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摘要：通过实地调研、试验分析造成我国东南湿热地区低温、雨雪等灾害天气条件下，公路路面破坏的主要形式及原因。重点探讨了水及氯盐类防冻材料对公路路基路面的影响，并从设计、施工、养护等方面研究了东南湿热地区公路路基路面冻害处治技术。
关键词：冰冻灾害；路面；破坏形式；解决措施
中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号
Abstract：This paper mainly studied the humid south-eastern district of occasional frozen roadbed disasters on the road surface freezing treatment technology. Through field visits， tests to identify the roads in the region damaged in all its forms， and these undermine the form of specific research. By analyzing the water on the road embankment damage and chlorine salts antifreeze material damage on the highway is proposed to improve and control the destruction of specific measures.
Key words： Frozen disaster; Pavement; Forms of deterioration; Solution measure
0 前言
今年来，我国南方多次出现持续、大范围低温雨雪和冰冻等灾害天气，严重影响到了人们正常的生活生产，特别是对我国南方地区的公路造成严重破坏。大量受冰冻灾害影响的公路急需维修与重建，与此同时，还有数万公里的在建、待建公路如何减少及避免低温雨雪及冰冻等灾害天气的影响是一个急需需要解决的问题，也是值得公路工作者和专家学者们深入研究的课题。为此，课题组通过对IV区公路结构受冰冻灾害破坏情况进行现场调研，并进行相关试验，分析造成公路破坏的主要原因及对策，为进一步完善道路结构设计、施工与保养提供参考。
1 冰冻灾害对IV区公路破坏现状调查
调查发现，该地区冰冻对路面的影响远远超过北方长期处于冰冻情况下对路面的影响。该区的湿度大、冻雨多，加上罕见的冰冻灾害，对路面的破坏极大。现阶段我国普遍存在两类路面，一是沥青路面，另一是水泥路面，分别对两类路面实地调查发现，该区沥青路面在冰冻作用下破坏的现象有：开裂、松散、油包等。（典型的路面病害状况如图l、2所示）对于水泥混凝土路面而言，在冰冻作用下，路面破坏类型主要有：纵向裂缝、交叉裂
缝、板角断裂、表面裂缝、错台、接缝破碎、啃边等。（典型的路面病害状况如图3、4所示）
图1 沥青路面裂痕 图2 沥青路面松散
图3 水泥路面错台、断板图4 水泥路内陷
2 公路破坏原因
（1）路基含水的影响
当地下温度到达0℃以下时，地下水在路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的霜柱，使路面产生隆起从而形成冻胀。对于湖南地区而言，冰冻过后，气温迅速回升，路基土中冰晶体的融解，成为土基或垫层承载力降低的原因。在荷载的作用下产生的翻浆现象，会使道路出现更加严重的破害。
（2）材料的影响
因为气候的特点，南方的水泥混凝土路面在设计时很少考虑抗冻要求，特别是农村公路，受到资金的限制，因此，修建时往往未添加引气剂、减水剂、防冻剂等混凝土外加剂，此外，养护方法不科学亦会造成混凝土的早期冻害。
（3）除冰盐的影响
在日常生产生活中，为保证交通畅通和安全，经常采用氯盐类融雪剂。但是氯盐类融剂能够引起混凝土和钢筋的腐蚀，基础设施的破坏。
3 对应措施
（1）从设计上寻找答案，缩小路基含水危害
要想彻底解决路基冻胀问题，必须从路线、路基设计上开始，了解地质水文情况，选择合理的路线、路基设计方案。避免大挖方的形成。在开挖山体的同时，必然有破坏地质水文状况，致使层间水、裂缝水渗透到路基里面，产生冻胀。
①避免高填方的形成。高填方的沉降量大，尤其是填方高度变法较大时，会产生不均匀沉降；在地下水位较高的路段，这种地段要填大于30cm的透水性材料（隔水层），保证其经沉陷变形后的 顶面高程高于原地面高程。这样就会隔断毛细水，避免冻灾期在路基内产生聚冰现象，导致公路出现破坏。
②加强路基排水能力。由于路基排水不畅，会使地表水渗到路基里面产生冻胀，从而是路面产生断板、错台和啃边。高速公路路线最小纵坡味0.33%，对于这样小的纵坡，排水相当不畅，由于施工问题，局部路段还会出现积水，这样就给地表水进入路基提供了机会，尤其在较长的瓦房路段，这种情况更为明显，出现严重的冻胀。因此建议瓦房路段最小纵坡为0.8%。
③三个必备。第一，中央分隔带必须设防水层，同时设排水渗沟；第二，建议取消水带，高填方路基的防护可以采用门拱式护坡；第三，有效填缝路面胀、缩缝，确保不渗水，所以填缝材料一定选择弹性高、低温性及粘结性好、抗老化性强的材料，而且施工时一定保证缝接口清洁，保证粘结牢靠。现一般用的是沥青填缝。在设计上做出了理论上的指导，在用于实践施工时，问题也同样需要关注。
