水泥混凝土路面微裂加固技術在市政道路的應用

王玉杰 卜鑫德

中國市政工程中南設計研究總院有限公司 湖北 武漢 430010

1 水泥混凝土路面裂縫分類

1.1 結構裂縫

在方向上，結構裂縫可以是垂直的或水平的，但通常位于道路基礎或基礎強度相對較低的區域。裂縫穿過混凝土斷面上、下貫通，寬度一般較大，結構裂縫通常在工程項目竣工并且投入使用后，經過外界因素的長期干擾導致部分混凝土路面發生坍塌和變形。

1.2 沉降裂縫

沉降裂縫通常發生在道路處理不當的區域，由于硬基底或車輛的長期荷載以及平臺重量引起的不均勻沉降，當基底裂縫擴散至路面時，會產生表層裂紋或不均勻沉陷，許多工程實踐的經驗表明，沉降裂縫多出現于橋涵與路基銜接處、半填半挖路基及軟弱地基位置處，仍需要進一步改進。

1.3 溫度裂縫

在方向上，溫度裂縫通常是橫向的或者平行的，沿著混凝土路面的橫截面產生，溫度裂縫通常發生在混凝土截面相對較小的地方。例如，混凝土局部截面的裂縫發生在混凝土局部振動強度低、混凝土強度低的其他地方，導致混凝土強度低于設計要求，溫度裂紋通常規則且完整，分布相對均勻，通常在水泥工程最終交付之際會出現相關問題。

1.4 荷載裂縫

在水泥混凝土路面施工未完全結束的期間內，其強度還未完全形成。過早開放交通或正式通車運營期間嚴重超速超載，使得實際荷載大大超過了混凝土本身的極限應力應變，造成其內部結構嚴重損傷并很快發展成貫穿裂縫，甚至路面斷板。水泥混凝土路面投入生產后，在車輛長期運行的作用下，基礎水泥混凝土路面產生拉伸應力，當應力超過基材的抗拉強度時，底部會產生局部裂紋，在重復荷載的作用下基層裂紋逐漸延伸至路面表面，導致水泥混凝土出現裂縫。

2 水泥混凝土路面出現微裂縫的原因

2.1 水泥混凝土路面板底微裂縫的產生原因

水泥混凝土路面的鋪設方式主要是將水泥直接澆灌到路面基層中，但由于表面和基層系數不同，水泥混凝土逐漸凝固，收縮后會發生嚴重變形；此外，會因溫度、濕度等因素的變化而發生變化，表面和基層之間的變化程度和速度也不同，整個過渡層和原始薄弱層會出現裂縫，導致路面和基層出現裂縫，以致道路不平，最終會在一系列因素的影響下導致工程的表面上出現裂縫[1]。

2.2 水泥混凝土路面板中微裂縫的產生原因

在承重環境中，由于建筑材料的結構變化，水泥混凝路面會產生細微的裂縫，一旦裂縫向外擴散，整個道路就會發生變形甚至斷裂，由于混凝土是由集料顆粒以及水泥漿基體組成的，這就導致水泥本身就包含水、裂縫以及孔隙，因此其長期在外力作用下很容易出現變形，這對混凝土過渡層結構造成的損壞可能導致路面與底層分離，一旦路面繼續膨脹收縮，板底微裂紋不斷增加和膨脹，會降低路面承載能力。道路上行駛的車輛也有相關影響，從而導致道路承載能力受到車輛重量和速度的影響。長久以來，路面不可避免地會出現相關質量問題。一般來說，道路越平坦，車輛移動越快，車輛重量越重，對水泥混凝土路面的影響越大，也會進一步危及交通安全。水泥混凝土板和地板出現裂縫可能導致應力區破壞，這就需要將中性板和軸向板移向道路頂部，增加壓縮區。擴大板上微裂紋的范圍；不均勻的水泥混凝土內部結構可能導致板中部和底部的裂紋進一步擴大，兩個裂縫之間可能會發生貫通，進一步使得路面發生斷裂。

