水泥混凝土路面病害治理與養(yǎng)護(hù)

□□ 王 燕，任建西

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 交通與物流工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052)

引言

水泥混凝土路面因其強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、耐高溫和磨耗小而得到了廣泛應(yīng)用。隨著時(shí)間的推移，水泥混凝土路面會(huì)產(chǎn)生損壞，需要對(duì)路面進(jìn)行修復(fù)和養(yǎng)護(hù)，使道路的使用壽命延長，提高駕駛員以及乘客的行車舒適度。水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)主要方針為“預(yù)防為主，防治結(jié)合”[1]。水泥混凝土路面有效地日常養(yǎng)護(hù)可以避免交通事故以及重大病害的出現(xiàn)。對(duì)于存在嚴(yán)重病害的道路，應(yīng)通過對(duì)路面的檢查評(píng)定，確定道路的養(yǎng)護(hù)對(duì)策，安排大、中修以及專項(xiàng)或者改建工程進(jìn)行防護(hù)或者整治。

水泥混凝土路面病害主要分為4類：接縫損壞、裂縫損壞、表面損壞和變形損壞，這4類病害又分為17型，每1型分為1～3個(gè)等級(jí)。每種道路病害的養(yǎng)護(hù)方法都不完全一樣，但道路必須進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，處理道路病害，并有效預(yù)防道路的重大病害。

1 路面接縫養(yǎng)護(hù)

接縫損壞主要表現(xiàn)為錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象、填縫料損壞、唧泥現(xiàn)象、拱起現(xiàn)象等。接縫養(yǎng)護(hù)一般需要填入合適的接縫料，接縫料應(yīng)具備抗氧化、抗硬物嵌入、硬度大、壽命長的特性，并與道路緊密結(jié)合，防止雨水及雜物進(jìn)入道路縫隙，滲透到道路基層，沖涮或破壞道路基層結(jié)構(gòu)，造成道路的嚴(yán)重?fù)p壞。

1.1 填縫料的發(fā)展

填縫料施工分為加熱式施工和常溫式施工。加熱式施工所用的填縫料最開始為瀝青瑪蹄脂，雖然價(jià)格較低，但耐久性、粘聚力以及抗硬物嵌入等能力都不理想[2]。然后是改性瀝青填縫料，在原有的瀝青中，按照一定的比例摻加SBS、SBR和其他外摻劑，最后進(jìn)行加熱獲得一種熱灌性填縫料，也叫做復(fù)合改性瀝青[3]。這種材料在一定程度中改善了瀝青的高溫抗流動(dòng)性，但由于瀝青拌合料廠一般在郊外，運(yùn)輸距離較長，在一定程度上會(huì)影響復(fù)合改性瀝青的粘合度。加熱施工式填縫料的技術(shù)要求見表1。

表1 加熱施工式填縫料的技術(shù)要求

常溫式施工主要有以聚氯乙烯膠泥為代表的填縫材料，在機(jī)場和高等級(jí)的公路中已經(jīng)廣泛使用，但是這種材料的硬度不太理想，耐久性能也較差，抗硬物的嵌入能力也不足[4]。隨后是普通型聚氨酯填縫料，其是以聚氨基甲酸酯、固化劑為主要成分的非定型常溫固化的一種填縫材料，具有橡膠彈性，粘聚力較好，在低溫下也能保持良好的彈性，常溫下施工比較簡便，廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路以及機(jī)場、高速公路等道路接縫處理中。但是在高溫下，尤其是夏季施工時(shí)，容易產(chǎn)生氣泡并且固結(jié)時(shí)間較長，在一定程度上影響了道路交通。

同時(shí)還有硅酮類填縫料，主要以聚硅氧烷類的有機(jī)硅為代表，耐低溫、耐紫外線、壽命較長且彈性較好，但價(jià)格較貴，粘附性較差，且有刺激性氣味。之后有了橡膠類填縫料，以聚硫橡膠、氯丁橡膠為主要成分制備的一種常溫式施工預(yù)制橡膠嵌縫條[5]。在車輛荷載的作用下，這種預(yù)制橡膠嵌縫條容易失去粘合力，使得接縫再次出現(xiàn)。隨后有熱熔彈塑性填縫材料，它不僅具備橡膠的高彈性，而且通過添加抗氧劑、增粘劑等，使其抗氧化、粘結(jié)力增強(qiáng)。常溫施工式填縫料的技術(shù)要求見表2。

