水泥混凝土路面常见病害分析及防治措施

梁育生++蔡报强

摘 要：水泥混凝土路面是一种刚性高级路面，具有强度高、稳定性好、耐疲劳、抗冲击、抗滑性好、环境适应性好、养护费用少和利于夜间行车等优点，但也存在诸多质量通病，如易出现脱皮露骨、坑洞，易产生裂缝、断板及碎板，易出现接缝破损及错台，易出现拱胀等。若在施工阶段对以上问题加强预防和治理，将大大延长路面的舒适性、安全性和使用寿命，减少经济损失。

关键词：水泥混凝土路面 病害分析 防治措施

中图分类号：TQ172 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0041-04

1 水泥混凝土路面常见病害分析

1.1 脱皮露骨及坑洞

水泥混凝土路面脱皮露骨是指混凝土表面细集料散失、粗集料暴露。坑洞是指由于砂石材料夹杂泥土或者施工工艺不规范等施工原因造成的混凝土浇筑完成后表面出现的凹槽及孔洞的现象。

水泥混凝土路面脱皮露骨及坑洞形成的原因可从以下两方面进行分析。

1.1.1 材料方面的原因

（1）水泥成分中的非活性物掺量过多，或者使用低标号、过期、受潮的水泥，使成型混凝土强度达不到设计要求，表面因外界磨损或撞击而出现脱皮露骨或坑洞。

（2）砂的含泥量过大，使混凝土强度降低，或砂粒径不符合规范要求，粒径过细或粗颗粒过多，使浇筑过程中混凝土上层形成软弱面，降低混凝土强度。

（3）碎（砾）石风化严重，含泥量过大，有机物含量过大，针片状含量过大等原因致使混凝土强度降低。

1.1.2 施工方面原因

（1）混凝土搅拌时水的掺量过大或过小，造成混凝土坍落度过大或过小。前者使混凝土表面浮浆过多，后者使混凝土提浆抹面困难，工人洒水收面，使混凝土表面强度降低。

（2）碎（砾）石级配不好，混凝土搅拌不均匀，搅拌不足或过分，使混凝土体强度下降。

（3）运输、浇筑工艺不规范，如高温或冬季施工中混凝土运输不采取保护措施，高落差浇筑混凝土直接倾倒等，使混凝土坍落度过低或者发生离析，降低混凝土强度。

（4）振捣不到位，过振、漏振或欠振都会造成混凝土表面骨料分布不均匀，使混凝土表面易形成裂缝，降低表层混凝土强度。

（5）养生时间掌握不当。夏季施工过早洒水，会造成混凝土表面大面积起皮；过迟洒水，不能满足水泥水化反应所需水分，且不能及时降低混凝土表面温度，使混凝土表面会形成收缩裂缝，受外界磨损及撞击而形成脱皮露骨及坑洞。

（6）交通管制不规范，路面成型后，混凝土强度未达到设计和规范要求而过早开放交通，造成面层破损，易产生脱皮露骨及坑洞。

（7）浇筑过程中遇大风或下雨，未采取挡风及遮雨等保护措施；冬季及炎热季节施工未采取保温及降温等保护措施。

1.2 裂缝、断板及碎板

水泥混凝土路面裂缝可分为沉降裂缝、塑性收缩裂缝、温度裂缝、干缩裂缝、应力裂缝、化学作用裂缝及施工因素引起的裂缝。断板及碎板是指水泥混凝土路面在修建和使用过程中由于板内应力超过了混凝土的极限强度而出现的贯穿混凝土面板整个厚度的不规则的横向、纵向、斜向、交叉断裂断板或角隅折断裂缝，把面板分成两块或两块以上，破坏路面结构的完整性。

水泥混凝土路面裂缝、断板及碎板形成的原因很多，下面从3个方面来分析。

1.2.1 材料方面的原因

（1）水泥安定性差，强度不足。水泥中的游离氧化鈣（f～CaO）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f～CaO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。

（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集料的界面粘结不良，往往是产生初期开裂的薄弱部位。集料的含泥量和有机质含量超过规范要求，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，石灰岩、石英岩等亲水性集料与水泥石界面粘结力大，花岗岩等亲水性差的集料则反之。

