水泥砼路面斷板的預(yù)防與修復(fù)

李國(guó)興

摘 要：水泥砼路面是一種剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、抗滑性能好及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)的路面結(jié)構(gòu)。由于路面經(jīng)常受重交通荷載、環(huán)境條件等影響，隨著時(shí)間的推移，引起路面的斷板，影響了公路的正常使用，因此，必須采取措施，加強(qiáng)對(duì)水泥混凝土路面設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)管理，延長(zhǎng)混凝土路面的使用壽命，減少混凝土路面的斷板產(chǎn)生的機(jī)率。

關(guān)鍵詞：水泥砼路面；斷板；預(yù)防；修復(fù)

1 水泥砼路面斷板的原因

水泥砼路面斷裂的主要原因是由于砼內(nèi)溫度應(yīng)力和荷載應(yīng)力（如約束應(yīng)力）大于砼的抗拉強(qiáng)度而造成的。主要原因有以下幾種：砼的初期收縮應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度而引起的橫向裂縫；砼板尺寸過(guò)大產(chǎn)生的溫度翹曲應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度引起的橫向裂縫；地基不均勻沉降造成砼板受力不均勻產(chǎn)生的剪切應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度引起的橫向、縱向、或角隅斷裂。砼與基層的摩擦力過(guò)大使砼收縮受到約束產(chǎn)生約束變形，增大了收縮應(yīng)力導(dǎo)致砼板斷裂。

砼路面的裂縫形式分為干縮裂縫和冷縮裂縫。和一般材料一樣，水泥混凝土具有熱脹冷縮性能，混凝土板塊的熱脹冷縮都是在相鄰部分或整體性限制條件下發(fā)生的，故熱脹屬于變形壓縮，而冷縮則屬于拉伸變形很容易開(kāi)裂。有資料表明，水泥水化過(guò)程中的放熱速度是變化的，初始較慢，25min后增溫，大約在終凝后12h的水化熱溫度可達(dá)80-90℃。使內(nèi)部混凝土產(chǎn)生顯著的體積膨脹，而板面溫度隨著晚上氣溫降低，濕水養(yǎng)護(hù)而冷卻收縮，致使混凝土路面內(nèi)部膨脹，外部收縮，產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力。當(dāng)外部混凝土的受拉應(yīng)力一旦超過(guò)混凝土當(dāng)時(shí)的極限抗拉程度時(shí)，板塊就產(chǎn)生裂縫后橫向斷裂。此外，從最高溫度降溫，由于受到已有基層或已硬化混凝土的約束力，在溫度下降時(shí)，就不能自由收縮，就要產(chǎn)生裂縫，這種裂縫大多是貫通路面的。

2 水泥砼路面斷板分類(lèi)

所謂斷板，即水泥混凝土板產(chǎn)生橫向貫通裂縫，使板塊整體遭到斷裂的現(xiàn)象。斷板特征是裂縫貫通全厚和板面。

（1）水泥混凝土路面斷板按其損害程度分為三類(lèi)：a.輕微斷裂：裂縫無(wú)剝落或輕微剝落；未封縫的裂縫寬度小于3MM；已封縫的裂縫寬度不限，但封縫良好。b.中等斷裂：裂縫處有中等程度剝落；未封縫的裂縫寬度為3～25MM；已封縫的裂縫無(wú)剝落或輕微剝落，但填縫料明顯損害；板被分割成3塊以內(nèi)，但均屬輕微裂縫。c.嚴(yán)重?cái)嗔眩毫芽p處有嚴(yán)重剝落；未封縫的裂縫寬度大于25MM；板被分割成3塊以上，裂縫損害在中等程度以上；有錯(cuò)臺(tái)，裂塊已開(kāi)始活動(dòng)。 （2）按斷板形式又分為縱向斷板和橫向斷板兩類(lèi)。2004年頒布的《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1—2004）指出：混凝土板的斷裂塊數(shù)，高速公路和一級(jí)公路不得超過(guò)評(píng)定路段混凝土板總塊數(shù)的0.2%，其他公路不得超過(guò)0.4%。對(duì)于斷裂板應(yīng)采取適當(dāng)措施予以處理。