表2 常溫施工式填縫料的技術(shù)要求

1.2 填縫料的性能

填縫料的失效會(huì)導(dǎo)致道路接縫重新裂開，因而研究填縫料的性能是十分必要的。在不利溫度條件下，填縫料收縮量或膨脹量較大，填縫料與板之間會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力或剪切力，若填縫料的粘結(jié)力不好就會(huì)影響其使用壽命，使得道路接縫材料被破壞。

1.2.1耐低溫性

填縫料的性能主要是測試填縫料與混凝土的粘結(jié)性、定伸率與彈性恢復(fù)率。有研究表明[6]，在常溫式施工條件下，PUAM111032和聚氨酯類填縫膠在-10 ℃溫度環(huán)境中，拉伸量以及粘結(jié)度較好。

由苯丙乳液、VAE乳液混合，再加入分散劑、消泡劑和成膜助劑、無機(jī)填料，混合制成聚合物水泥基復(fù)合填縫料PCJS。在-20 ℃的條件下，試件內(nèi)部未發(fā)生內(nèi)聚破壞或粘結(jié)破壞，定伸形態(tài)良好，彈性恢復(fù)率均>60%，符合粘結(jié)性能標(biāo)準(zhǔn)[7]。

1.2.2耐高溫性

聚合物水泥復(fù)合材料(PCCJS)在60 ℃的高溫條件下，15 h后試件的彈性恢復(fù)率在60%以上，符合填縫料的彈性恢復(fù)率標(biāo)準(zhǔn)；但在填縫料的拉伸強(qiáng)度性能、變形性能、能耗性能方面有所下降，與聚氨酯類、硅酮類、聚硫類、聚硫氨酯類填縫料相比，PCCJS在高溫環(huán)境下的拉伸強(qiáng)度更優(yōu)異[5]。

2 路面裂縫養(yǎng)護(hù)

裂縫損壞主要有沉降裂縫、收縮裂縫、施工裂縫等，水泥混凝土路面裂縫是路面早期病害之一，不僅影響道路行駛的舒適度，而且降低了道路的使用壽命。從節(jié)省資源的角度考慮，及時(shí)對(duì)道路裂縫進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù)是很有必要的。

2.1 微表處理工藝

水泥混凝土路面的裂縫是不可避免的，道路裂縫如圖1所示。裂縫形成原因有很多。沉降裂縫是由于水泥和骨料的密度不同，混凝土發(fā)生不均勻沉降形成路面裂縫；收縮裂縫是由于在水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生熱量，散熱慢，熱脹冷縮導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；或是道路上行駛車輛較重，路面承受壓力較大產(chǎn)生裂縫。對(duì)于水泥混凝土路面的裂縫，首先對(duì)裂縫寬度進(jìn)行測量，目前是采用ZBL-F800裂縫綜合測試儀測量裂縫寬度，寬度<3 mm的路面裂縫，采用擴(kuò)縫灌漿的方法；寬度>3 mm的路面裂縫則用條帶罩面進(jìn)行縫補(bǔ)。水泥混凝土路面裂縫的及時(shí)修補(bǔ)處理，可防止外部水進(jìn)入裂縫，防止其滲入對(duì)地基造成不可修復(fù)的破壞。

圖1 水泥混凝土路面裂縫

在對(duì)舊水泥混凝土路面加鋪層時(shí)，應(yīng)對(duì)原有路面進(jìn)行檢查，找出病害，并按照要求對(duì)病害進(jìn)行處理，尤其是板塊破碎、掉邊、缺角等，應(yīng)鑿除板塊，清理碎屑，夯壓密實(shí)，再鋪筑罩面。

2.1.1薄層水泥砂漿罩面

在路面沒有大程度的破壞或沒有結(jié)構(gòu)性的破壞時(shí)，可以采用薄層水泥砂漿罩面。噴刷之前，先對(duì)道路的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)，用水進(jìn)行表面清理，用水泥和改性劑配置界面處理劑并涂刷在道路上，刮鋪罩面砂漿，最后對(duì)罩面砂漿進(jìn)行薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)。

2.1.2鋼纖維水泥砂漿罩面

在水泥中加入鋼纖維可增強(qiáng)水泥砂漿的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。首先，采用的鋼纖維須是無塵無銹無油污且沒有雜質(zhì)和碎屑；其次，對(duì)鋼纖維的摻量有一定的要求，一般≮0.5%，如果摻量較高，攪拌困難，內(nèi)部摩擦力增大，也會(huì)增加工程造價(jià)[8]。