（3）混凝土配合比不当。如单位用水泥量偏大、水灰比过大、施工计量不准等。混凝土中引起收缩的主要是水泥石部分，过多的水泥用量，必然会导致较大的收缩。水泥完全水化所需的结合水最低水灰比约0.26～0.29，施工中采用较高的水灰比是为了满足和易性需要。但偏大的水灰比，增大了水泥水化初期集料表面的水膜厚度，影响了混凝土强度。施工中未根据集料中的含水量及时调整用水量，会影响混凝土的配合比的准确性，从而影响其初期强度。以上原因都会引起混凝土初期微小裂缝，使用一段时间后，受行车荷载及温度应力的双重作用，部分裂缝将逐渐增长、变深，以致造成面板断裂。

1.2.2 施工方面的原因

（1）基层施工质量差，如基层标高失控、基层不平整、基层干燥及路基不均匀沉降等，引起水泥混凝土路面面板厚度不一致，加大面层与基层之间的摩阻力，面板混凝土失水而强度降低，薄弱面形成裂缝甚至断板。

（2）面层施工工艺不当。混凝土搅拌不足，振捣不密实，形成的混凝土强度不足或不均匀，易导致早期开裂断板；过分振捣则会造成分层，粗颗粒沉入底层，细颗粒及水留在上层，强度不均匀，表面收缩裂缝增加；水泥和集料温度过高，使混凝土拌和物的温度过高，在冷却、硬化过程中会使温差收缩加大，导致开裂；因停电、机械故障、运输不畅、气候突变、停料等原因使混凝土浇筑作业中断，在浇筑时未按施工缝治理，新旧混凝土由于结合不良和收缩不一致会形成一条不规则的接缝；养生不及时或养护方法不当，尤其是气温高、湿度小、风速大的不利条件下，就会使混凝土表面水分蒸发太快，从而形成干缩裂缝；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；某些施工作业面，由于受到地理条件的限制或因混凝土养护作业需要在混凝土强度不足条件下过早地通车，产生荷载应力，这是产生裂缝的又一个原因；传力杆安装不当，上下翘曲，则在混凝土伸缩和传力过程中混凝土就会被破坏，形成裂缝损坏；特殊天气及季节施工，未采取防护措施而使混凝土产生裂缝。endprint

1.2.3 后期交通使用和养护方面的原因

（1）超载车辆的大量通行，会造成路面大量的断板及碎板。

（2）路面不清洁、接缝养护不及时和养护方法不当，也会诱发路面产生裂缝及断板。

1.3 接缝破损、错台

接缝破损主要表现为横缝和纵缝填缝料的丧失或失效。填缝料最主要的目的是防水，填缝料缺失，会使水从缝隙中渗透到基层，在轮载作用下，面板的弯沉变形使基层内积水变成有压水，侵蚀基层并同基层内冲刷出的细集料搅混成悬液，并沿接缝缝隙喷贱出，形成唧泥病害。唧出的泥浆带走大量的基层材料，导致混凝土面板脱空，开始为板边缘部分失去支撑，久之，引起错台并导致面板出现裂缝、断板等病害。

1.4 拱胀

纵向相邻两块板或多块板相对其邻近面板向上突起在3cm以上的现象即为拱胀，轻度拱胀使路面平整度变差，而严重拱涨则会导致前后板块断裂，其形成的主要原因有以下几个方面。

（1）未按设计要求设置胀缝，或胀缝、缩缝施工质量差，填缝板及填缝料所用材料不满足要求。当面板收缩时接缝缝隙张开，填封材料失效，坚硬的碎屑落入缝内，致使板在受热膨胀时产生较大的热压应力，板发生纵向失稳而出现拱胀。

（2）接缝养护差，未对破损接缝及时进行修补，造成缝内杂物堵塞而形成拱胀。

2 水泥混凝土路面常见病害预防及治理

2.1 水泥混凝土路面常见病害预防措施

2.1.1 严格把控原材料质量，做好原材料检验工作

（1）选用抗折强度高、收缩小、安定性好、抗磨性与耐久性好的水泥，标号不低于设计强度值。水泥进场前应对其品种、级别、包装或散装仓号、出厂日期等进行检查，并严查“生产许可证、产品合格证、质量检测报告证明”，进场后须按规范要求按批次对水泥抗压强度、抗折强度、细度、安定性、凝结时间、标准稠度用水量等各项指标进行复检，复检不合格不得使用。对水泥质量有怀疑或水泥出厂超过3个月（快硬硅酸盐水泥超过1个月）时，应进行复验，合格后方可使用。

（2）选取质地坚硬、强度高、耐磨性好、压碎值小、针片状少、洁净的碎石（卵石）作为粗集料，进场后按规范要求按批次进行含泥量、针片状颗粒含量、压碎指标、颗粒级配、细度、坚固性、碱活性、含水率、有害物质含量等试验检测，检测合格后方可使用。

