水泥混凝土路面病害治理与养护

□□ 王 燕，任建西

(新疆农业大学 交通与物流工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

引言

水泥混凝土路面因其强度高、稳定性好、耐高温和磨耗小而得到了广泛应用。随着时间的推移，水泥混凝土路面会产生损坏，需要对路面进行修复和养护，使道路的使用寿命延长，提高驾驶员以及乘客的行车舒适度。水泥混凝土路面养护主要方针为“预防为主，防治结合”[1]。水泥混凝土路面有效地日常养护可以避免交通事故以及重大病害的出现。对于存在严重病害的道路，应通过对路面的检查评定，确定道路的养护对策，安排大、中修以及专项或者改建工程进行防护或者整治。

水泥混凝土路面病害主要分为4类：接缝损坏、裂缝损坏、表面损坏和变形损坏，这4类病害又分为17型，每1型分为1～3个等级。每种道路病害的养护方法都不完全一样，但道路必须进行日常养护才能及时发现问题，处理道路病害，并有效预防道路的重大病害。

1 路面接缝养护

接缝损坏主要表现为错台现象、填缝料损坏、唧泥现象、拱起现象等。接缝养护一般需要填入合适的接缝料，接缝料应具备抗氧化、抗硬物嵌入、硬度大、寿命长的特性，并与道路紧密结合，防止雨水及杂物进入道路缝隙，渗透到道路基层，冲涮或破坏道路基层结构，造成道路的严重损坏。

1.1 填缝料的发展

填缝料施工分为加热式施工和常温式施工。加热式施工所用的填缝料最开始为沥青玛蹄脂，虽然价格较低，但耐久性、粘聚力以及抗硬物嵌入等能力都不理想[2]。然后是改性沥青填缝料，在原有的沥青中，按照一定的比例掺加SBS、SBR和其他外掺剂，最后进行加热获得一种热灌性填缝料，也叫做复合改性沥青[3]。这种材料在一定程度中改善了沥青的高温抗流动性，但由于沥青拌合料厂一般在郊外，运输距离较长，在一定程度上会影响复合改性沥青的粘合度。加热施工式填缝料的技术要求见表1。

表1 加热施工式填缝料的技术要求

常温式施工主要有以聚氯乙烯胶泥为代表的填缝材料，在机场和高等级的公路中已经广泛使用，但是这种材料的硬度不太理想，耐久性能也较差，抗硬物的嵌入能力也不足[4]。随后是普通型聚氨酯填缝料，其是以聚氨基甲酸酯、固化剂为主要成分的非定型常温固化的一种填缝材料，具有橡胶弹性，粘聚力较好，在低温下也能保持良好的弹性，常温下施工比较简便，广泛应用于高等级公路以及机场、高速公路等道路接缝处理中。但是在高温下，尤其是夏季施工时，容易产生气泡并且固结时间较长，在一定程度上影响了道路交通。

同时还有硅酮类填缝料，主要以聚硅氧烷类的有机硅为代表，耐低温、耐紫外线、寿命较长且弹性较好，但价格较贵，粘附性较差，且有刺激性气味。之后有了橡胶类填缝料，以聚硫橡胶、氯丁橡胶为主要成分制备的一种常温式施工预制橡胶嵌缝条[5]。在车辆荷载的作用下，这种预制橡胶嵌缝条容易失去粘合力，使得接缝再次出现。随后有热熔弹塑性填缝材料，它不仅具备橡胶的高弹性，而且通过添加抗氧剂、增粘剂等，使其抗氧化、粘结力增强。常温施工式填缝料的技术要求见表2。

表2 常温施工式填缝料的技术要求

1.2 填缝料的性能

填缝料的失效会导致道路接缝重新裂开，因而研究填缝料的性能是十分必要的。在不利温度条件下，填缝料收缩量或膨胀量较大，填缝料与板之间会产生较大的拉应力或剪切力，若填缝料的粘结力不好就会影响其使用寿命，使得道路接缝材料被破坏。

1.2.1耐低温性

填缝料的性能主要是测试填缝料与混凝土的粘结性、定伸率与弹性恢复率。有研究表明[6]，在常温式施工条件下，PUAM111032和聚氨酯类填缝胶在-10 ℃温度环境中，拉伸量以及粘结度较好。

由苯丙乳液、VAE乳液混合，再加入分散剂、消泡剂和成膜助剂、无机填料，混合制成聚合物水泥基复合填缝料PCJS。在-20 ℃的条件下，试件内部未发生内聚破坏或粘结破坏，定伸形态良好，弹性恢复率均>60%，符合粘结性能标准[7]。

