水泥混凝土龟裂、网裂及胀缝、施工缝、缩缝处的局部破坏现象，可采用局部换板进行修补，并加入JK系列混凝土快速修补剂。
　　(四)、施工外部条件的选择
　　1．避免在高温和大风天气下施工。在高温和大风天气下施工，水泥混凝土表面迅速失水引起水泥混凝土表面干缩，产生表面裂纹。
　　2．降低水泥用量，减少温度收缩。使用低热水泥及减少水泥用量也可以降低水泥混凝土升温。水泥水化热对混凝土的升温影响很大，水泥品种不同，水化热相差很大，所以要使用低热水泥或中热水泥。
　　3．做好路面设计。包括路面结构层组合具有良好的水稳定性，路面板的厚度满足车辆行驶的需求，路面排水设施良好，缝的位置布置合理以及防止地基受地下水及积水的浸泡等。
　　结束语：道路建设是一项基础建设，是城市经济发展的标志之一，从近几年梅州建成通车的高等级道路来看，水泥混凝土路面的质量在逐步提高，这说明“质量”这个概念已被人们所接受，并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建与高素质的施工队伍是离不开的。