聚合物改性水泥混凝土路面病害原因分析

李平基

摘 要：聚合物改性水泥混凝土路面是新型路面，由于是新材料新工艺，建成通车后存在不同程度的路面病害，笔者根据参与中山某公路聚合物改性水泥路面的病害调查的经验，将病害的规律及成因进行分析，为处治病害提供指导，也供同行作为参考。

关键词：聚合物路面；病害；原因；分析

聚合物改性水泥路面是某大学的科研成果，由于其兼具沥青路面及水泥路面的优点，近年在广东中山推广应用，由于各种原因，通车后路面出现剥落病害，笔者通过调查数据及现场情况，对病害进行分类分析，找出路面产生病害的主要原因。

1 工程概况

中山某公路路面升级改造工程，是典型的城乡结合部公路，路口众多，交通混杂，旧路建成有十多年。本工程采用的是新型聚合物改性水泥路面处治方案，工程的主要内容为，对城桂公路原有的旧水泥路面局部病害板进行处治，然后在旧水泥路面上加铺聚合物改性水泥路面处治。于2011年9月30日建成通车，运行已超过两年。

聚合物水泥路面处治方案是由某大学采用其科研成果及专利进行设计，并提供聚合物乳液材料、施工指南及施工工艺流程。聚合物水泥路面结构采用的是骨架排水式路面结构层，界面粘结层采用聚合物与水泥混合经搅拌后涂刷在旧路面上，聚合物路面配合比：单一档粒径碎石（5-10mm）+42.5#水泥+聚合物乳液混合物。

建成通车后，在2012年下半年，路面出现个别的坑槽，数量较少，2013年4月至8月，因雨水季节下雨较多，且雨量普遍较大，路面出现较多的坑洞病害，个别路段成遍出现，影响了行车安全。根据养护单位调查形成的病害调查表，作如下的分析。

2 病害产生的季节时间

养护单位在缺陷期内对城桂路全程跟踪巡查养护，发现每次路面产生坑槽、坑洞都是在雨季下大雨时或者是在连续下雨期间，今年广东省雨水季节较长，且每次下雨雨量大，连续时间长，坑洞产生也较去年多。而在旱季或晴天时间，从未发生过路面剥落现象。

3 病害分布规律

从坑槽病害调查表中可清楚发现，发生剥落杭槽病害较集中的位置分布规律有如下六种类型，通过图解下雨时路面排水方式（下图箭头方向为雨水在结构内部流动方向）便于找规律：

（1）弯道缓和曲线到全超高段的内侧（如空调厂对面南往北方向），该段病害最严重，成遍出现，新增的防撞墙隔断了横向排水，形成径流，下雨时中央处严重积水；

（2）纵向竖曲线的底部（秀丽湖路口），病害都集中在最低洼处，大雨时积水深度达15cm；

（3）城桂路的起终点处（中英文学校及五桂山市场附近）；

（4）路口、门口处（中英文学校、秀丽湖路口、长命水村路口、加油站路口、五桂山行政路口、镇政府路口、马槽村口、五桂山广场路口等）；

（5）旧路面本身下陷处（公交站）；

（6）横缝和纵横缝交叉处。

容易看出前5类都是容易形成积水的地方，如弯道超高排水处由于防撞墙阻隔容易形成径流、路口隔断处无法横向排水、竖曲线底部及起终点处无法纵向排水、旧路局部下陷处无法向周边排水。

第6类横缝和纵横缝交叉处，完工后的前半年时间从未发生过，2012年下半年开始个别点发现产生崩边啃边现象，发现病害处的横缝处普遍存在砂子或小石子塞满缝隙现象，导致板块伸缩过程中在该处温度应力集中，将聚合物路面顶起脱空引起的病害。

通过上面分类观察分析，路面产生坑槽剥落病害的位置，规律性很明显。

4 原有排水系统调查，存在明显不合理且多年未疏通整治

城桂公路在城乡结合部的路段，是典型的城市道路，路口众多，纵横向排水不畅，由于当初建造的时代所限排水设计不合理，沿线两侧的排水边沟、暗沟断面过小，且雨水口分布太少又不合理，大部分暗沟、暗涵有堵塞问题，当初施工期间曾提出过整治疏通方案，但由于各种原因，一直未进行，因此城桂路路面容易形成积水是必然的。

特别是上下坡的超高段外侧幅路面，由于新增设了中央防撞墙，隔断了路面横向排水，在暴雨或边续下雨时，边沟断面过小，雨水快速注满水沟并大量溢流至路面上，造成雨水在路面漫流并形成徑流的现象，路面积水严重，设计时未能充分考虑到这样的后果，也是原因之一。

5 病害产生的直接原因

由于聚合物路面结构层设计是透水式，其设计思路是通过路面结构内部的连通空隙来排水的，以提高路面在下雨时的行车安全性与舒适性，但聚合物混凝土路面设计孔隙率约12%左右，这决定了内部孔隙排水断面非常有限，当路面遇上下雨时，有如下二种情况：

（1）当下短时小雨时，路面内部可以迅速排完地表水，路面水不会出现流淌，这时排水结构的优点充分体现，行车安全舒适。

（2）连续下雨或短时降雨量大时，路面结构内的空隙呈“饱和”状态无法完全排泄地表水，形成“路面地表排水与内部排水相结合同时排水”的状况，当地表与内部同时排泄还不能满足排走雨量时，就形成路面积水现象了。

但广东的雨季多数情况属第二种，下雨中大量的车辆从路面上碾压，对路面内部“饱和”积水进行挤压产生瞬间较大压强，车辆不断反复作用下，局部积水路面的粘结层疲劳，粘结力迅速衰减，聚合物与旧路剥离，形成路面坑槽病害。相对其他类型路面，排水式结构对积水浸泡的水损害问题较为敏感突出，我们从路面病害位置的规律就可以得到验证。

6 聚合物是新型的路面材料，应用需经时间验证

在推广应用中其适用性、耐久性、地域性还需要时间验证，特别是聚合物高分子粘结材料，对雨季时间长、雨量充沛的广东地区是否可行，高分子材料经高温雨水侵蚀作用后的老化速度缺乏数据支持，水损害必然使粘结力加速衰减，从上面分析看出聚合物界面粘结剂的粘结力“抗雨水浸泡性能较差”，因此聚合物界面粘结层的耐久性还要进一步探讨。

7 结 语

综合上述，笔者认为造成路面产生剥落坑槽的主要原因就是“水损害”，而水损害为什么会影响这么严重，主要是因为先天与后天的原因造成的。

（1）是城桂公路是典型的城市道路，原有的排水设计受时代所限，排水系统设计不合理，且多年未对排水系统进行疏通处治，大面积排水不畅是必然的；特别是超高段，新增设的防撞墙隔断了横向排水，雨水在路面漫流及形成径流。

（2）是排水式聚合物路面结构设计，不适合排水较缓慢的城乡结合部城市道路，因路口众多，而且又是旧路改建加铺，在雨量充沛的季节容易形成积水路面，路面结构内部雨水呈“饱和”状态，在行车作用下，路面内部产生压力水，致路面过早出现疲劳，粘结力迅速衰减，容易引发较严重的水损害，直接造成路面剥落坑槽病害的产生；

（3）是聚合物界面粘结材料在水损害的侵蚀下，高分子材料有加速老化现象，粘结力衰减较快，与旧路面脱离造成剥落。