水泥砼路面斷板的預防與修復

李國興

摘 要：水泥砼路面是一種剛度大、擴散荷載能力強、穩定性好、抗滑性能好及養護費用低等優點的路面結構。由于路面經常受重交通荷載、環境條件等影響，隨著時間的推移，引起路面的斷板，影響了公路的正常使用，因此，必須采取措施，加強對水泥混凝土路面設計、施工及養護管理，延長混凝土路面的使用壽命，減少混凝土路面的斷板產生的機率。

關鍵詞：水泥砼路面；斷板；預防；修復

1 水泥砼路面斷板的原因

水泥砼路面斷裂的主要原因是由于砼內溫度應力和荷載應力（如約束應力）大于砼的抗拉強度而造成的。主要原因有以下幾種：砼的初期收縮應力大于抗拉強度而引起的橫向裂縫；砼板尺寸過大產生的溫度翹曲應力大于抗拉強度引起的橫向裂縫；地基不均勻沉降造成砼板受力不均勻產生的剪切應力大于抗拉強度引起的橫向、縱向、或角隅斷裂。砼與基層的摩擦力過大使砼收縮受到約束產生約束變形，增大了收縮應力導致砼板斷裂。

砼路面的裂縫形式分為干縮裂縫和冷縮裂縫。和一般材料一樣，水泥混凝土具有熱脹冷縮性能，混凝土板塊的熱脹冷縮都是在相鄰部分或整體性限制條件下發生的，故熱脹屬于變形壓縮，而冷縮則屬于拉伸變形很容易開裂。有資料表明，水泥水化過程中的放熱速度是變化的，初始較慢，25min后增溫，大約在終凝后12h的水化熱溫度可達80-90℃。使內部混凝土產生顯著的體積膨脹，而板面溫度隨著晚上氣溫降低，濕水養護而冷卻收縮，致使混凝土路面內部膨脹，外部收縮，產生很大的拉應力。當外部混凝土的受拉應力一旦超過混凝土當時的極限抗拉程度時，板塊就產生裂縫后橫向斷裂。此外，從最高溫度降溫，由于受到已有基層或已硬化混凝土的約束力，在溫度下降時，就不能自由收縮，就要產生裂縫，這種裂縫大多是貫通路面的。

2 水泥砼路面斷板分類

所謂斷板，即水泥混凝土板產生橫向貫通裂縫，使板塊整體遭到斷裂的現象。斷板特征是裂縫貫通全厚和板面。

（1）水泥混凝土路面斷板按其損害程度分為三類：a.輕微斷裂：裂縫無剝落或輕微剝落；未封縫的裂縫寬度小于3MM；已封縫的裂縫寬度不限，但封縫良好。b.中等斷裂：裂縫處有中等程度剝落；未封縫的裂縫寬度為3～25MM；已封縫的裂縫無剝落或輕微剝落，但填縫料明顯損害；板被分割成3塊以內，但均屬輕微裂縫。c.嚴重斷裂：裂縫處有嚴重剝落；未封縫的裂縫寬度大于25MM；板被分割成3塊以上，裂縫損害在中等程度以上；有錯臺，裂塊已開始活動。 （2）按斷板形式又分為縱向斷板和橫向斷板兩類。2004年頒布的《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1—2004）指出：混凝土板的斷裂塊數，高速公路和一級公路不得超過評定路段混凝土板總塊數的0.2%，其他公路不得超過0.4%。對于斷裂板應采取適當措施予以處理。

3 水泥砼路面斷板的主要影響因素

3.1 材料性質

（1）水泥的水化反應。水泥與水剛接觸的迅速而短暫的反應，可在幾分鐘內釋放熱量達到最大值，然后迅速下降。這一溫度時高時低的過程，使混凝土因溫度應力的作用而產生變形。這一作用的重復發生，其溫度變形速度一旦超過了混凝土的徐變速度就會出現裂縫。

（2）水泥石的干縮。砼在硬化前，由于內部骨料的不斷沉積，也由于混合料還未獲得強度仍處于塑性狀態，迅速失水引起表面干縮而導致斷裂，至少由于水分蒸發使混凝土因塑性變形而其表面或內部形成裂縫傾向。