（2）在施工方面，减小人工的不定性
①路基施工
路基短板級及纵向裂缝多数式路基不均匀沉降超成的，所以在填挖过渡段及原地面横坡较大的路段，原地面一定要做台阶。填筑材料尽可能选择透水性材料，同时对地质条件不良的原地面要采取措施控制，路基的不均匀沉降。这种路段的水泥混凝土路面要设置双层钢筋网。
②路面施工
拌合料水灰比过大、含气量太小会影响混凝土的抗冻性和耐久性，经过冻融循环使路面产生脱皮等病害。所以拌合料的质量是路面施工的关键。集料的级配、含水量、配合比、外加剂用量都是混凝土的强度和耐久性的主要影响因素，如何保证设计水灰比不变=保证含水量大小是关键，必须从材料、拌合、运输、摊铺等几个环节入手，确保混合料的均匀、一致性。
（3）解决用盐防冻对路用混凝土的损害
大量的国内外实验研究表明，冬季公路用盐防冻、防滑对普通混凝土路面找出的损害的主要原因类似与普通水的冻胀作用，主要是物理作用而非化学作用。一方面盐的湿化作用使水更易渗入到混凝土的开口孔隙中去，提高了水的扩散能力和开口孔隙的饱水度，增加了冻胀压力和毛细水的渗透压力；另一方面由于盐的存在，降低了水的冰点，增大了水的冻融循环频率，从而加重了混凝土的冻胀损害。至于盐中含有少量的杂质（如硫酸钠）等对路面混凝土的化学侵蚀作用，由于这些杂质含量很低，一般不予考虑。针对盐对混凝土路面的损害及其损害机理，需采用以下四项措施来缓解其破坏。
①采用抗冻、抗腐水泥提高混凝土路面的自身抗冻融能力。常用的抗冻水泥以硅酸盐水泥熟料、石膏和引气剂按一定配比磨制而成。引气剂常用的有松香热聚物和松香皂两种。用抗冻水泥配制的混凝土混合料具有良好的和易性，硬化后抗冻性、耐久性好，适用与严寒区、要求抗冻标准较高的公路、桥梁工程。常用的抗腐水泥为抗硫酸盐硅酸盐水泥。这种水泥所使用的水泥熟料中铝酸三钙的含量应不超过5%，含硅酸三钙的量不超过50%，其活性按1g混合材在石灰溶液中经30天（15次滴定）所吸收的石灰应少于70mg计。这种水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀和抗冻融及干湿循环破坏的能力。
②在混凝土表明喷涂保护性材料，提高混凝土表明防盐水渗透的能力。可采用常规的乳化沥青、107胶水泥砂浆；也可以采用聚合物水泥砂浆、新型有机硅改性醇纳米涂料、纳米聚丙烯、氯磺化聚乙烯防腐涂料等新材料。
③合理安排混凝土路面的施工时间。尽量将混凝土路面的施工期提前到每年的开春季节，以便使第一个冬季到来时路用混凝土有足够的龄期以增长混凝土路面水化时间，减少内部可冻结水含量。
④科学合理使用盐，减少盐的使用量。由于撒盐是为了防冻、仿积雪板结在路面上，防滑，根据实际经验和现场测定当地表温度低于-15℃时，应停止撒盐。
4 结论
1) IV区公路受冰冻灾害破坏情况调查表明，持续雨雪冰冻灾害会造成公路路面，在冰冻过后，最终强度大大降低。此外，为保畅通而撒的除冰盐会对路面会造成剥蚀，并且加剧了混凝土的冻胀破坏，加速引起路面开裂。
2) 混凝土路面的破坏和强度的受损主要与路基含水、除冰盐引起的反复冻胀、材料、设计时未考虑防冻要求而采取相应的防冻措施(如添加防冻剂、引气剂等)有关。
3) 预防混凝土受冻害，提高抗冻性，可以采用的方法有严格控制水灰比、使用外加剂、使用早强水泥或掺早强剂、加强早期养护、加强施工管理和改善除冰技术等。
参考文献：
[1] 万德臣.路基路面工程 [M]. 高等教育出版社,2005年
[2] 汪双杰.多年冻土地区公路工程[M].人民交通出版社,2005年
[3] 凌治平.基础工程[M].人民交通出版社,1996年
[4] 马华堂.公路工程病害分析与防治技术[M].黄河水利出版社,2003年
[5] 山西省公路局.公路工程八大通病分析与防治[M].人民交通出版社,1999年
[6] 交通部. 公路工程技术标准[M].人民交通出版社,2004年
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：冰冻灾害；路面；破坏形式；解决措施
中图分类号：P429 文献标识码：A 文章编号
Abstract：This paper mainly studied the humid south-eastern district of occasional frozen roadbed disasters on the road surface freezing treatment technology. Through field visits， tests to identify the roads in the region damaged in all its forms， and these undermine the form of specific research. By analyzing the water on the road embankment damage and chlorine salts antifreeze material damage on the highway is proposed to improve and control the destruction of specific measures.
