淺析公路水泥混凝土路面病害問題及施工預防

柳衛紅

（岳陽市一零七國道養護中心新市養護所，湖南 岳陽 414000）

水泥混凝土路面，是以水泥混凝土為主要材料做面層的路面，包括素混凝土路面、鋼筋混凝土路面、預應力混凝土路面等類型。該類工程的優點是剛度大、穩定性強、使用壽命長，但施工接縫多、水泥用量大、養護修復困難，施工期間必須加強質量管理。文章以下結合實踐，探討了常見病害和防治措施。

1 公路水泥混凝土路面常見的病害類型

水泥混凝土路面施工的工藝流程如圖1所示。

圖1 水泥混凝土路面施工工藝流程圖

1.1 混凝土板損壞

第一，縱向裂縫。多出現在以下部位：高填方路段、半填半挖路段、軟土地基路段，主要是路基施工期間，橫向不均勻沉降引起的。在部分高速公路中，先填筑超車道、主車道的一半路基，保持交通貫通后再施工另一半路基，容易產生縱向裂縫。此外，攤鋪作業使用大型設備，由于前進速度快、振搗不充分，也會形成縱向裂縫。

第二，橫向裂縫。多出現在以下部位：填挖交界斷面、新老路基連接處、土基密實度不一致區段、橋涵臺背處、軟土地基段以及濕陷性黃土地基段。橫向裂縫的出現，多是施工技術引起的，例如水泥混凝土澆筑時的溫差大，產生翹曲應力；使用振搗棒時操作不當，下層骨料發生離析，上層漿體易發生斷裂；養護工作不到位，因強度降低出現裂縫等[1]。

第三，掉角。混凝土板下沖刷掏空，由于板角應力集中而掉角。原因主要是施工填料質量不達標，脹縫縮縫設置不合理；或基層細料過多，在荷載作用下產生真空吸力，板角處出現唧泥；或板角處振搗時間長，導致骨料下沉、強度降低。

第四，孔洞。水泥混凝土路面出現破損，原因主要是施工質量差，或者混凝土材料中含有樹葉、紙張、泥塊等雜質。

第五，脫皮。路面出現露骨麻面，原因在于車輛行駛中，受到石子、金屬硬輪的摩擦；或施工使用緩凝劑時，級配不合理、指標不穩定，面層強度降低；或混凝土板的厚度小，表面水灰比不均勻，影響水泥的穩定性。

1.2 接縫損壞

第一，接縫擠碎。在接近接縫、距裂縫50 cm范圍內，混凝土板出現碎塊或通縫。一方面，接縫處兩端的混凝土強度不同，在傳力桿作用下，會導致混凝土板破碎，常見于構造物的接頭部位。另一方面，因振搗不密實，會降低混凝土強度。在軟弱地基和唧泥部位，混凝土板會沿著接縫邊緣脫落，繼而出現碎裂。

第二，板底脫空。混凝土板下方的基層細料，從縫隙或邊緣唧出，板底和基層頂面出現脫空現象。分析發生原因，主要是排水系統設計不當，導致路基和路面浸泡在水中；或基層材料性能不達標，壓實不均勻等。

第三，拱起。路面在長期使用過程中，受到熱脹冷縮的影響，板縫逐漸加大，混凝土板的伸脹壓力，超過混凝土板和基層的摩擦力，但低于混凝土的抗壓強度，此時就會向上拱起，常出現在施工完成后的5～10年[2]。

第四，錯臺。主要是基層不均勻沉降引起的，常見于填料土質不均勻、碾壓不密實、地下水位高的路段；或者脹縫下部、上部的縫隙沒有對齊，縫旁兩板在伸脹擠壓過程中，就會上下錯動。

2 水泥混凝土路面病害的形成原因

2.1 設計因素

公路工程設計時，要考慮到環境、氣候、交通量、路面荷載、路基深度等要素，針對軟弱地基還要特殊處理。實際設計工作中，受限于資金、技術等條件，地質勘察工作不全面，導致基層、面層設計厚度較小，防護工程設計不當。此外，混凝土配合比設計不合理，使用的集料性能較差，不滿足連續級配要求，難以形成高密度的骨架結構，形成路面病害隱患。

2.2 施工因素

在施工上，路面病害的形成原因包括：（1）原材料選擇。以水泥為例，應該使用強度高、收縮性小、抗水性好的水泥類型。一些拌合站為了降低生產成本，可能將不同生產廠家的水泥混合使用，降低了水泥的熱脹穩定性。（2）水泥混凝土覆蓋厚度較小，會造成路面承載力不均勻，一旦遇到超載車輛，就會破壞路面結構。（3）工藝技術不當，使用的機械設備落后，影響水泥混凝土的物理力學性能，出現受力斷裂現象。

