论文部分内容阅读
摘要：水泥混凝土路面具有强度高，稳定性好、耐久性好、使用寿命长等特点，要保证水泥混凝土路面具有良好的使用性能，不仅要精心设计，还要精心施工。然而水泥路面的迅速增长，水泥路面的许多病害也逐渐体现出来。文章通过多年来的工作经验，总结了水泥路面不同病害的成因，并提出了相应的措施，与同行共同探讨。
关键词：水泥混凝土 路面病害 处治方法
1 水泥路面常见病害的成因
水泥路面破损的原因，主要是由于混凝土板、基层、路基的缺陷引起的。这些缺陷除了设计因素及施工质量的原因之外，一般是在行车和各种自然因素作用下形成的，而水和超重荷载是主要因素。
（1）水是形成病害的主要原因
前几年水泥路面的横缝均是采用沥青灌缝，纵缝为施工缝不灌缝，路肩盲沟排水的设施基本没有设置。特别是“先行工程”建设期间对水泥路面性能认识不足，相当一部分排水设施配套不到位。如果养护不及时，经过多年的行车作用，一种是路面板块间相互挤压，原路面横缝接缝的填缝料老化剥落破损。路面的雨水通过裂缝接缝渗入基层，造成基层软化。另一种是低洼地水排不掉，两侧就会产生积水，积水向路基渗透，通过毛细作用逐渐向上，使路基上部土层变湿。在车辆荷载的重复作用下，出现基层承载力不足，地基不均匀下沉。产生唧泥将基层细料冲走导致板端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆，最后出现断板破碎。
（2）车辆超载也是造成水泥路面断板、碎板的主要原因
由于经济的发展，车流量不断增加，特别是市场竞争急烈，运输户只雇经营利益，绝大部分的货车进行改装，加高车厢，加厚大梁等等，严重超载，据路政部门检测统计双轴车辆总重量均在23～24t、三轴车辆总重均在35～45t，荷载大大超过路面设计荷载，造成混凝土板块疲劳，形成水泥板断裂、破碎，大大缩短正常使用年限。
（3）施工控制质量不严，造成水泥路面破损
路基密实度不足造成不均匀沉降，病害大部分布在路基填挖交界，高填方路段和路面与桥涵等构造物交接处，因为路基不均匀下沉造成路面的沉降，在行车的冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致水泥路面破损。路面材料质量控制不佳，配合比达不到要求，拌和不均匀，压实或振岛不实等施工原因，从而降低混凝土路面的强度，在荷载的作用下，混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力从而导致路面破损。
（4）设计方面缺陷造成水泥路面病害的产生
设计时对交通量预测计算不够准确，基层、面层设计厚度偏薄，设计时当量轴载由于按标准车型额定载重进行换算，而近几年来交通量迅速增长，超载超限车辆不断增多，这种设计轴载与实际不符，这样会大大影响水泥路面的寿命。
（5）养护不到位，加剧路面病害的发展
养护灌缝不及时，水泥路面缩缝、胀缝、施工缝，施工时基本上是用沥青灌缝，使用一般2～3年的材料自身老化松脱，如果不及时填缝料更新，雨水渗入，破坏基层和垫层，造成板接缝处的变形和破损。原“先行工程”建设资金投入不够余留排水设施不完整，导致边沟排水不畅积水，由于养护资金不足没能及时进行完善排水系统，也会导致路面提前损坏。混凝土板早期一些病害处理方法不当不及时，如混凝土板断裂、板角断裂、错台等病害处理不及时，只重视处理严重病害而忽视对板裂缝封水处理，使路面水渗入，加剧其他病害的产生。
2 水泥路面病害的预防措施
水泥路面病害的预防，必须增强对水泥混凝土路面技术性能的认识，加强设计、施工、养护三个方面工作，从源头抓好。
（1）设计方面
我国在水泥混凝土路面的设计计算理论中，尽管考虑了温度疲劳应力等因素。但设计的板厚依然较薄，难以承受巨大的冲击破坏动能。在实际应用中，重视应力计算，而对水泥混凝土路面的典型结构的研究和实际观测的较少。因此在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适当提高技术标准和设计厚度，以适应我国公路不断增长的交通量的需要；在软基路段，桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算；其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配；在对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式；待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板；在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。同时，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，根据当地自然条件胀缝尽量做长，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料。
（2）施工方面