1.2.2耐高温性

聚合物水泥复合材料(PCCJS)在60 ℃的高温条件下，15 h后试件的弹性恢复率在60%以上，符合填缝料的弹性恢复率标准；但在填缝料的拉伸强度性能、变形性能、能耗性能方面有所下降，与聚氨酯类、硅酮类、聚硫类、聚硫氨酯类填缝料相比，PCCJS在高温环境下的拉伸强度更优异[5]。

2 路面裂缝养护

裂缝损坏主要有沉降裂缝、收缩裂缝、施工裂缝等，水泥混凝土路面裂缝是路面早期病害之一，不仅影响道路行驶的舒适度，而且降低了道路的使用寿命。从节省资源的角度考虑，及时对道路裂缝进行维修和养护是很有必要的。

2.1 微表处理工艺

水泥混凝土路面的裂缝是不可避免的，道路裂缝如图1所示。裂缝形成原因有很多。沉降裂缝是由于水泥和骨料的密度不同，混凝土发生不均匀沉降形成路面裂缝；收缩裂缝是由于在水泥水化反应产生热量，散热慢，热胀冷缩导致裂缝的产生；或是道路上行驶车辆较重，路面承受压力较大产生裂缝。对于水泥混凝土路面的裂缝，首先对裂缝宽度进行测量，目前是采用ZBL-F800裂缝综合测试仪测量裂缝宽度，宽度<3 mm的路面裂缝，采用扩缝灌浆的方法；宽度>3 mm的路面裂缝则用条带罩面进行缝补。水泥混凝土路面裂缝的及时修补处理，可防止外部水进入裂缝，防止其渗入对地基造成不可修复的破坏。

图1 水泥混凝土路面裂缝

在对旧水泥混凝土路面加铺层时，应对原有路面进行检查，找出病害，并按照要求对病害进行处理，尤其是板块破碎、掉边、缺角等，应凿除板块，清理碎屑，夯压密实，再铺筑罩面。

2.1.1薄层水泥砂浆罩面

在路面没有大程度的破坏或没有结构性的破坏时，可以采用薄层水泥砂浆罩面。喷刷之前，先对道路的裂缝进行修补，用水进行表面清理，用水泥和改性剂配置界面处理剂并涂刷在道路上，刮铺罩面砂浆，最后对罩面砂浆进行薄膜覆盖养护。

2.1.2钢纤维水泥砂浆罩面

在水泥中加入钢纤维可增强水泥砂浆的抗拉强度和抗弯强度。首先，采用的钢纤维须是无尘无锈无油污且没有杂质和碎屑；其次，对钢纤维的掺量有一定的要求，一般≮0.5%，如果掺量较高，搅拌困难，内部摩擦力增大，也会增加工程造价[8]。

2.1.3稀浆封层罩面

稀浆封层罩面是按照特定比例将乳化沥青、骨料、填料、添加剂和水混合成的一种稀浆混合料，然后均匀地摊铺在路面上，形成耐磨的罩面。一般情况下，稀浆封层罩面是用来进行道路抢修的，因为稀浆封层罩面施工用时较短，费用较低，一般2 h内就可通车。

2.1.4薄层沥青磨耗层罩面

薄层沥青磨耗层罩面是由单一粒径的骨料、填料和沥青组成，其中沥青含量在4.6%～5.6%之间[8]。沥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铺设。

2.2 养护措施

2.2.1提升养护人员的预防意识

水泥混凝土路面建成后，需要铺设薄膜覆盖，并及时进行洒水养护，当气温<5 ℃时，不能进行洒水养护。在自然养护的条件下，P·O水泥和P·S水泥养护时间必须>7 h，抗渗混凝土和C60以上的混凝土养护时间必须>14 h。另外，水泥混凝土路面的日常巡视是必不可少的，及时清理道路障碍物，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发生率，节省了较大费用的支出。所以，定期对养护人员进行培训，使其深刻地认识到道路日常养护的必要性。

2.2.2督促施工人员的规范施工

水泥混凝土路面的裂缝虽然是不可避免的，但是规范的施工和标准的养护可以延缓病害的发生。在进行水泥与骨料的配合时，配合比不合理或者是混凝土搅拌不均匀会影响整个道路的使用寿命。道路施工应要求工人按照施工规范进行，不得偷工减料，防止对道路造成损害。同时定期对施工人员进行相应培训，加强对施工标准的理解，使其深刻认识到施工规范对道路的重要性。另外，应加强对施工的巡视，有利于施工进度的推进以及施工质量的提高。

