浅谈水泥混凝土路面主要病害的成因及防治措施

池静

（河南高速公路发展有限责任公司郑州分公司，河南 郑州 450000）

随着国民经济和交通运输业的飞速发展，水泥混凝土路面有了较快的发展。水泥混凝土路面是以水泥为胶凝材料,以粗细骨料为强度刚架形成强度的一种高级路面。因其具有刚度大、强度高、耐久性好、有利于夜间行车、整体性与稳定性优等特点,目前在我国应用比较普遍。水泥混凝土路面,受施工工艺、使用环境等因素的影响,会发生如开裂、断板、沉陷、错台等病害,影响了公路运输的效益和行车安全。水泥混凝土路面板块断裂是水泥混凝土路面中常见的病害之一。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。因此，研究分析水泥混凝土路面产生主要病害的成因，采取行之有效的防治措施，对于提高水泥混凝土路面的使用品质和施工质量，延长水泥混凝土路面的使用寿命，具有十分重要的意义。

1 水泥混凝土路面断板的原因

对于水泥混凝土路面来说，病害产生的因素很多，主要有原材料质量、基层的施工质量、水泥混凝土配合比以及水泥混凝土施工工艺等因素。

1.1 原材料质量的影响

1.1.1 水泥的安定性差，强度不足。水泥中的游离氧化钙在凝结过程中水化很慢，水泥凝结硬化后还在继续起水化作用，当游离的氧化钙超过一定限量时，就会破坏已经硬化的水泥石或使抗拉强度下降。水泥强度不足也会影响混凝土的初期强度，使开裂断板的机率大大增加。水泥的水化热高，收缩大也易导致开裂。

1.1.2 集料（砂、碎石等）含泥量及有机质含量超标。水泥混凝土中水泥石与骨料的界面粘结不良往往是产生初期开裂的薄弱部位。集料的含泥量和有机质超过规范要求，必然会造成界面缺陷，容易开裂。另外有资料表明，在同样的水灰比条件下，石灰石，石英岩等亲水性骨料与水泥石界面粘合力大，花岗岩等亲水性差的骨料则反之。

1.2 基层施工质量的影响

基层能够给水泥混凝土板提供均匀稳定的支撑且能防止冻胀，保证整体强度和良好的平整度，延长混凝土板的使用寿命。如果基层强度不均匀、平整度不好，会造成混凝土板底承载力不均匀以及板厚不一致，混凝土板块受荷载作用后在强弱分界部位就会发生断裂。基层施工质量不好，强度不均匀或较低，使用中基层松散或在渗水作用下，材料被吸往一边，面层脱空，当受到弯拉力大于混凝土板强度时，面板即发生断裂。 面层接缝填料失效，板的弯沉使空隙内的积水，侵蚀冲刷基层，并沿接缝缝隙喷出，即产生唧泥。如果唧泥现象不断产生，面板边缘部分将失去支承，在荷载下产生断裂。

1.3 水泥混凝土配合比的影响

1.3.1 水灰比问题。水泥混凝土的拌合水分为自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水。它是为了满足操作的要求。自由水在混凝土过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。

1.3.2 计量不准确。混凝土配合比是根据混凝土的强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定。根据规定各种配料的计量误差应控制在：水泥1%，粗骨料3%，水1%，外加剂2%。如果计量不准确会影响砂石材料的级配，没有一个好的级配，混凝土的密实度就难以保证，因此，混凝土施工的工程应采用拌和站并必须配置一定数量的自动计量设备，禁止用体积法计量。

1.4 施工工艺不合理的影响

搅拌不足或过分，振捣不密实，形成混凝土强度不足，或不均匀，易导致早期开裂或断板。振捣时间不易过长，否则会造成分层，粗骨料沉入底层，细骨料留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加。

养生不及时或养护不当。尤其是气温高，湿度小，风速大，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝。切缝不及时，由于机具故障或操作人员切缝时间掌握不准确或切缝深度不足，造成混凝土内应力集中，在混凝土板的薄弱处形成不规则的贯穿裂缝。

