水泥混凝土路面損壞原因及修補材料的選擇

劉書華

摘要：本文主要分析水泥混凝土路面的各種損壞原因，提出選擇水泥混凝土路面修補材料的相關原則，并簡要介紹各類修補材料。

關鍵詞：水泥混凝土；路面損壞；修補材料

一、前言

在路面建設的過程中，采用水泥混凝土進行路面鋪設有一百多年的歷史，水泥混凝土具有較大的承載剛度以及較強的擴散荷載能力。與瀝青混凝土相比，水泥混凝土具有比較良好的性能，隨著水泥混凝土工業的不斷發展，水泥混凝土表現出的優良性能更加明顯。但是由于路面的長期暴露，受到日曬、雨淋、凍融、溫差等，且車輛及行人對路面的長期及循環施壓，會存在不同程度的損壞。下面將針對路面的損壞程度及原因進行分析，并提出相應的修補材料。

二、簡析水泥混凝土路面的損壞形式及損壞原因

1、裂縫

根據裂縫發生的部位及存在的特點，主要分為表面裂縫、貫穿裂縫、板角裂縫等。下面將針對這三種裂縫方式，分析混凝土路面形成裂縫的原因。

（1）表面裂縫

形成表面裂縫的原因主要是因為水泥混凝土在硬化前期存在過快失水干縮的情況，并有一定程度的碳化收縮。如果存在不適當的水泥混凝土配合比，或是存在較為劣質的水泥，都會形成離析而引起泌水，從而增加了表面的含水量。在水分蒸發的過程中，不斷形成毛細管凹液面，從而形成張力。這種張力會在水泥混凝土完全硬化前，將表面撐起，形成一定程度的裂縫。這就是由于失水干縮引起的表面裂縫，而碳化反應引起的收縮，在水灰比例較大的情況下，會形成較為明顯表面裂縫。

（2）貫穿裂縫

貫穿裂縫的表現形式主要有三種，即橫向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫。而形成貫穿裂縫的原因是多樣的，主要表現為以下幾種。第一，如果在水泥混凝土凝結硬化過程中，沒有進行合理養護，會限制收縮。水泥混凝土板塊內部產生的收縮應力會產生貫穿裂縫。工作人員一般會采用切縫的方式，對路面進行切塊，在一定程度上避免干縮以及溫縮裂縫的形成。如果沒有及時切縫，也會形成貫穿裂縫；第二，路基均勻與否會影響路基支撐力，如果沒有足夠的路基強度或是基層的穩定性較差，都會形成貫穿裂縫；第三，水泥混凝土沒有充足的強度，或是內部骨料發生堿集料的反應，這都是貫穿裂縫產生的原因。

（3）板角裂縫

水泥混凝土路面板比較薄弱的部位是板角，在施工過程中，很難保證具有密實的板角，主要是因為側模具有一定的模壁效應。因此板角具有較小的強度，會影響相鄰板角的傳力，從而存在較差的傳荷能力。當車輪載荷對板角作用時，會比較容易產生板角斷裂。

2、路表損壞

（1）填縫料失效及接縫板碎裂。

在各項因素作用下，填縫料容易有老化、脆裂以及變形的情況出現，從而影響其使用性能。如果填縫料失效，會使接縫產生一定的空隙，給了泥沙、石屑等雜物鉆入的機會，最后導致板邊脹裂。

（2）板面起皮、剝落

板面起皮主要是因施工中水灰比過大或因施工時表面砂漿有灑水提漿現象所致；剝落與水泥混凝土強度不足、縫內進入雜物有關。

（3）松散

砂石含泥量過大，水泥質量差或用量少，水泥混凝土強度不足，導致水泥混

凝土路面大面積松散的主要原因。

3、板塊損壞

（1）脫空

因填縫料失效或貫穿裂縫等原因造成雨水透過路面，侵入基層和路基。路基及基層耐水性差，在水的作用下軟化，強度下降，導致支承力不均勻，在行車載荷的影響下導致路面板與基礎部分脫空。

（2）傳力桿失效

板塊中傳力桿失效而導致傳遞荷載的能力減弱或消失，引起接縫一側板上產生裂縫或碎裂。

（3）錯臺

因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的變化，在接縫或裂縫處的路面形成臺階。

三、水泥混凝土路面修補材料的選定原則

1、嵌縫料的選擇原則

嵌縫料只有達到以下的技術性能，才能歸于理想類的材料。一是，水泥的粘性力要好，當水泥混凝土處于伸縮狀態時，填縫料緊緊粘著板縫壁，避免被拉脫。二是，拉伸率要較高，水泥混凝土板被拉伸時，填縫料也要隨之拉伸，避免被拉斷。三是，存在較好的耐熱以及抗嵌入性能。四是，存在較好的低溫塑造性能。五是，屬于方便施工的材料，且價格適中。

