水泥砼路面裂縫防治措施研究

黃全儒

[摘要]作為多種混合料鋪筑的路基頂層，路面在公路結構中屬于荷載傳遞部位，其質量的優劣直接決定著整個公路的施工質量。近年來，隨著交通量的不斷增加，早期修建的公路工程逐漸出現各種病害問題，如水泥砼路面中裂縫現象最為嚴重。裂縫是混凝土硬化環節，因混凝土脫水將產生收縮現象，或因溫差過大等因素，導致不均勻脹縮現象，進而形成裂縫。裂縫的長期存在，不僅會引起行車跳動，甚至會阻礙交通運行。為更好地解決水泥砼路面裂縫問題，必須先了解其產生的原因，只有這樣才能保證采取的措施科學有效。

[關鍵詞]水泥砼路面；裂縫防治措施；原因

文章編號：2095-4085（2017）01-0083-02

伴隨改革開放的不斷深入，我國進一步加大了對公路建設投資的力度，推動了公路建設事業的快速發展。伴隨一條條公路的建成及運行，水泥砼路面病害問題也成為了人們普遍關注的焦點。裂縫、沉降、錯臺、麻面等都是現階段水泥砼路面常見的病害類型。其中裂縫是混凝土結構最為常見的病害，貫穿裂縫、深層裂縫不僅會對路面結構整體性造成嚴重破壞，還能夠導致混凝土受力條件產生較大程度的改變，進而對整個道路的質量、行車的安全性產生極大的危害。為此，必須做好水泥砼路面裂縫防治工作。

1.工程案例

某公路改造項目總長度為215.25km，屬于雙向四車道，于2011年投入使用。其路基寬度分別為21.5m，24.5m，為水泥混凝土路面，設計中其下行線為30cm路面面層、20cm貧混凝土基層厚度；上行線為28cm路面面層厚度，22cm貧混凝土基層厚度。5MPa為其面層混凝土設計彎拉強度，3MPa為基層彎拉強度，15MPa為抗壓強度，具體如圖1所示，運行至今，路面已經出現了大量裂縫問題。

2.水泥砼路面裂縫產生的原因

2.1超載、偏載

通過調查該工程縱向裂縫位置得出，右幅行車道縱向裂縫遠遠多于左幅，且右幅超載問題也嚴重于左幅。因縱向裂縫產生位置具有極強規律性，大多數產生于路肩和行車道縱向接縫距離1m左右位置。目前，根據《水泥混凝土路面設計規范》規定，可選取100kN標準軸載作用次數進行各類車輛軸載作用次數換算，以此進行標準軸載損耗路面結構的分析，并對其整體損耗進行計算，具體如下式所示。

由此可見，加大車輛荷載，可根據16次方增加換算標準軸作用次數。如出現超載現象，尤其是在標準軸載以上時，水泥砼路面將被軸重嚴重損壞。據相關數據顯示，當車輛超載30%時，標準軸次NS即為滿載時的11.58倍，車輛超載60%時；標準軸次Ns即為滿載時的66.27倍；并依次遞增。因此，于水泥砼路面早期損壞而言，超載的損壞性極大。

一般都會將路拱橫坡設置到路面上，這樣才利于路表排水。車輛行駛于一定橫坡路面時，因車輛重心移位，導致左右兩側輪胎受力不均，因本工程縱向裂縫大多產生于右側，可看出其右側比左側承受力大。基于靜力學原理，車輛靜止不運行時，與左側輪胎相比，右側輪胎對路面具有更大應力，一般可多出15%左右，并有一個橫向外側應力作用于面板，假設50t為車輛重量，那么1.7t即為其應力，則0.034g為其外應力。于平面不設超高曲線、緩和曲線等來說，右側輪胎則為車輛離心作用的集中位置，出現嚴重偏載現象，進而導致順著橫坡低側水泥混凝土路面極易產生縱向裂縫。

2.2路基變形及差異沉降

作為脆性材料，針對板底支承不均勻現象混凝土材料極為敏感。混凝土面板因路基變形、差異沉降極易出現脫空現象，進而路面結構支承消失，導致彎剪應力增大，且大于混凝土面板強度，致使開裂問題產生。也可能是因為彎拉應力過大，車輛重壓集中到某個時間段內，在大量超荷載持續碾壓下，導致斷裂問題出現。當脫空現象出現于水泥砼板邊且路面存有極為嚴重的重載超載現象時，路面使用壽命將大大縮短。而通過工程實際情況調查發現，引起差異沉降的主要原因為換填方案不當。與總裂縫長度相比，本工程舊混凝土路面換填路段縱向裂縫產生的長度為63%左右，其主要原因在于換填材料、壓實工藝不一致。在換填作業時，同幅車道、施工時間都不同的情況，一定為出現相應的沉降差。除此之外，壓實換填材料時，路基邊部位置壓實施工中因側向限制不充足，導致材料換填時滑向一側。