2 水泥混凝土路面断板的防治措施

2.1 严格控制原材料质量

合格的原材料是保证混凝土质量的必要条件。对于安全性差，游离氧化钙超标及强度不足的水泥禁止使用；不同厂家、不同种类、不同批产的水泥严禁混合使用。尽量采用发热量少，收缩的硅酸盐道路水泥或普通硅酸盐水泥。集料的含泥量及有机质含量不得超标，级配应符合配合比要求。

2.2 加强土基、基层的施工质量

首先要保证土基有足够的稳定性和强度的均匀性。压实度满足设计要求，加强排水设计，采取必要的防水、排水措施，减少路基受水侵害的影响。

路基的填筑材料也是防止路面裂缝的措施之一。采用整体性、稳定性好且有较大刚度的半刚性材料做基层，可以确保混凝土路面使用品质，延长寿命。

2.3 增加混凝土路面板的厚度

混凝土板是水泥混凝土路面最重要的结构层，它不仅具有较高的力学强度、弹性模量，还具有较大的承载和扩散荷载的能力。由于水泥混凝土的抗弯拉强度比其抗压强度小的多，在车花荷载的反复作用下，混凝土路面板受弯拉部分最易产生断裂而破坏，因此，弯拉应力是面板的主要设计根据。

2.4 减少温度收缩的措施

避免高温和大风天气下施工。在高温和大风天气下，由于混凝土面迅速失水，引起混凝土表面干缩，产生表面裂纹。

降低水泥用量，减少温度收缩。使用低热水泥及减少水泥用量可以降低混凝土温度。水泥水化热对混凝土的升温影响很大，水泥品种不同，水化热相差很大，所以要使用低热水泥或中热水泥。减少水泥用量的主要措施有：a.选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。b.砂率小，比表面积小了能节省水泥。c.采用粗砂比细砂省水泥。d.满足混凝土和易性条件下尽可能降低塌落度，这样可以减少用水量和水泥用量。e.掺减水剂，也可以减少水泥用量。

2.5、减少干燥收缩裂缝的措施

尽量减少混凝土的单位用水量，混凝土干缩主要是混凝土中多余的水分不断蒸发所致。据有关研究表明，水泥水化所需的水量只有水泥重量的2%左右，而实际工程上应用的水灰比要比这大的多，因而干缩也比较大，因此必须严格控制水灰比，减少单位用水量。

2.6 完善水泥混凝土路面的施工工艺

加强对施工工艺各环节的管理，减少影响混凝土产生裂缝的因素。

2.6.1 加强驻地化验室的建设。首先，对进厂主要原材料实行质量监控，水泥常采用普通硅酸盐水泥，对拟定采用的水泥都要进行物理性能和化学成分试验分析。粗集料（级配碎石）应采用质量坚硬、耐久、洁净、符合规定级配、最大粒径40mm、含泥量1%、针片状颗粒含量1.5%、硫化物及硫酸盐含量1%石料强度3级的配石。特别要强调的是片状石石含量应严格控制，因为它会减少水泥的黏结力，从而减少路面的强度和寿命。细集料（砂）应采用质地坚硬、耐久洁净、细度模数宜在2.5以上，含泥量3%，硫化物及硫酸盐含量1%的天然中砂。其次，加强对混凝土配合比的监控，主要检查原材料计量、搅拌时间和坍落度，严格控制水灰比。

2.6.2 混凝土摊铺一定要平整均匀，混凝土表面浆体不均匀，过振导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。

2.6.3 严格控制混凝土振捣时间，既要振捣密实又要避免过振，过振导致离析，使表面砂浆过厚，易产生收缩裂缝。

2.6.4 加强切缝时间的管理，遵循宁早勿晚原则。同时，在符合设计规范的条件下，混凝土板块尺寸的设计采用下限为好。

2.6.5 加强水泥混凝土路面的初期、中期、后期养生，尽量延长开放交通的时间。

3 结束语

水泥混凝土路面病害的成因是多方面的，出现病害后，只要认真调查分析，找出病害产生的主要原因，研究制定防治措施，改进设计与施工工艺，加强工程管理，从根本上解决水泥混凝土路面断板问题。

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