合理地选择原材料，严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提，科学，准确地进行混凝土配合比设计，生产稳定、均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键；推广使用机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板质量的有利措施，传力杆、拉杆的规格、位置、间距必须符合设计要求，与接缝侧壁垂直，与路面板和路面中心线平行。嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型，不易振捣密实，致使接缝处的混凝土强度偏低，为此应加强接缝和板角处的振捣；板块成型后，根据当地气温条件及时切割和严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造成强度不足；应尽量断交施工，如有困难非断交施工，现场便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂；当路线纵坡超2%时应及时调整摊铺，一定要顺着上坡方向进行摊铺。以免因塌落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂，拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。
基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝；为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀；也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头或其他构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至超载预压加快地基沉降，在可能的条件下，采用透水性砂砾填筑台背后的路堤，减少开放交通后的填土沉降。
（3）养护管理方面
水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护，对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石及其他硬物，免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生，为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致路面的破坏，对路面裂缝及早期病害，应及时进行修复处理，防止形成进一步的破坏，还必须重视路面排水系统的養护，加大资金投入配套完善修建边沟等排水系统，经常疏通路面排水设施，防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。
公路的养护、管理部门，除了日常的养护工作外，应定时组织进行路况调查，及时制定养护工作计划，确定养护内容，规范养护工作，提高养护队伍素质和机械化的水平，确保公路养护的质量，此外，还应加强路政的管理，严格控制超载车辆的行驶。
3 水泥混凝土路面破损的修复方法
水泥混凝土路面的翻修对修复破损混凝土路面是简单易行的，但需大量击碎旧路面、振实路基、重新铺设基层和面层，工作量大，施工期间交通难以维持，而且以前对部分地段也进行过翻修，效果均不理想。所以理想的修复方案如下：
首先按普通混凝土加铺层计算加铺层厚度：钢纤維混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.55～0.65倍；连续配筋混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.9倍，且厚度还应满足加铺层最小厚度的规定。普通混凝土加铺层厚度h的确定，采用等刚度原则，按分离式加铺层的结合条件，将双层混凝土板换算成等效单层混凝土板计算其荷载应力和温度应力，然后计算旧混凝土板与加铺层底面的应力。当旧混凝土路面的应力和加铺层的应力都满足规范要求时，则加铺层厚度h确定，否则重新计算。假设对该路段进行24h的交通量调查，将汽车轴载换算为标准轴载作用下的次数Ns=125 n/d，设计使用年限为20年，交通量年平均增长率为14%，旧水泥混凝土路面板的弯拉强度fem=4.3MPa，弯拉弹性模量Ee=28×103 MPa，基层顶面当量回弹模量Et=87.83MPa.经计算，普通混凝土加铺层厚度h=17cm，故连续配筋混凝土加铺层厚度ha′=0.9×h= 16cm；钢纤维混凝土加铺层厚度ha=0.6×h=11cm.其次，从钢纤维混凝土的性质和作用功能上分析。钢纤维混凝土是在水泥混凝土中掺入一定数量的低碳钢或钢纤维，是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料，通过两者之间的界面作用成为一体，在受力过程中两种材料各施所长，显著地提高了混凝土各项性能指标。而且钢纤维混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法来铺设、振捣和抹平，不需要特殊的机械，施工简易。综合比较，采用钢纤维混凝土加铺层是最佳方案。
4 结语
公路建设是一项基础建设，是我国经济发展的标志之一，从近几年全国建成通车的高等级公路来看，二条路比一条路要好、这说明：“质量”这个概念已被人们所接受，并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建，不仅离不开一支具有高素质的施工队伍，同样必须有一支高水平、责任心强的监理队伍和具有科学头脑的管理队伍。
参考文献：
[1]公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）[S].
[2]公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）[S].