3.水泥砼路面裂縫防治措施

3.1材料選擇

按照材料功能，可將裂縫修補材料分為兩大類，如補強材料與密封材料。由于強度問題路面產生貫穿裂縫的情況，可選取補強材料進行修補，一般為改性環氧樹脂類材料、乳化環氧樹脂乳液等；由于干縮、溫縮等問題路面表面出現裂縫，但結構強度與設計要求相符的情況下，可選取密封材料進行修補，通常為橡膠瀝青、灌漿材料等。

3.2施工工藝

第一，路面表面裂縫寬度在0.5mm以上，且屬于非擴展性時，可選用壓注灌漿法進行施工，如噴嘴灌入法、注射器注射法等。

第二，路面表面裂縫寬度在0.5mm～3mm之間，且屬于非擴展性時，可選用直接灌漿法。

先清理干凈縫內的雜物，如泥土等，并將縫口用鋼絲刷進行刷洗，保證縫內清潔。隨后將0.3mm厚的聚氨酯底膠層鋪設到縫中與路面上，一般可使用0.15kg/m²底膠，選取涂刷法鋪筑底膠。然后向縫內注入灌漿材料，固化后強度滿足設計要求，即可通車。

第三，路面表面裂縫寬度在3mm以下，但裂縫位置屬于未剝落的輕微裂縫，可選取擴縫灌漿法施工。沿著裂縫方向通過擴縫機進行溝槽設置，其寬度為1cm～2cm，且按照裂縫具體深度進行溝槽深度的確定，一般需控制在75%板厚以內。如施工中存有碎屑等雜物，需選取清縫機進行清理，并將干凈的石屑（0.3cm～0.6cm粒徑）填入溝槽內。隨后選取配比合理的的材料通過灌縫機向擴縫內灌人。

3.3斜向植筋法

如面板只有1條裂縫及縱縫沉降不顯著時，可選取植筋補強灌縫封水法進行施工。要求先對其脫空現象進行確定，如存有脫空問題需先做好灌漿施工，再進行施工，具體施工流程如下。

（1）鉆孔。在與板邊相距60cm左右時，進行斜孔鉆孔施工，孔徑必須控制在20mm以上。鉆孔可選取30°量角器輔助施工，確保在-2°到+2°之間控制孔角偏差，33cm為鉆孔間距。按照板厚進行鉆孔深度的確定，要求不得將面板穿透，保證在15cm以上控制鋼筋水平投影長度。一般可在裂縫兩側交叉位置開孔，鉆孔方向需垂直于鉆孔位置的裂縫，并選取鋼尺進行各個孔位的測量定位。

（2）清孔。大量粉塵在鉆孔時產生，應做好排塵工作。不僅要及時清理干凈孔口粉塵，還需選取空壓機將孔內的粉塵清理干凈。施工中應避免孑L內有水滲入。如無法徹底清理干凈孔內的粉塵，將對鋼筋和混凝土之間的粘結性能造成極大影響。

（3）植筋。一般選取粘度較低的改性環氧樹脂膠作為路面植筋施工材料，且選取φ25螺紋鋼筋用于植筋施工鋼筋。孔內粉塵清理干凈后，需先將膠液倒入孔內，所需量應達到孔深1.5m左右，隨后在孔內放入φ25螺紋鋼筋，保證鋼筋下半部分被膠液浸末。鋼筋頂部放入位置與孔口相距60mm時，則表明鋼筋植入深度達到設計要求。此時膠液若無法溢出孔口，需再次將膠液灌入，此次深度應滿足與孔口相距30mm位置。如膠液溢出，需及時將多余膠液清理干凈。隨后通過膠液與細砂攪拌進行回填、平整施工，保證孔口環氧樹脂顏色類似于附近混凝土顏色。

4.結語

綜上所述，隨著社會的不斷進步，我國快速提升的科學技術水平使公路建設得到了突飛猛進的發展。在公路工程中，路面裂縫防治施工作為重要的一項內容，其施工水平的高低直接影響到整個公路工程的質量好壞，因此施工單位必須全面了解裂縫產生的原因，并對施工規范嚴格執行，對施工原則認真遵守，只有這樣才能確保采取的防治措施科學有效，才能進一步提升公路路面施工質量，延長公路使用壽命，確保行車安全。