3 水泥砼路面斷板的主要影響因素

3.1 材料性質(zhì)

（1）水泥的水化反應(yīng)。水泥與水剛接觸的迅速而短暫的反應(yīng)，可在幾分鐘內(nèi)釋放熱量達(dá)到最大值，然后迅速下降。這一溫度時(shí)高時(shí)低的過(guò)程，使混凝土因溫度應(yīng)力的作用而產(chǎn)生變形。這一作用的重復(fù)發(fā)生，其溫度變形速度一旦超過(guò)了混凝土的徐變速度就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

（2）水泥石的干縮。砼在硬化前，由于內(nèi)部骨料的不斷沉積，也由于混合料還未獲得強(qiáng)度仍處于塑性狀態(tài)，迅速失水引起表面干縮而導(dǎo)致斷裂，至少由于水分蒸發(fā)使混凝土因塑性變形而其表面或內(nèi)部形成裂縫傾向。

3.2 路基問(wèn)題

路基是路面的承重結(jié)構(gòu)，路基塑性變形過(guò)大就會(huì)使底板出現(xiàn)脫空而導(dǎo)致水泥砼路面開(kāi)裂。

3.3 環(huán)境因素

砼澆筑時(shí)，溫度濕度風(fēng)速對(duì)混凝土面板的收縮有著直接的影響，溫差變化大，就會(huì)產(chǎn)生溫度收縮應(yīng)力，使砼板在薄弱斷面產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中而出現(xiàn)斷板。

3.4 切縫時(shí)間

切縫的目的就是縮短砼板塊長(zhǎng)度以減少內(nèi)應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)人為的有規(guī)律斷裂。首先要在切縫處埋置接縫板，并在接縫板位置上再行切縫，這是預(yù)防砼早期斷板的有效措施。接縫板的高度是混凝土板厚的2/3，并應(yīng)在基層頂面放置，這樣就在此處形成了最薄弱條件，當(dāng)砼面板產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，裂縫就在此處產(chǎn)生，從而避免了砼面板的早期斷板。

3.5 施工方面

如不按級(jí)配配料水灰比控制不準(zhǔn)，鋪筑時(shí)振搗不均勻，板塊厚薄不一致，或因機(jī)械故障間斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，都會(huì)造成砼強(qiáng)度不均勻，以致形成最不利截面，導(dǎo)致水泥砼路面出現(xiàn)斷裂。

3.6 使用過(guò)早

在混凝土尚未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度之前，還承受不了外界荷載的作用，當(dāng)這一作用超過(guò)了荷載的臨界狀態(tài)時(shí)，裂縫就產(chǎn)生了。

4 水泥砼路面斷板的預(yù)防措施

4.1 嚴(yán)把水泥砼路面的設(shè)計(jì)關(guān)

為了防止水泥混凝土路面產(chǎn)生斷板，設(shè)計(jì)單位應(yīng)認(rèn)真按照水泥混凝土路面的設(shè)計(jì)理論及規(guī)范要求，進(jìn)行深入細(xì)致地研究和討論，根據(jù)工程的地理位置、環(huán)境、地形、沿線工程地質(zhì)和水文地質(zhì)，特別是交通量的組成和車(chē)輛的類(lèi)別以及材料的供應(yīng)情況提出符合實(shí)際的軸載設(shè)計(jì)參數(shù)、路面結(jié)構(gòu)、材料組成、路基填料、碾壓方案和要求，以設(shè)計(jì)出適宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系統(tǒng)，提出合理經(jīng)濟(jì)的配比設(shè)計(jì)及要求。

4.2 嚴(yán)把原材料關(guān)