3 表面及变形损坏养护

表面损坏主要有坑槽、起皮、磨损、磨光等，变形损坏主要指沉陷、隆起、路肩与车道分离等。

3.1 表面损坏养护

坑槽的产生主要是由于混凝土中粗骨料的脱落或局部未振捣密实。一块板上可能会有多个大大小小的坑槽，小坑槽虽然对行车安全未造成严重影响，但对于道路的美观有一定的影响，较大的坑槽则会对行车安全造成较大影响。露骨的产生是由于在汽车不断的荷载作用下，道路表面的水泥浆逐渐剥落，露出了粗骨料，道路表面形成坑坑洼洼、高低不平的现象，严重影响到了行驶过程中的舒适感。

对水泥混凝土路面损坏进行修复，如少量的坑洞，应直接对坑洞填补水泥砂浆材料；对于较多的坑洞，应采取涂刷罩面的方法修补；对于道路大面积的坑洞，则选择组合式路面修复或采用沥青混凝土罩面修复[9]。

表面损害养护分为预防养护和修复养护，具体修复措施见表3。其中预防养护是很重要的。对于道路而言，发现轻微的坑洞以及露骨应引起重视，及时进行相应的修复养护，避免对道路造成严重的损坏。

表3 表层类病害修复措施

3.2 变形损坏养护

变形损坏主要指沉陷、隆起等，其中沉陷是路面病害中最严重的一种，沉陷能导致面板的错台甚至破碎，影响行驶安全。冲断是指被泥石流冲毁道路的现象，一旦道路被冲断，对正常运行造成了极大的影响。病害修复措施见表4。

表4 冲断和沉陷病害修复措施

对于道路轻微的冲断现象，属于预防养护的范围，一般采取填缝料或止缝带密封裂缝；对于中等或严重的冲断现象，需要先修复道路再进行养护，采用全厚式混凝土补块的方法，运用快硬早强型混凝1 h内可以通车，且在道路强度和塌落度方面均满足要求[10]，修复后的道路可以使用3～5年。

在道路沉陷的修复养护中，当损坏程度较轻时，采用板底灌浆和路基灌浆的方法，灌浆液应满足收缩小、不泌水、抗压强度为5～10 MPa的浆体。根据面板与基层的间隙，合理选用灌浆材料和外加剂，按照规范要求进行施工；当损坏较严重时，道路沉陷可导致板块碎裂，要想短时间内修复道路，预制拼装可以满足这一条件。凿除旧破碎路面，对基层进行修复，放置预制板块，再进行接缝处理[11]。

对于道路变形损坏的养护计划，应严格按照表5的预防养护标准执行，加强道路的日常养护，预防道路变形病害的发生。

表5 预防养护标准

3.3 排水设施的养护

道路排水设施的养护往往是最容易被忽视的，但是水是损坏道路的主要因素之一，保障道路排水设施的正常使用，也是对道路的一种养护。常见的道路排水设施有路面排水和路边排水，危害道路的水分为地表水和地下水，地表水是由雨雪形成的地面水，地下水分为上层滞水、潜水和层间水。排水系统每2年应该进行一次全面的疏通，每5年应该进行一次排水系统的全面检修。

因为降雨导致排水口被淤泥或杂物堵住，雨水未能及时排泄，在路面上堆积，不仅影响行车安全，也会对道路性能造成一定的影响，为各种病害埋下了隐患，缩短了道路的使用寿命。在日常的养护中，排水系统应该注意以下事项：

(1)检查排水口是否堵塞，排水系统是否损坏，有问题应及时修复。

(2)下雨天气应重点检查排水沟、拦水带、泄水口是否发生堵塞、积水等问题。

(3)暴雨过后，应全面检查排水口、排水系统是否损坏。

(4)着重检查盲沟和渗沟出水口是否堵塞，及时进行清除和整理。

4 结语

水泥混凝土路面病害主要为接缝损坏，变形损坏，裂缝损坏和表面损坏四大类。从接缝料、微表处理工艺、表面损坏和变形损坏、排水设施等方面进行叙述，对于不同的损坏类型，采取不同的修复养护方法，但是想要有效地延长道路的使用寿命，对于水泥混凝土路面来说，基础的日常养护巡视是必不可少的，可及早发现病害，并及时进行修补。