水泥混凝土路面早期损坏、断裂原因分析及处治预防措施

陈彦平

（内容提要）针对水泥混凝土路面损害较多的现状，从设计、施工、强度、变形及养护等方面分析了造成水泥混凝土板断损害的原因，并提出了维修预防措施。

（关键词）水泥混凝土路面损坏、断裂分析、维修、预防。

水泥混凝土路面从现场破损情况观察，其破坏及断裂原因可以综合归纳为如下五点：

一、结构设计存在问题：

①面板薄。早期路面设计大部分是厚度小于22厘米的C20混凝土板，且其设计控制理论以抗压强度为控制指标，而实际上混凝土的抗压强度远远大于其抗弯拉强度（约1/8～1/10），设计理论不能反映实际使用的要求，实践也证明该设计原理是不可取的。

②基础弱。基础材料选用不够透视。特别是一些低洼易潮湿的路段，冲坏、渗透较为严重。在铺筑混凝土路面时，基层不设任何稳定类的半刚性基础，且原基础都是些含泥量较大的黄泥土的地段，即使不在雨季，基层在行车影响下也会产生“泵唧”现象。

其原理是基层在面板接缝处的反复荷载作用下，土产生毛细雨水管，使水向有缝处吸附、迁移、集中，最终水分从缝中渗出，即为“泵唧”现象。它带来的损害很大，不仅接缝处混凝土发生破碎，而且使板断裂，并破坏逐渐扩散，此病害在进行修复时，必须对路基进行处理。近年来在对以上路段处理时，采取集中维修，首先将面板、基层、底基层挖除，再对路基进行检测，对不符合要求的路段进行换填处理，然后基层采用厚度≥12cm的C15混凝土施工，面层采用抗折强度5.0Mpm厚度26cm的水泥混凝土施工。

二、施工造成的质量缺陷

一些地方的施工队伍对面板厚度控制不严，厚薄不均匀，偷工减料，导致荷载应力集中而脆断。在强度检测结果中，钻芯的抗折强度不符合设计强度要求，其主要原因在于施工时混合料的水灰比偏大，水泥用量不足或水泥质量不稳定、施工工艺差、养生不好、原材料不合要求等因素而造成的。

三、断裂

断裂是水泥混凝土路面最为严重的病害，如何防止、减少混凝土路面的断裂，是提高混凝土路面的使用质量和延长使用年限的重要问题。水泥混凝土板出现断裂从理论上分析，是由于各种因素的影响，使混凝土板某一断面产生的接应力超过混凝土的极限抗拉强度造成的。出现断裂的因素较为复杂，就造成的原因可大致分为二类：

一类是由于路基、基层、面层的稳定性不好、强度不足或不均匀造成的，这一类断裂是通常发生在：深挖方且两侧排水不良路段，由于边沟排水不畅，地表水从边缘浸入基层软化路基，同时路基又受地下水影响，使路基、基层强度降低、造成混凝土板断裂。对这种路段的预防措施，首先要保证边沟顺畅，如有地下水或属局部范围涌泉，可设置暗沟或暗管将水引至边沟内，如地下水位高，可设置渗沟。

一类是变形，因气候条件影响，引起混凝土板的变形受到约束，在混凝土板横断面处产生的粒应力超过混凝的初期抗粒强度，造成的这一类断裂是施工初期未开放交通时出现的。这类情况主要体现在以下两个方面。

1、由于混凝土板的温度均匀变化，使板整体变化，当板体均匀冷却时，由于板体四周受到约束产生拉应力（温度均匀变化产生的水平拉应力即收拉应力），该项拉应力是混凝土路面断板的主要因素之一。

2、混凝土板的温度梯度所产生曲应力。混凝土板随着气温变化有不同的变形状态。温度升高时，顶面温度高，底面温度低，造成板的中部隆起。气温降低时，造成板的边缘和角隅翘起，这些变形受到板与基础的磨擦力，翘曲应力也是断板的主要因素之一。

预防这种情况，应避免在过高温度下浇筑混凝土，低温或高温天气施工，拌和物出料温度宜控制在10oC～35oC，当现场气温高于30oC，应避开中午施工，若不能避开，应采取相应的降温技术措施，无能在什么情况和条件下，混凝土的拌和物温度都不得超过35oC，并应在最大温度梯度出现之前切割缩缝。