對(duì)于進(jìn)場(chǎng)的水泥、砂、碎石、鋼筋等原材料應(yīng)認(rèn)真把關(guān)，確保其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。水泥嚴(yán)禁混合使用，對(duì)于有機(jī)質(zhì)含量超標(biāo)的集料應(yīng)嚴(yán)格禁止使用。只有選擇合格的原材料才能保證混凝土的質(zhì)量。

4.3 基層施工

在基層施工中，嚴(yán)格控制基層頂面標(biāo)高，確保面層厚度均勻一致，使基層表面平整。當(dāng)基層表面凹凸不平，不僅會(huì)使面板與基層間的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均勻的片狀區(qū)，這樣在不均勻片狀區(qū)的邊緣部位和摩阻力集中的區(qū)域就最容易形成斷板；另一方面，當(dāng)基層標(biāo)高低時(shí)，澆筑的砼面板就偏厚，而切縫深度又是按正常板厚實(shí)施的，這樣在砼凝固過(guò)程中產(chǎn)生的拉應(yīng)力的作用下，就會(huì)在面板相對(duì)比較薄的部分產(chǎn)生不規(guī)則裂縫，因此把基層的標(biāo)高控制準(zhǔn)確，表面平整光滑是預(yù)防斷板的一個(gè)措施。

4.4 控制好混凝土的配合比

按試驗(yàn)混凝土配合比準(zhǔn)確配料，使施工配合比與設(shè)計(jì)配合比相符合。在施工中要經(jīng)常檢查骨料的級(jí)配和雜質(zhì)，發(fā)現(xiàn)所購(gòu)進(jìn)的骨料級(jí)配與原試驗(yàn)級(jí)配不符時(shí)，必須及時(shí)調(diào)整施工配合比，同時(shí)還要檢查原材料含泥量，使其不能超標(biāo)。

5 水泥砼路面斷板的處理與修復(fù)

5.1 斷板裂縫修補(bǔ)

對(duì)于輕微斷裂，裂縫無(wú)剝落或輕微剝落，裂縫寬度小于3MM的斷板，應(yīng)采用灌入粘結(jié)劑的方法進(jìn)行修補(bǔ)。粘結(jié)劑灌入方法分為：直接灌入法、噴嘴灌入法、鉆孔灌漿法、注射器注射法。粘結(jié)劑材料有聚胺脂、聚硫環(huán)氧樹(shù)脂、甲凝、環(huán)氧樹(shù)脂等高分子樹(shù)脂工程材料。

5.2 斷板局部修補(bǔ)

板面局部斷裂修補(bǔ)按板面斷裂損害程度不同進(jìn)行修補(bǔ)：對(duì)于輕微斷裂，裂縫有輕微剝落的，現(xiàn)畫(huà)線放樣，開(kāi)鑿深為5～7mm的長(zhǎng)方形凹槽，刷洗干凈后，用快凝小石子混凝土填補(bǔ)；對(duì)于輕微斷裂，裂縫較寬且有輕微剝落的斷板，按裂縫兩側(cè)至少各20cm的寬度放樣，開(kāi)鑿凹槽、布設(shè)加固鋼筋，再澆筑快凝混凝土。

5.3 斷板整塊板更換

對(duì)于嚴(yán)重?cái)嗔?，裂縫處有嚴(yán)重剝落，板被分割成3塊以上，有錯(cuò)臺(tái)或裂塊已開(kāi)始活動(dòng)的斷板，應(yīng)采用整塊板更換的措施。建議采用合格廠家提供的快凝材料進(jìn)行整塊板修復(fù)更換。

6 結(jié)束語(yǔ)

工程實(shí)踐表明，只要采取正確的預(yù)防措施，采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等辦法，解決和處理水泥混凝土路面斷板問(wèn)題，就會(huì)大大減少混凝土路面的斷板。這對(duì)保證混凝土路面施工質(zhì)量，延長(zhǎng)混凝土路面的使用壽命將是十分有利的。

參考文獻(xiàn)

[1] JTGF80/1-2004，公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[S]