水泥砼路面断板的预防与修复

李国兴

摘 要：水泥砼路面是一种刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好、抗滑性能好及养护费用低等优点的路面结构。由于路面經常受重交通荷载、环境条件等影响，随着时间的推移，引起路面的断板，影响了公路的正常使用，因此，必须采取措施，加强对水泥混凝土路面设计、施工及养护管理，延长混凝土路面的使用寿命，减少混凝土路面的断板产生的机率。

关键词：水泥砼路面；断板；预防；修复

1 水泥砼路面断板的原因

水泥砼路面断裂的主要原因是由于砼内温度应力和荷载应力（如约束应力）大于砼的抗拉强度而造成的。主要原因有以下几种：砼的初期收缩应力大于抗拉强度而引起的横向裂缝；砼板尺寸过大产生的温度翘曲应力大于抗拉强度引起的横向裂缝；地基不均匀沉降造成砼板受力不均匀产生的剪切应力大于抗拉强度引起的横向、纵向、或角隅断裂。砼与基层的摩擦力过大使砼收缩受到约束产生约束变形，增大了收缩应力导致砼板断裂。

砼路面的裂缝形式分为干缩裂缝和冷缩裂缝。和一般材料一样，水泥混凝土具有热胀冷缩性能，混凝土板块的热胀冷缩都是在相邻部分或整体性限制条件下发生的，故热胀属于变形压缩，而冷缩则属于拉伸变形很容易开裂。有资料表明，水泥水化过程中的放热速度是变化的，初始较慢，25min后增温，大约在终凝后12h的水化热温度可达80-90℃。使内部混凝土产生显著的体积膨胀，而板面温度随着晚上气温降低，湿水养护而冷却收缩，致使混凝土路面内部膨胀，外部收缩，产生很大的拉应力。当外部混凝土的受拉应力一旦超过混凝土当时的极限抗拉程度时，板块就产生裂缝后横向断裂。此外，从最高温度降温，由于受到已有基层或已硬化混凝土的约束力，在温度下降时，就不能自由收缩，就要产生裂缝，这种裂缝大多是贯通路面的。

2 水泥砼路面断板分类

所谓断板，即水泥混凝土板产生横向贯通裂缝，使板块整体遭到断裂的现象。断板特征是裂缝贯通全厚和板面。

（1）水泥混凝土路面断板按其损害程度分为三类：a.轻微断裂：裂缝无剥落或轻微剥落；未封缝的裂缝宽度小于3MM；已封缝的裂缝宽度不限，但封缝良好。b.中等断裂：裂缝处有中等程度剥落；未封缝的裂缝宽度为3～25MM；已封缝的裂缝无剥落或轻微剥落，但填缝料明显损害；板被分割成3块以内，但均属轻微裂缝。c.严重断裂：裂缝处有严重剥落；未封缝的裂缝宽度大于25MM；板被分割成3块以上，裂缝损害在中等程度以上；有错台，裂块已开始活动。 （2）按断板形式又分为纵向断板和横向断板两类。2004年颁布的《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1—2004）指出：混凝土板的断裂块数，高速公路和一级公路不得超过评定路段混凝土板总块数的0.2%，其他公路不得超过0.4%。对于断裂板应采取适当措施予以处理。

3 水泥砼路面断板的主要影响因素

3.1 材料性质

（1）水泥的水化反应。水泥与水刚接触的迅速而短暂的反应，可在几分钟内释放热量达到最大值，然后迅速下降。这一温度时高时低的过程，使混凝土因温度应力的作用而产生变形。这一作用的重复发生，其温度变形速度一旦超过了混凝土的徐变速度就会出现裂缝。

（2）水泥石的干缩。砼在硬化前，由于内部骨料的不断沉积，也由于混合料还未获得强度仍处于塑性状态，迅速失水引起表面干缩而导致断裂，至少由于水分蒸发使混凝土因塑性变形而其表面或内部形成裂缝倾向。