3 水泥混凝土路面微裂式破碎再生加固技術

目前，中國舊水泥路面主要有兩種裂縫維護施工方法，即破碎法和裂縫穩定法，這兩種方法都旨在降低水泥路面產生裂縫的可能性，兩者都有優缺點：碎石化法是在混凝土路面上方增加鋪設一層瀝青，但這種方法大大降低了混凝土表面強度，在長期使用期間，可能會出現下陷、開裂等質量問題；穩定方法對混凝土襯里的強度沒有影響，但不能完全消除底層的空隙，并且路面寬度越大，越容易產生變形問題。水泥混凝土路面微裂縫加固技術結合了兩種施工技術的優點——在加固路面結構和裂縫路面后，對路面寬度進行相關處理，以達到微裂縫水泥路面“無損開裂、穩定、粗糙”的效果[2]。

3.1 水泥混凝土路面微裂式破碎

修復水泥混凝土表面微裂縫的技術是微裂縫加固技術的基礎，使用該技術必須使用專用的微裂縫破碎設備來破碎舊水泥結構。在此操作后，水泥混凝土內部出現小裂縫，損壞越嚴重，微裂紋加固技術的優勢越大，需要注意的是：舊水泥混凝土未受到破壞的標準是“傾斜裂紋、未斷裂裂紋、良好粘附性”。

3.2 水泥混凝土路面微裂后檢測與注漿加固

水泥混凝土破壞后，應檢查每一塊破損的區域。如果寬度不足，應組裝所有板塊直到符合要求，然后將其集中在微裂縫上。如果面板彎曲較大，則使用雷達檢測裂縫后水泥混凝土的截面，為了檢測和分析材料容量不足的原因，平臺的承載能力不足或結構層空置，則使用聚合物水泥進行加固，并使用專用水泥設備將聚合物材料直接注入微裂紋中，排出其中的空氣和水，使其完全占據整個空間。

4 微裂加固技術的施工工藝

4.1 微裂式破碎，針對舊路面運用微裂式擊打

首先，應仔細研究現場實際情況，仔細檢查舊水泥路面斷裂的具體情況，如路面開裂程度、道路裂縫寬度等，此類相關問題的具體處理，需要根據現場的具體勘察情況選擇相應的施工方法。就水泥路面破碎施工的能量來講，選用66KG充滿能量的破碎再生設備來擊打破碎以前的路面，各塊板都必須要擊打5次，還要對板上的所有點位擊打1次，每個點之間的距離在15～20cm之間。微裂紋的破壞順序如下：對于水泥板，先打兩邊，然后打中間。每個板塊的錘擊次數必須通過破碎技術控制。基層的打擊次數通常包括實際垂體的下降高度和每個點的打擊次數。通常，槽深應小于3cm，凹槽的深度必須要小于3cm，寬度在0.01～0.04cm2之間板角的，都必須要距離接縫在10～20cm之間。如果溝槽深度和裂縫寬度不符合相應要求，須與道路裂縫的寬度相結合——通常，裂紋寬度不應超過1mm[3]。

4.2 運用微裂加固施工技術檢測加固路面的效果

如果道路輕微開裂，應徹底清理整個道路上的垃圾，然后讓車輛在輕微開裂的道路上自然行駛3～5d。輕微開裂路面在相對穩定的條件下滾動后，使用探測器對路面曲率進行科學測量。如果彎沉值不符合標準，則應使用測地雷達科學檢測板材結構損壞的特征，確定需要滲碳加固的板材部分。用破碎機破碎原始水泥路面，在道路上留下裂縫后打開運動，以自然穩定的方式滾動，準確測量和記錄每次沖擊。通過比較先前的壓縮值，可以確認兩個累積值是否發生了變化。如果第一次和第二次傾析之間的差異不超過5mm，這意味著路面維修工作可以停止，因為其符合相關施工參數[4]。

4.3 注漿加固

檢測微裂紋板的彎沉值，并使用測量的彎曲值精確確定是否需要路面加固。檢查后，如果板塊的彎沉值不小于37.3（0.01mm），則需要增強混凝土結構，路面加固通常使用低聚物混合物進行。具體技術流程如下：步驟1：施工準備；步驟2：放置孔；步驟3：練習；步驟4：清潔孔；步驟5：關閉孔；步驟6：斷開管道；步驟7：碳排放；步驟8：生產纖維素；步驟9：培訓；步驟10：審核，步驟11：批準道路應在固結前進行固結試驗，確定各種技術參數，如固結壓力和懸架黏度等[5]。