2.1.3稀漿封層罩面

稀漿封層罩面是按照特定比例將乳化瀝青、骨料、填料、添加劑和水混合成的一種稀漿混合料，然后均勻地?cái)備佋诼访嫔?，形成耐磨的罩面。一般情況下，稀漿封層罩面是用來進(jìn)行道路搶修的，因?yàn)橄{封層罩面施工用時(shí)較短，費(fèi)用較低，一般2 h內(nèi)就可通車。

2.1.4薄層瀝青磨耗層罩面

薄層瀝青磨耗層罩面是由單一粒徑的骨料、填料和瀝青組成，其中瀝青含量在4.6%～5.6%之間[8]。瀝青的加入提高了道路的抗滑性和排水性。其主要用于高速公路的鋪設(shè)。

2.2 養(yǎng)護(hù)措施

2.2.1提升養(yǎng)護(hù)人員的預(yù)防意識(shí)

水泥混凝土路面建成后，需要鋪設(shè)薄膜覆蓋，并及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，當(dāng)氣溫<5 ℃時(shí)，不能進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。在自然養(yǎng)護(hù)的條件下，P·O水泥和P·S水泥養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須>7 h，抗?jié)B混凝土和C60以上的混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須>14 h。另外，水泥混凝土路面的日常巡視是必不可少的，及時(shí)清理道路障礙物，有利于交通的正常通行，有效降低了交通事故和道路重大病害的發(fā)生率，節(jié)省了較大費(fèi)用的支出。所以，定期對(duì)養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其深刻地認(rèn)識(shí)到道路日常養(yǎng)護(hù)的必要性。

2.2.2督促施工人員的規(guī)范施工

水泥混凝土路面的裂縫雖然是不可避免的，但是規(guī)范的施工和標(biāo)準(zhǔn)的養(yǎng)護(hù)可以延緩病害的發(fā)生。在進(jìn)行水泥與骨料的配合時(shí)，配合比不合理或者是混凝土攪拌不均勻會(huì)影響整個(gè)道路的使用壽命。道路施工應(yīng)要求工人按照施工規(guī)范進(jìn)行，不得偷工減料，防止對(duì)道路造成損害。同時(shí)定期對(duì)施工人員進(jìn)行相應(yīng)培訓(xùn)，加強(qiáng)對(duì)施工標(biāo)準(zhǔn)的理解，使其深刻認(rèn)識(shí)到施工規(guī)范對(duì)道路的重要性。另外，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工的巡視，有利于施工進(jìn)度的推進(jìn)以及施工質(zhì)量的提高。

3 表面及變形損壞養(yǎng)護(hù)

表面損壞主要有坑槽、起皮、磨損、磨光等，變形損壞主要指沉陷、隆起、路肩與車道分離等。

3.1 表面損壞養(yǎng)護(hù)

坑槽的產(chǎn)生主要是由于混凝土中粗骨料的脫落或局部未振搗密實(shí)。一塊板上可能會(huì)有多個(gè)大大小小的坑槽，小坑槽雖然對(duì)行車安全未造成嚴(yán)重影響，但對(duì)于道路的美觀有一定的影響，較大的坑槽則會(huì)對(duì)行車安全造成較大影響。露骨的產(chǎn)生是由于在汽車不斷的荷載作用下，道路表面的水泥漿逐漸剝落，露出了粗骨料，道路表面形成坑坑洼洼、高低不平的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到了行駛過程中的舒適感。

對(duì)水泥混凝土路面損壞進(jìn)行修復(fù)，如少量的坑洞，應(yīng)直接對(duì)坑洞填補(bǔ)水泥砂漿材料；對(duì)于較多的坑洞，應(yīng)采取涂刷罩面的方法修補(bǔ)；對(duì)于道路大面積的坑洞，則選擇組合式路面修復(fù)或采用瀝青混凝土罩面修復(fù)[9]。

表面損害養(yǎng)護(hù)分為預(yù)防養(yǎng)護(hù)和修復(fù)養(yǎng)護(hù)，具體修復(fù)措施見表3。其中預(yù)防養(yǎng)護(hù)是很重要的。對(duì)于道路而言，發(fā)現(xiàn)輕微的坑洞以及露骨應(yīng)引起重視，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)養(yǎng)護(hù)，避免對(duì)道路造成嚴(yán)重的損壞。