2、路面及板塊修補材料的選擇原則

路面及板塊修補材料只有滿足以下幾項要求，才能屬于理想材料。第一，凝結時間適當；第二，工作性能良好；第三，存在適當的硬化速度以及較高的早期強度；第四，舊混凝土與該材料混合時，需要具有較好的結合強度；第五，舊混凝土與該材料要具有良好的相容性；第六，存在較好的防水抗滲性以及較低的收縮性能。

3、修補材料和基質混凝土的相容性

基質混凝土與舊混凝土的相容性能在很大程度上會決定路面修補材料是否有效。主要通過以下幾個方面表現二者的相容性。即收縮應變、蠕變系數、熱膨脹系數、彈性模量、泊松比、抗張強度、疲勞性能、粘結力、孔隙率和電阻率、化學活性等。

修補材料為了避免在修補層中出現不必要的張力，必須是一種低收縮材料；環境的不同，會影響修補材料的蠕變性能，要保證修補材料能夠很好的與基質混凝土進行結合，且承受的應力是最低范圍；與基質混凝土相比，修補材料需要具有優異的抗張強度。在實際施工中，修補材料產生張應力的過程是比較簡單的，因此對比之下，要選取抗張力較強的修補材料；修補材料的化學性能要偏于穩定，且具有優良的護筋性，在與水泥混凝土結合時，要保證修補材料無法與混凝土中的骨料發生堿集料反應。

四、水泥混凝土路面修補材料

1、裂縫修補材料

按照材料的功能劃分，可以將裂縫修補材料劃分為高模量補強材料和低模量密封材料。前者在固化的過程中，其強度和剛度較高，后者的柔性比較大。如果需要提高強度，可以采用高模量補強材料，如果裂縫屬于“活縫”，則可以采用低模量密封材料。所謂的高模量補強材料包括環氧樹脂類、酚醛和改性酚醛樹脂類膠粘劑；低模量封閉材料有聚氨脂類、烯類、橡膠類、瀝青類膠粘劑等。

2、嵌縫料

路面的耐久性以及其他性能在很大程度上受到嵌縫料的影響，如果選用失敗的嵌縫料，會發生板角斷裂、脫空、板塊活動、錯臺等路面損壞的情況。我國在建設水泥混凝土路面的過程中，沒有充分重視嵌縫料，很多情況下選用的瀝青混合物的性能較差，比較少會使用聚氯乙烯焦泥。傳統的瀝青混合物很難與水泥混凝土板壁結合，容易發生水泥混凝土脫開現象，存在較差的溫度穩定性。聚氯乙烯焦泥主要是以煤焦泥為主，配置成分包括聚氯乙烯樹脂、增塑劑、穩定劑、填充料等，和傳統的瀝青混合物相比，其性能有所提高，但是達到嵌縫料的基本要求還是具有一定難度。

聚氨酯焦油類嵌縫料屬于雙組分材料，甲組份以多異氰酸酯和多羥基化合物反應制得聚氨基甲酸酯，乙組份主要由煤焦油及填充料組成，能常溫施工，固化后形成橡膠彈性體，耐磨，耐油，耐腐蝕及耐熱。

3、路面及板塊修補材料

路面與板塊間的修補如果采用普通水泥混凝土，會存在較低強度的結合力，發展強度的時間也較為緩慢，這在一定程度上影響路面的正式使用。因此交通要道的修補是不采用普通的水泥混凝土，主要采用國內外新研制開發的快速修補材料。如快硬硅酸鹽水泥混凝土、硫鋁酸鹽超早強水泥及氟鋁酸鹽快凝快硬水泥、高鋁水泥、高鋁水泥與普通水泥的混用、磷酸鎂水泥混凝土、硅灰水泥混凝土、偏高嶺水泥混凝土、聚合物改性砂漿及混凝土等。

五、結語

修補材料主要是保證新舊水泥混凝土能夠具有良好的相容性，并且能夠在較短時間內完成修補，從而縮短路面交通封閉的時間，在最大程度上達到良好的性價比。因為路面損壞程度及原因較為復雜，因此不能采用普通的混凝土修補材料，要有針對性的采用高效修補材料，具有良好的性能保準。主要是存在較高耐久性、較強相容性、較快修補效率。目前最具推廣價值的路面修補材料是，硅灰水泥混凝土系列和偏高嶺水泥混凝土系列。

參考文獻：

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