4.4 對彎沉路面注漿加固的效果作出評價

在4～6h內完成路面固結后，客觀公正地評估路面固結效果。如果試驗后的加固效果不符合相關標準的要求，則應進行額外的加固。

4.5 補強路面接縫部位

針對已加固的舊路面，路面接縫處就需要使用高強纖維布實現銜接，必須要對接縫位置進行補強，才可以使路面有更高的抗剪強度，加固層有更高的抗拉強度。

5 市政道路工程水泥混凝土路面微裂加固技術的應用策略

5.1 施工準備

施工前的準備工作是市政道路施工的第一步，也是水泥混凝土表面微裂縫加固的重要一步，對于后續施工環節是否能夠順利推進，呈現出的效果與預期之間的差異性是否能夠維系在最小的范圍之內有著較大的關系，因此市政道路修復單位應當對準備環節的優化重視起來，積極落實相應措施，確保有效保護后續施工工程：首先，材料的選擇。在選擇水泥混凝土路面微裂縫加固材料時，相關人員應根據路面原材料的類型，確保修復材料與原材料一致，有效保證施工質量。其次，在制定施工計劃時，新時代的交通需求大幅增加，水泥混凝土路面微裂縫加固任務也有所上升，在這種情況下，為了確保市政道路工程水泥混凝土路面施工各階段的正確實施和高質量結果，施工方有必要確保施工計劃的合理性和科學性。須從客觀現實出發，對實際路面上存在的問題進行全面分析，將其與改造計劃進行比較，糾正出現的不合理的問題，并在施工準備過程中進行改善，確保施工計劃設計的可靠性，加固路面上的微裂縫，盡量保證更合格的施工結果。

5.2 嚴格地開展微裂加固效果和質量檢驗檢測

市政道路工程竣工后，施工方相關負責人員有必要嚴格檢查和控制路面微裂縫加固的質量。全面檢查水泥混凝土路面微裂縫施工項目，深入挖掘施工過程中微裂縫加固過程出現的問題，對其進行檢查后，如果發現不符合相關標準，則需要對其單獨列出，以供后續糾正。市政道路水泥混凝土微裂縫加固工程完成后，應首先對路面進行清潔，而后再開展持續一周的碾壓施工，這是為了確保水泥混凝土路面可以達到相對穩定和耐用的狀態。水泥混凝土路面穩定后，市道路建設局應檢查水泥混凝土路面的變形，主要目的是借助測地雷達等特殊檢測設備檢測微裂紋板，以及各種密封操作后的工程變化，如果沉積物密封變化大于或等于6mm，這意味著施工項目的質量符合標準，水泥混凝土路面的微裂縫加固工作已經完成。

5.3 優化水泥混凝土路面微裂式破碎再生工藝

水泥混凝土路面微裂加固技術實施前需要先對微裂路面進行壓縮，為路面微裂施工奠定基礎，在此基礎上，施工單位應采用水泥混凝土路面微裂縫再生技術，進一步優化施工流程，完善施工程序。為了建立一個科學合理的水泥混凝土路面微裂縫加固施工施工體系，改進各級施工程序和施工項目：首先，道路工程組織須首先在水泥混凝土路面上對產生的微裂縫進行破碎，保證使水泥混凝土的微裂紋暴露完全，再根據視覺細裂縫的深度和寬度，科學計算和確定所需的能量。其次，調整相關機械設備，以滿足水泥混凝土路面微裂縫施工的需要，并用機械設備夯擊水泥混凝土板。此外，在夯擊水泥混凝土微裂縫板時，需按照標準夯擊順序，按照從兩側到中間順序，達到夯擊的效果。此外，在進行夯擊時，施工方應密切監控夯擊的頻率、強度和時間，確保工作后微裂紋破壞和修復工作的效率和質量。

6 結束語

總之，在中國社會經濟快速發展的背景下，道路相關施工項目的數量不僅在不斷增加，其規模也在持續增加，水泥混凝土路面是道路建設的重要組成部分，起著關鍵作用，在這方面，相關施工單位就需要及時采用先進的施工技術。比如：微裂縫施工技術，不會影響正常交通，也不需要大量投資，正因為這些特點，其被廣泛應用于我國目前的道路機械施工中，并得到許多施工單位的認可，這也會是提高道路建設質量和促進我國運輸業可持續發展的重要因素。