3.2 路基问题

路基是路面的承重结构，路基塑性变形过大就会使底板出现脱空而导致水泥砼路面开裂。

3.3 环境因素

砼浇筑时，温度湿度风速对混凝土面板的收缩有着直接的影响，温差变化大，就会产生温度收缩应力，使砼板在薄弱断面产生过大的应力集中而出现断板。

3.4 切缝时间

切缝的目的就是缩短砼板块长度以减少内应力，实现人为的有规律断裂。首先要在切缝处埋置接缝板，并在接缝板位置上再行切缝，这是预防砼早期断板的有效措施。接缝板的高度是混凝土板厚的2/3，并应在基层顶面放置，这样就在此处形成了最薄弱条件，当砼面板产生拉应力时，裂缝就在此处产生，从而避免了砼面板的早期断板。

3.5 施工方面

如不按级配配料水灰比控制不准，铺筑时振捣不均匀，板块厚薄不一致，或因机械故障间断时间过长，都会造成砼强度不均匀，以致形成最不利截面，导致水泥砼路面出现断裂。

3.6 使用过早

在混凝土尚未达到设计强度之前，还承受不了外界荷载的作用，当这一作用超过了荷载的临界状态时，裂缝就产生了。

4 水泥砼路面断板的预防措施

4.1 严把水泥砼路面的设计关

为了防止水泥混凝土路面产生断板，设计单位应认真按照水泥混凝土路面的设计理论及规范要求，进行深入细致地研究和讨论，根据工程的地理位置、环境、地形、沿线工程地质和水文地质，特别是交通量的组成和车辆的类别以及材料的供应情况提出符合实际的轴载设计参数、路面结构、材料组成、路基填料、碾压方案和要求，以设计出适宜的水泥混凝土面板以及完善的排水系统，提出合理经济的配比设计及要求。

4.2 严把原材料关

对于进场的水泥、砂、碎石、钢筋等原材料应认真把关，确保其质量符合设计及规范要求。水泥严禁混合使用，对于有机质含量超标的集料应严格禁止使用。只有选择合格的原材料才能保证混凝土的质量。

4.3 基层施工

在基层施工中，严格控制基层顶面标高，确保面层厚度均匀一致，使基层表面平整。当基层表面凹凸不平，不仅会使面板与基层间的摩擦力增大，而且使面板下面的摩阻力形成不均匀的片状区，这样在不均匀片状区的边缘部位和摩阻力集中的区域就最容易形成断板；另一方面，当基层标高低时，浇筑的砼面板就偏厚，而切缝深度又是按正常板厚实施的，这样在砼凝固过程中产生的拉应力的作用下，就会在面板相对比较薄的部分产生不规则裂缝，因此把基层的标高控制准确，表面平整光滑是预防断板的一个措施。

4.4 控制好混凝土的配合比

按试验混凝土配合比准确配料，使施工配合比与设计配合比相符合。在施工中要经常检查骨料的级配和杂质，发现所购进的骨料级配与原试验级配不符时，必须及时调整施工配合比，同时还要检查原材料含泥量，使其不能超标。

5 水泥砼路面断板的处理与修复

5.1 断板裂缝修补

对于轻微断裂，裂缝无剥落或轻微剥落，裂缝宽度小于3MM的断板，应采用灌入粘结剂的方法进行修补。粘结剂灌入方法分为：直接灌入法、喷嘴灌入法、钻孔灌浆法、注射器注射法。粘结剂材料有聚胺脂、聚硫环氧树脂、甲凝、环氧树脂等高分子树脂工程材料。

5.2 断板局部修补

板面局部断裂修补按板面断裂损害程度不同进行修补：对于轻微断裂，裂缝有轻微剥落的，现画线放样，开凿深为5～7mm的长方形凹槽，刷洗干净后，用快凝小石子混凝土填补；对于轻微断裂，裂缝较宽且有轻微剥落的断板，按裂缝两侧至少各20cm的宽度放样，开凿凹槽、布设加固钢筋，再浇筑快凝混凝土。

5.3 断板整块板更换

对于严重断裂，裂缝处有严重剥落，板被分割成3块以上，有错台或裂块已开始活动的断板，应采用整块板更换的措施。建议采用合格厂家提供的快凝材料进行整块板修复更换。

6 结束语

工程实践表明，只要采取正确的预防措施，采用新技术、新工艺、新设备等办法，解决和处理水泥混凝土路面断板问题，就会大大减少混凝土路面的断板。这对保证混凝土路面施工质量，延长混凝土路面的使用寿命将是十分有利的。

参考文献

[1] JTGF80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S]