[3]朱晏云.水泥混凝土路面接缝破坏分析[J].青海交通科技，2006，（02）。
[4]陈向阳，鄢恒珍.水泥混凝土路面接缝破坏的原因与防治措施[J].中外公路，2007，（01）。
关键词：水泥混凝土 路面病害 处治方法
1 水泥路面常见病害的成因
水泥路面破损的原因，主要是由于混凝土板、基层、路基的缺陷引起的。这些缺陷除了设计因素及施工质量的原因之外，一般是在行车和各种自然因素作用下形成的，而水和超重荷载是主要因素。
（1）水是形成病害的主要原因
前几年水泥路面的横缝均是采用沥青灌缝，纵缝为施工缝不灌缝，路肩盲沟排水的设施基本没有设置。特别是“先行工程”建设期间对水泥路面性能认识不足，相当一部分排水设施配套不到位。如果养护不及时，经过多年的行车作用，一种是路面板块间相互挤压，原路面横缝接缝的填缝料老化剥落破损。路面的雨水通过裂缝接缝渗入基层，造成基层软化。另一种是低洼地水排不掉，两侧就会产生积水，积水向路基渗透，通过毛细作用逐渐向上，使路基上部土层变湿。在车辆荷载的重复作用下，出现基层承载力不足，地基不均匀下沉。产生唧泥将基层细料冲走导致板端脱空、路面板块松动、错台、板角冒浆，最后出现断板破碎。
（2）车辆超载也是造成水泥路面断板、碎板的主要原因
由于经济的发展，车流量不断增加，特别是市场竞争急烈，运输户只雇经营利益，绝大部分的货车进行改装，加高车厢，加厚大梁等等，严重超载，据路政部门检测统计双轴车辆总重量均在23～24t、三轴车辆总重均在35～45t，荷载大大超过路面设计荷载，造成混凝土板块疲劳，形成水泥板断裂、破碎，大大缩短正常使用年限。
（3）施工控制质量不严，造成水泥路面破损
路基密实度不足造成不均匀沉降，病害大部分布在路基填挖交界，高填方路段和路面与桥涵等构造物交接处，因为路基不均匀下沉造成路面的沉降，在行车的冲击作用下造成错台渗水、唧泥导致水泥路面破损。路面材料质量控制不佳，配合比达不到要求，拌和不均匀，压实或振岛不实等施工原因，从而降低混凝土路面的强度，在荷载的作用下，混凝土路面无法承受荷载带来的竖向剪切力从而导致路面破损。
（4）设计方面缺陷造成水泥路面病害的产生
设计时对交通量预测计算不够准确，基层、面层设计厚度偏薄，设计时当量轴载由于按标准车型额定载重进行换算，而近几年来交通量迅速增长，超载超限车辆不断增多，这种设计轴载与实际不符，这样会大大影响水泥路面的寿命。
（5）养护不到位，加剧路面病害的发展
养护灌缝不及时，水泥路面缩缝、胀缝、施工缝，施工时基本上是用沥青灌缝，使用一般2～3年的材料自身老化松脱，如果不及时填缝料更新，雨水渗入，破坏基层和垫层，造成板接缝处的变形和破损。原“先行工程”建设资金投入不够余留排水设施不完整，导致边沟排水不畅积水，由于养护资金不足没能及时进行完善排水系统，也会导致路面提前损坏。混凝土板早期一些病害处理方法不当不及时，如混凝土板断裂、板角断裂、错台等病害处理不及时，只重视处理严重病害而忽视对板裂缝封水处理，使路面水渗入，加剧其他病害的产生。
2 水泥路面病害的预防措施
水泥路面病害的预防，必须增强对水泥混凝土路面技术性能的认识，加强设计、施工、养护三个方面工作，从源头抓好。
（1）设计方面
我国在水泥混凝土路面的设计计算理论中，尽管考虑了温度疲劳应力等因素。但设计的板厚依然较薄，难以承受巨大的冲击破坏动能。在实际应用中，重视应力计算，而对水泥混凝土路面的典型结构的研究和实际观测的较少。因此在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展。在充分考虑冲击动荷载对路面的作用后，适当提高技术标准和设计厚度，以适应我国公路不断增长的交通量的需要；在软基路段，桥头下挖路段和填挖路段交换频繁的路基上必须深挖进行补强设计并增加相应的预算；其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配；在对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式；待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板；在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。严寒地区应综合考虑设计排水和防冻垫层。同时，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，根据当地自然条件胀缝尽量做长，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料。
（2）施工方面