3.2 路基問題

路基是路面的承重結構，路基塑性變形過大就會使底板出現脫空而導致水泥砼路面開裂。

3.3 環境因素

砼澆筑時，溫度濕度風速對混凝土面板的收縮有著直接的影響，溫差變化大，就會產生溫度收縮應力，使砼板在薄弱斷面產生過大的應力集中而出現斷板。

3.4 切縫時間

切縫的目的就是縮短砼板塊長度以減少內應力，實現人為的有規律斷裂。首先要在切縫處埋置接縫板，并在接縫板位置上再行切縫，這是預防砼早期斷板的有效措施。接縫板的高度是混凝土板厚的2/3，并應在基層頂面放置，這樣就在此處形成了最薄弱條件，當砼面板產生拉應力時，裂縫就在此處產生，從而避免了砼面板的早期斷板。

3.5 施工方面

如不按級配配料水灰比控制不準，鋪筑時振搗不均勻，板塊厚薄不一致，或因機械故障間斷時間過長，都會造成砼強度不均勻，以致形成最不利截面，導致水泥砼路面出現斷裂。

3.6 使用過早

在混凝土尚未達到設計強度之前，還承受不了外界荷載的作用，當這一作用超過了荷載的臨界狀態時，裂縫就產生了。

4 水泥砼路面斷板的預防措施

4.1 嚴把水泥砼路面的設計關

為了防止水泥混凝土路面產生斷板，設計單位應認真按照水泥混凝土路面的設計理論及規范要求，進行深入細致地研究和討論，根據工程的地理位置、環境、地形、沿線工程地質和水文地質，特別是交通量的組成和車輛的類別以及材料的供應情況提出符合實際的軸載設計參數、路面結構、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求，以設計出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統，提出合理經濟的配比設計及要求。

4.2 嚴把原材料關

對于進場的水泥、砂、碎石、鋼筋等原材料應認真把關，確保其質量符合設計及規范要求。水泥嚴禁混合使用，對于有機質含量超標的集料應嚴格禁止使用。只有選擇合格的原材料才能保證混凝土的質量。

4.3 基層施工

在基層施工中，嚴格控制基層頂面標高，確保面層厚度均勻一致，使基層表面平整。當基層表面凹凸不平，不僅會使面板與基層間的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區，這樣在不均勻片狀區的邊緣部位和摩阻力集中的區域就最容易形成斷板；另一方面，當基層標高低時，澆筑的砼面板就偏厚，而切縫深度又是按正常板厚實施的，這樣在砼凝固過程中產生的拉應力的作用下，就會在面板相對比較薄的部分產生不規則裂縫，因此把基層的標高控制準確，表面平整光滑是預防斷板的一個措施。

4.4 控制好混凝土的配合比

按試驗混凝土配合比準確配料，使施工配合比與設計配合比相符合。在施工中要經常檢查骨料的級配和雜質，發現所購進的骨料級配與原試驗級配不符時，必須及時調整施工配合比，同時還要檢查原材料含泥量，使其不能超標。

5 水泥砼路面斷板的處理與修復

5.1 斷板裂縫修補

對于輕微斷裂，裂縫無剝落或輕微剝落，裂縫寬度小于3MM的斷板，應采用灌入粘結劑的方法進行修補。粘結劑灌入方法分為：直接灌入法、噴嘴灌入法、鉆孔灌漿法、注射器注射法。粘結劑材料有聚胺脂、聚硫環氧樹脂、甲凝、環氧樹脂等高分子樹脂工程材料。

5.2 斷板局部修補

板面局部斷裂修補按板面斷裂損害程度不同進行修補：對于輕微斷裂，裂縫有輕微剝落的，現畫線放樣，開鑿深為5～7mm的長方形凹槽，刷洗干凈后，用快凝小石子混凝土填補；對于輕微斷裂，裂縫較寬且有輕微剝落的斷板，按裂縫兩側至少各20cm的寬度放樣，開鑿凹槽、布設加固鋼筋，再澆筑快凝混凝土。

5.3 斷板整塊板更換

對于嚴重斷裂，裂縫處有嚴重剝落，板被分割成3塊以上，有錯臺或裂塊已開始活動的斷板，應采用整塊板更換的措施。建議采用合格廠家提供的快凝材料進行整塊板修復更換。

6 結束語

工程實踐表明，只要采取正確的預防措施，采用新技術、新工藝、新設備等辦法，解決和處理水泥混凝土路面斷板問題，就會大大減少混凝土路面的斷板。這對保證混凝土路面施工質量，延長混凝土路面的使用壽命將是十分有利的。

參考文獻

[1] JTGF80/1-2004，公路工程質量檢驗評定標準[S]