表3 表層類病害修復(fù)措施

3.2 變形損壞養(yǎng)護(hù)

變形損壞主要指沉陷、隆起等，其中沉陷是路面病害中最嚴(yán)重的一種，沉陷能導(dǎo)致面板的錯(cuò)臺(tái)甚至破碎，影響行駛安全。沖斷是指被泥石流沖毀道路的現(xiàn)象，一旦道路被沖斷，對(duì)正常運(yùn)行造成了極大的影響。病害修復(fù)措施見表4。

表4 沖斷和沉陷病害修復(fù)措施

對(duì)于道路輕微的沖斷現(xiàn)象，屬于預(yù)防養(yǎng)護(hù)的范圍，一般采取填縫料或止縫帶密封裂縫；對(duì)于中等或嚴(yán)重的沖斷現(xiàn)象，需要先修復(fù)道路再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用全厚式混凝土補(bǔ)塊的方法，運(yùn)用快硬早強(qiáng)型混凝1 h內(nèi)可以通車，且在道路強(qiáng)度和塌落度方面均滿足要求[10]，修復(fù)后的道路可以使用3～5年。

在道路沉陷的修復(fù)養(yǎng)護(hù)中，當(dāng)損壞程度較輕時(shí)，采用板底灌漿和路基灌漿的方法，灌漿液應(yīng)滿足收縮小、不泌水、抗壓強(qiáng)度為5～10 MPa的漿體。根據(jù)面板與基層的間隙，合理選用灌漿材料和外加劑，按照規(guī)范要求進(jìn)行施工；當(dāng)損壞較嚴(yán)重時(shí)，道路沉陷可導(dǎo)致板塊碎裂，要想短時(shí)間內(nèi)修復(fù)道路，預(yù)制拼裝可以滿足這一條件。鑿除舊破碎路面，對(duì)基層進(jìn)行修復(fù)，放置預(yù)制板塊，再進(jìn)行接縫處理[11]。

對(duì)于道路變形損壞的養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，應(yīng)嚴(yán)格按照表5的預(yù)防養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，加強(qiáng)道路的日常養(yǎng)護(hù)，預(yù)防道路變形病害的發(fā)生。

表5 預(yù)防養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

3.3 排水設(shè)施的養(yǎng)護(hù)

道路排水設(shè)施的養(yǎng)護(hù)往往是最容易被忽視的，但是水是損壞道路的主要因素之一，保障道路排水設(shè)施的正常使用，也是對(duì)道路的一種養(yǎng)護(hù)。常見的道路排水設(shè)施有路面排水和路邊排水，危害道路的水分為地表水和地下水，地表水是由雨雪形成的地面水，地下水分為上層滯水、潛水和層間水。排水系統(tǒng)每2年應(yīng)該進(jìn)行一次全面的疏通，每5年應(yīng)該進(jìn)行一次排水系統(tǒng)的全面檢修。

因?yàn)榻涤陮?dǎo)致排水口被淤泥或雜物堵住，雨水未能及時(shí)排泄，在路面上堆積，不僅影響行車安全，也會(huì)對(duì)道路性能造成一定的影響，為各種病害埋下了隱患，縮短了道路的使用壽命。在日常的養(yǎng)護(hù)中，排水系統(tǒng)應(yīng)該注意以下事項(xiàng)：

(1)檢查排水口是否堵塞，排水系統(tǒng)是否損壞，有問題應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

(2)下雨天氣應(yīng)重點(diǎn)檢查排水溝、攔水帶、泄水口是否發(fā)生堵塞、積水等問題。

(3)暴雨過后，應(yīng)全面檢查排水口、排水系統(tǒng)是否損壞。

(4)著重檢查盲溝和滲溝出水口是否堵塞，及時(shí)進(jìn)行清除和整理。

4 結(jié)語

水泥混凝土路面病害主要為接縫損壞，變形損壞，裂縫損壞和表面損壞四大類。從接縫料、微表處理工藝、表面損壞和變形損壞、排水設(shè)施等方面進(jìn)行敘述，對(duì)于不同的損壞類型，采取不同的修復(fù)養(yǎng)護(hù)方法，但是想要有效地延長道路的使用壽命，對(duì)于水泥混凝土路面來說，基礎(chǔ)的日常養(yǎng)護(hù)巡視是必不可少的，可及早發(fā)現(xiàn)病害，并及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。