合理地选择原材料，严格控制材料质量是实现优质水泥混凝土路面设计和使用要求的前提，科学，准确地进行混凝土配合比设计，生产稳定、均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键；推广使用机械施工方式是解决好水泥混凝土路面面板质量的有利措施，传力杆、拉杆的规格、位置、间距必须符合设计要求，与接缝侧壁垂直，与路面板和路面中心线平行。嵌缝处的混凝土因嵌缝板和传力杆的影响一般很难一次浇注成型，不易振捣密实，致使接缝处的混凝土强度偏低，为此应加强接缝和板角处的振捣；板块成型后，根据当地气温条件及时切割和严格养生，避免因切割不及时出现整体断裂或养生不及时水泥混凝土在水化作用下出现空隙，造成强度不足；应尽量断交施工，如有困难非断交施工，现场便道一定要平整，避免有大的坑槽和石块，以免造成混凝土板在初凝期因行车振动造成板体断裂；当路线纵坡超2%时应及时调整摊铺，一定要顺着上坡方向进行摊铺。以免因塌落度问题造成板体细小的横缝和板体断裂，拆除模板一定要注意避免碰掉板角以免造成对称的啃边。
基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，并采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝；为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀；也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头或其他构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至超载预压加快地基沉降，在可能的条件下，采用透水性砂砾填筑台背后的路堤，减少开放交通后的填土沉降。
（3）养护管理方面
水泥混凝土路面的局部损坏，如不及时、有效地加以修复，往往会引起损坏迅速发展，其中最经常也是最不能忽视的工作就是随时清扫和接缝的养护，对混凝土路面必须经常清扫，不让路面上有碎石及其他硬物，免受车轮反复碾压而破坏路表面造成麻面的产生，为防止接缝的失效必须及时更换已老化或损坏的填缝料，使接缝填料保持良好的状况，以防止泥土、砂子、石子、水等进入接缝内，从而导致路面的破坏，对路面裂缝及早期病害，应及时进行修复处理，防止形成进一步的破坏，还必须重视路面排水系统的養护，加大资金投入配套完善修建边沟等排水系统，经常疏通路面排水设施，防止水通过接缝或裂缝对路面造成破坏。
公路的养护、管理部门，除了日常的养护工作外，应定时组织进行路况调查，及时制定养护工作计划，确定养护内容，规范养护工作，提高养护队伍素质和机械化的水平，确保公路养护的质量，此外，还应加强路政的管理，严格控制超载车辆的行驶。
3 水泥混凝土路面破损的修复方法
水泥混凝土路面的翻修对修复破损混凝土路面是简单易行的，但需大量击碎旧路面、振实路基、重新铺设基层和面层，工作量大，施工期间交通难以维持，而且以前对部分地段也进行过翻修，效果均不理想。所以理想的修复方案如下：
首先按普通混凝土加铺层计算加铺层厚度：钢纤維混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.55～0.65倍；连续配筋混凝土加铺层采用普通混凝土加铺层厚度的0.9倍，且厚度还应满足加铺层最小厚度的规定。普通混凝土加铺层厚度h的确定，采用等刚度原则，按分离式加铺层的结合条件，将双层混凝土板换算成等效单层混凝土板计算其荷载应力和温度应力，然后计算旧混凝土板与加铺层底面的应力。当旧混凝土路面的应力和加铺层的应力都满足规范要求时，则加铺层厚度h确定，否则重新计算。假设对该路段进行24h的交通量调查，将汽车轴载换算为标准轴载作用下的次数Ns=125 n/d，设计使用年限为20年，交通量年平均增长率为14%，旧水泥混凝土路面板的弯拉强度fem=4.3MPa，弯拉弹性模量Ee=28×103 MPa，基层顶面当量回弹模量Et=87.83MPa.经计算，普通混凝土加铺层厚度h=17cm，故连续配筋混凝土加铺层厚度ha′=0.9×h= 16cm；钢纤维混凝土加铺层厚度ha=0.6×h=11cm.其次，从钢纤维混凝土的性质和作用功能上分析。钢纤维混凝土是在水泥混凝土中掺入一定数量的低碳钢或钢纤维，是一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料，通过两者之间的界面作用成为一体，在受力过程中两种材料各施所长，显著地提高了混凝土各项性能指标。而且钢纤维混凝土路面也可用一般混凝土路面的施工方法来铺设、振捣和抹平，不需要特殊的机械，施工简易。综合比较，采用钢纤维混凝土加铺层是最佳方案。
4 结语
公路建设是一项基础建设，是我国经济发展的标志之一，从近几年全国建成通车的高等级公路来看，二条路比一条路要好、这说明：“质量”这个概念已被人们所接受，并逐步认识到了它的重要性。一条高质量、高标准公路的修建，不仅离不开一支具有高素质的施工队伍，同样必须有一支高水平、责任心强的监理队伍和具有科学头脑的管理队伍。
参考文献：
[1]公路水泥混凝土路面施工技术规范（JTGF30-2003）[S].
[2]公路水泥混凝土路面养护技术规范（JTJ073.1-2001）[S].
[3]朱晏云.水泥混凝土路面接缝破坏分析[J].青海交通科技，2006，（02）。
[4]陈向阳，鄢恒珍.水泥混凝土路面接缝破坏的原因与防治措施[J].中外公路，2007，（01）。