四、土基、基层水稳性不好，或强度不够，不均匀

这种情况也会造成混凝土板断裂，主要出现在桥涵台背部位和旧路扩宽地段。

1、由于碾压不好，压实度未达到要求，通车后路基产生不均匀沉陷，导致混凝土板断裂或桥头跳车现象。

2、横坡陡坡的半挖路段或改造原有公路拓宽路基时，新旧路基接触部位，由于施工不规范，造成基础强度不均匀，在外荷作用下易引起不均匀沉陷，导致混凝土板破环，这种情况下，混凝土板的断裂多半是纵向的或斜度较大。

3、另外还有一些路段，例如路槽开挖或开炸（石方）后压实不够，挡土墙边缘的路基压实达不到要求，造成不均匀沉降，也容易造成混凝土板断裂，在施工中应引起足够的重视。

五、施工初期未开放交通时混凝土板出现断裂

造成这种断裂的原因主要有三种：

1、各种原因产生的拉应力超出混凝土初期抗粒强度：

（1）含水量减少产生的收缩拉应力，为减少失水收縮，浇筑混凝土前要洒水润湿基层，浇筑后立即进行喷雾养生，结硬后即覆盖洒水养生，这样既可降低板的温度，减少温度变化幅度，又可保持水份，防止失水收缩。

（2）混凝土自身产生的收缩拉应力。预防措施是尽量降低水灰比，采用低水化热的水泥，既不降低混凝土早期强度又减少混凝收宿量。

2、混凝土的早期抗粒强度低。

由于各种因素产生的粒拉力大于混凝土板已获得抗拉强度，就会产生断板现象，因此提高混凝土的早期强度是重要的防治措施。混凝土早期强度主要与水灰比、水泥用量、水泥质量、料粒径、温度、施工方法和养护等因素有关。从防治断板的角度考虑，施工时应添加低收缩的早强剂、减水剂、增加小粒径集粒用量，采用真空吸水设备施工，并加强养护，以提高混凝土板的早期强度。

3、切割缩缝的时机掌握不好。

掌握好切割的时机是解决水泥混凝土路面施工初期断裂的问题的关键，过早切割会使缩缝接角剥落，过晚切割则容易产生断裂，必须要板中产生最大温度应力前完成锯缝工作，在施工中注意气候变化，以硬掌握锯缝的恰当时机和足够的锯切的工作时间。施工温度较低，应延长切缝时间，但最迟不超过24小时。切缝深度一般为板厚25%～30%，不易过浅，以保证裂缝准确发生在切割处，切缝后必须及时灌注填缝料，以防止裂缝渗水造成基层软化。

近年来随着经济的高速发展，客货运输量大幅提高，重型车、超重车，日益增多，公路负荷越来越重，造成许多国、省、县道砼路面出现大量病害。根据各种不同的砼路面病害情况和程度，并结合几年来的养护情况，对于砼路面早期损坏的处治和预防，广州市公路管养护单位做出了很大的努力，并取得了一定的成效。

1、首先要确保公路两侧的排水系统畅通；

2、要保持路面清洁，无积水，且路肩不阻水；

3、季节性的对路面纵横缝，浇灌热沥青，防止路面水渗入基层；

4、对于早期的断缝，采取沥青灌缝，严重的位置采取破碎修复，防止断裂板范围扩大，在置换砼板时根据不同公路等级和交通量采用厚26cm～28cm抗折强度5.0Mpa的混凝土面层，厚15+hcm的C15～20混凝土基层，并严格按规范要求完成每一工序施工；

5、对板底脱空造成下沉、错台的混凝土板，采取板底压浆进行修复。

6、对G105线、G106线和S355线破碎严重且面积大路线长的路段，从2007年开始逐段进行加铺处理，路况得到较大改善，社会反响较好。

六、结束语

综上所述，通过以上的方法进行解决，能更好的处理好以上的这些问题。

参考文献：

1、《公路水泥混凝土路面养护技术规范》

2、《道路桥梁养护手册》