Key words： Frozen disaster; Pavement; Forms of deterioration; Solution measure
0 前言
今年来，我国南方多次出现持续、大范围低温雨雪和冰冻等灾害天气，严重影响到了人们正常的生活生产，特别是对我国南方地区的公路造成严重破坏。大量受冰冻灾害影响的公路急需维修与重建，与此同时，还有数万公里的在建、待建公路如何减少及避免低温雨雪及冰冻等灾害天气的影响是一个急需需要解决的问题，也是值得公路工作者和专家学者们深入研究的课题。为此，课题组通过对IV区公路结构受冰冻灾害破坏情况进行现场调研，并进行相关试验，分析造成公路破坏的主要原因及对策，为进一步完善道路结构设计、施工与保养提供参考。
1 冰冻灾害对IV区公路破坏现状调查
调查发现，该地区冰冻对路面的影响远远超过北方长期处于冰冻情况下对路面的影响。该区的湿度大、冻雨多，加上罕见的冰冻灾害，对路面的破坏极大。现阶段我国普遍存在两类路面，一是沥青路面，另一是水泥路面，分别对两类路面实地调查发现，该区沥青路面在冰冻作用下破坏的现象有：开裂、松散、油包等。（典型的路面病害状况如图l、2所示）对于水泥混凝土路面而言，在冰冻作用下，路面破坏类型主要有：纵向裂缝、交叉裂
缝、板角断裂、表面裂缝、错台、接缝破碎、啃边等。（典型的路面病害状况如图3、4所示）
图1 沥青路面裂痕 图2 沥青路面松散
图3 水泥路面错台、断板图4 水泥路内陷
2 公路破坏原因
（1）路基含水的影响
当地下温度到达0℃以下时，地下水在路基土中沿着温度的降低方向生成了冰晶体形状的霜柱，使路面产生隆起从而形成冻胀。对于湖南地区而言，冰冻过后，气温迅速回升，路基土中冰晶体的融解，成为土基或垫层承载力降低的原因。在荷载的作用下产生的翻浆现象，会使道路出现更加严重的破害。
（2）材料的影响
因为气候的特点，南方的水泥混凝土路面在设计时很少考虑抗冻要求，特别是农村公路，受到资金的限制，因此，修建时往往未添加引气剂、减水剂、防冻剂等混凝土外加剂，此外，养护方法不科学亦会造成混凝土的早期冻害。
（3）除冰盐的影响
在日常生产生活中，为保证交通畅通和安全，经常采用氯盐类融雪剂。但是氯盐类融剂能够引起混凝土和钢筋的腐蚀，基础设施的破坏。
3 对应措施
（1）从设计上寻找答案，缩小路基含水危害
要想彻底解决路基冻胀问题，必须从路线、路基设计上开始，了解地质水文情况，选择合理的路线、路基设计方案。避免大挖方的形成。在开挖山体的同时，必然有破坏地质水文状况，致使层间水、裂缝水渗透到路基里面，产生冻胀。
①避免高填方的形成。高填方的沉降量大，尤其是填方高度变法较大时，会产生不均匀沉降；在地下水位较高的路段，这种地段要填大于30cm的透水性材料（隔水层），保证其经沉陷变形后的 顶面高程高于原地面高程。这样就会隔断毛细水，避免冻灾期在路基内产生聚冰现象，导致公路出现破坏。
②加强路基排水能力。由于路基排水不畅，会使地表水渗到路基里面产生冻胀，从而是路面产生断板、错台和啃边。高速公路路线最小纵坡味0.33%，对于这样小的纵坡，排水相当不畅，由于施工问题，局部路段还会出现积水，这样就给地表水进入路基提供了机会，尤其在较长的瓦房路段，这种情况更为明显，出现严重的冻胀。因此建议瓦房路段最小纵坡为0.8%。
③三个必备。第一，中央分隔带必须设防水层，同时设排水渗沟；第二，建议取消水带，高填方路基的防护可以采用门拱式护坡；第三，有效填缝路面胀、缩缝，确保不渗水，所以填缝材料一定选择弹性高、低温性及粘结性好、抗老化性强的材料，而且施工时一定保证缝接口清洁，保证粘结牢靠。现一般用的是沥青填缝。在设计上做出了理论上的指导，在用于实践施工时，问题也同样需要关注。
（2）在施工方面，减小人工的不定性
①路基施工