2.3 氣候因素

相關研究顯示，水泥混凝土路面發生病害，和氣候溫度變化有關。夏季施工時，外界環境溫度高，此時混凝土內部的應力不平衡，導致路面容易出現裂縫。此外，溫差過大或氣候干燥，混凝土路面容易出現干縮裂縫。

2.4 水文因素

水泥混凝土路面在使用中，水文因素的影響明顯。例如，車輛超載產生的荷載超限，會導致自由水產生動水壓力，沖刷基層細集料，長時間后形成細料漿，最終面層出現裂縫、唧泥現象。隨著使用壽命延長，路面橫縫的填縫料破損脫落，地表水深入基層，就會造成基層軟化，為病害形成創造了條件。

3 針對水泥混凝土路面病害的施工預防措施

3.1 合理選擇材料

水泥混凝土路面施工中，水泥的質量直接影響整個路面質量，選擇水泥材料時，應該注意以下兩點：（1）盡量選擇收縮量小、發熱量小的普通硅酸鹽水泥，通過檢測，保證水泥強度、安定性等指標滿足設計要求。（2）不同生產廠家、不同等級、不同規格的水泥，不能混合使用，入庫前核實袋裝水泥的重量。選擇砂石材料時，注意以下兩點：（1）碎石要潔凈堅硬，滿足規定級配要求，將最大粒徑控制在40 mm以內；（2）中粗砂含泥量控制在3%以內，不能使用混合砂。選用拌合水時，不能使用污水、廢水、酸性水、堿性水，一般選擇飲用水或自來水。

3.2 加強工藝控制

在施工工藝方面，控制措施如下：（1）精確測量放樣，保證基層平整度，能滿足強度、水穩性要求；（2）支設模板時，優先選用鋼模板，保證邊線順直無扭曲，相鄰模板緊密連接；（3）傳力桿的設置，主要包括拉桿、傳力桿、脹縫板、套帽、滑移端，復核精度滿足規范要求；（4）混凝土澆筑完成后，及時修整表面，指壓不會留下痕跡即可保養，避免水分蒸發造成干縮裂縫。在養護上，常采用保濕法，降低混凝土內部溫差，避免出現斷裂；養護時間一般為28 d，開放交通前使用瀝青瑪蒂脂進行填縫，保證填縫密實飽滿。

3.3 科學設置接縫

第一，縱縫設置。路面寬度超過4.5 m時，必須設置縱縫，配合使用拉桿，能避免兩側路拱滑移形成錯臺。拉桿的長度一般控制在50～70 cm，間距按照80～100 cm控制，使用直徑為14～16 cm的螺紋鋼筋。

第二，脹縫設置。結合以往工程實踐，應盡量減少脹縫數量，避免低溫季節施工。依據《水泥混凝土路面設計規范》，鋼筋混凝土搭板兩端，要分別設置脹縫；路面和橋梁、涵洞等結構物連接部位要設置脹縫；板厚變化、縱坡變化大、小半徑曲線段，均要設置脹縫。具體操作上，脹縫和縱縫保持垂直，脹縫處混凝土板要完全斷開，寬度控制在2 cm左右；脹縫內不能出現連漿、雜質，填縫時上部使用瀝青材料，下部使用嵌縫板，保持清潔干燥。

3.4 及時處理病害

水泥混凝土路面使用期間，應定期開展監測工作，觀察位移、沉降變化，一旦位移或沉降超限，就要采用相應的加固處理措施。以裂縫為例，常見修補方法有灌漿法、植筋法，兩種方法示意圖分別如圖2、圖3所示。需要局部修補時，技術要點如下：（1）在混凝土板上，鑿出深度為5～7 cm矩形槽，使用水泥砂漿涂抹槽壁，然后利用混凝土進行填補；（2）對于損害較嚴重的情況，應該將凹槽貫穿整個混凝土板，并在邊緣打洞，深度控制在10 cm，直徑控制在4 cm，間距控制在30～40 cm。向洞內插入鋼筋，然后澆筑快凝砂漿，待砂漿硬結，向槽壁涂抹水泥漿。

圖2 灌漿法處理裂縫的示意圖

圖3 路面板植筋法處理裂縫的示意圖/mm

4 結語

綜上所述，水泥混凝土路面在公路工程中比較常見，病害類型可分為混凝土板損壞、接縫損壞兩個方面。分析病害形成原因，主要受到設計、施工、氣候、水文等因素的影響。施工期間，應該合理選擇材料，加強工藝控制，科學設置接縫，及時處理病害，以此提高施工質量，延長公路的使用壽命。