路基短板級及纵向裂缝多数式路基不均匀沉降超成的，所以在填挖过渡段及原地面横坡较大的路段，原地面一定要做台阶。填筑材料尽可能选择透水性材料，同时对地质条件不良的原地面要采取措施控制，路基的不均匀沉降。这种路段的水泥混凝土路面要设置双层钢筋网。
②路面施工
拌合料水灰比过大、含气量太小会影响混凝土的抗冻性和耐久性，经过冻融循环使路面产生脱皮等病害。所以拌合料的质量是路面施工的关键。集料的级配、含水量、配合比、外加剂用量都是混凝土的强度和耐久性的主要影响因素，如何保证设计水灰比不变=保证含水量大小是关键，必须从材料、拌合、运输、摊铺等几个环节入手，确保混合料的均匀、一致性。
（3）解决用盐防冻对路用混凝土的损害
大量的国内外实验研究表明，冬季公路用盐防冻、防滑对普通混凝土路面找出的损害的主要原因类似与普通水的冻胀作用，主要是物理作用而非化学作用。一方面盐的湿化作用使水更易渗入到混凝土的开口孔隙中去，提高了水的扩散能力和开口孔隙的饱水度，增加了冻胀压力和毛细水的渗透压力；另一方面由于盐的存在，降低了水的冰点，增大了水的冻融循环频率，从而加重了混凝土的冻胀损害。至于盐中含有少量的杂质（如硫酸钠）等对路面混凝土的化学侵蚀作用，由于这些杂质含量很低，一般不予考虑。针对盐对混凝土路面的损害及其损害机理，需采用以下四项措施来缓解其破坏。
①采用抗冻、抗腐水泥提高混凝土路面的自身抗冻融能力。常用的抗冻水泥以硅酸盐水泥熟料、石膏和引气剂按一定配比磨制而成。引气剂常用的有松香热聚物和松香皂两种。用抗冻水泥配制的混凝土混合料具有良好的和易性，硬化后抗冻性、耐久性好，适用与严寒区、要求抗冻标准较高的公路、桥梁工程。常用的抗腐水泥为抗硫酸盐硅酸盐水泥。这种水泥所使用的水泥熟料中铝酸三钙的含量应不超过5%，含硅酸三钙的量不超过50%，其活性按1g混合材在石灰溶液中经30天（15次滴定）所吸收的石灰应少于70mg计。这种水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀和抗冻融及干湿循环破坏的能力。
②在混凝土表明喷涂保护性材料，提高混凝土表明防盐水渗透的能力。可采用常规的乳化沥青、107胶水泥砂浆；也可以采用聚合物水泥砂浆、新型有机硅改性醇纳米涂料、纳米聚丙烯、氯磺化聚乙烯防腐涂料等新材料。
③合理安排混凝土路面的施工时间。尽量将混凝土路面的施工期提前到每年的开春季节，以便使第一个冬季到来时路用混凝土有足够的龄期以增长混凝土路面水化时间，减少内部可冻结水含量。
④科学合理使用盐，减少盐的使用量。由于撒盐是为了防冻、仿积雪板结在路面上，防滑，根据实际经验和现场测定当地表温度低于-15℃时，应停止撒盐。
4 结论
1) IV区公路受冰冻灾害破坏情况调查表明，持续雨雪冰冻灾害会造成公路路面，在冰冻过后，最终强度大大降低。此外，为保畅通而撒的除冰盐会对路面会造成剥蚀，并且加剧了混凝土的冻胀破坏，加速引起路面开裂。
2) 混凝土路面的破坏和强度的受损主要与路基含水、除冰盐引起的反复冻胀、材料、设计时未考虑防冻要求而采取相应的防冻措施(如添加防冻剂、引气剂等)有关。
3) 预防混凝土受冻害，提高抗冻性，可以采用的方法有严格控制水灰比、使用外加剂、使用早强水泥或掺早强剂、加强早期养护、加强施工管理和改善除冰技术等。
参考文献：
[1] 万德臣.路基路面工程 [M]. 高等教育出版社,2005年
[2] 汪双杰.多年冻土地区公路工程[M].人民交通出版社,2005年
[3] 凌治平.基础工程[M].人民交通出版社,1996年
[4] 马华堂.公路工程病害分析与防治技术[M].黄河水利出版社,2003年
[5] 山西省公路局.公路工程八大通病分析与防治[M].人民交通出版社,1999年
[6] 交通部. 公路工程技术标准[M].人民交通出版社,2004年
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。