（3）选取质地坚硬、粒径在5mm以下、洁净的砂作为细集料，进场后按规范要求按批次进行筛分析、含泥量、颗粒级配、密度、坚固性、碱活性、含水率、有害物质含量等试验检测，检测合格后方可使用。

（4）混凝土拌合所用的水，不得影响水泥正常凝结、硬化或促使钢筋锈蚀，不得含有油污、泥土和其他有害物质，水的pH值及氯化物、硫酸盐含量等须符合相关规范要求。

（5）掺合料、外加剂的选取按相关规范和标准执行。

2.1.2 严格把控施工质量，合理优化施工工艺

（1）优化施工组织，合理布置拌合场位置，配备充足的机械设备及施工人员，施工前进行技术交底。

（2）建立完整的质量保证体系，并严格执行自检、抽检、报检的“三检”程序，严把施工过程中每一道工序质量关。

（3）根据现场材料含水率及施工环境，合理优化配合比设计，做出符合施工要求的施工配合比，并准确计量。

（4）路基施工过程控制。有挡土墙的路基施工，必须在挡墙基本稳定后进行，施工时严格控制压实度及平整度。基层施工前，应对路基进行检查、修整，基层应有足够的刚度和稳定性，且断面正确，表面平整，宽度符合设计要求。

（5）水泥混凝土面层施工前检查、放样。对已施工完成、养护期满且验收合格的基层进行检查和修整，对基层局部鼓起、孔洞等采用相同的基层材料重新修补。在混凝土浇筑前，将基层表面清扫干净，测量放出路面中心线、边线及胀缝的位置和高程。

（6）混凝土拌制、运输、摊铺。拌制：控制混凝土组成材料拌合时的温度，热天材料温度过高时，可对砂石采取洒水降温等措施；冬天材料温度过低时，可采用加热过的水进行拌合。混凝土拌制宜集中搅拌，组成材料按施工配合比称量计量，称量误差满足规范标准要求。混凝土应搅拌均匀，连续搅拌时间满足设备出厂说明书规定，并经试验确定，缺乏资料时，按规范标准执行。运输：混凝土运输过程中应控制行車平稳，防止混凝土分层离析。遇冬季、雨天等特殊季节天气，运输混凝土应采取保温、防雨等措施。摊铺：在混凝土拌合物摊铺前，首先，应对模板的间隔、高度、润滑、支撑稳定情况和基层的平整、润湿情况以及钢筋的位置和拉杆、传力杆装置等进行全面检查；其次，对运到现场的混凝土进行现场取样试验，检测合格后方可进行摊铺。

（7）混凝土振捣。振捣是保证水泥混凝土路面质量的关键工序，水泥混凝土面层振捣分三步走。

①插入式振捣棒振捣。

插入式振捣棒的振捣顺序宜从近模板处开始，先外后内，按25～30cm间距以梅花形普遍斜振一遍，每一振点的振捣持续时间应能保证混凝土获得足够的振实程度，一般以表面不再冒气泡和泛水泥浆为限，不宜过振，也不能欠振、漏振，板边、板角应特别振实。振捣棒应快插慢拔，上下抽动，振捣过程中振捣棒应避免碰撞模板、钢筋、传力杆和拉杆等预埋件。

②平板振动器振实。

平板振动器振捣混凝土，应使平板底面与混凝土全面接触，缺料部位应人工辅助补料找平。每一处振动，混凝土表面泛浆，不再下沉后，即可缓缓向前移动，移动速度以能保证每一处混凝土振实泛浆为准。移动时应保证振动器平板覆盖已振实部分的边缘10～20cm。振动器不得在已初凝的混凝土上移动及振捣。

③振动梁振实。

调整好振动梁的高程，沿路面中心线拖动振动梁，往返振动2～3遍。在振捣过程中，多余的混凝土应随着振捣梁的前行而及时刮去，凹陷处应采用混凝土补足振实，不得采用砂浆找平。振动梁行进应匀速且不得随意停止，防止表面出现波浪纹。endprint

（8）整平抹面。振动梁进行初步整平后，宜采用“斜拉法”继续拖动滚筒往返2～3次提浆整平，滚筒应匀速、缓慢拖滚，然后再用长刮尺整平抹面。收浆抹面应在混凝土泌水完成后立即进行，过早、过迟都易引起混凝土表面收缩开裂。

（9）养生。路面混凝土初凝后应立即开始养生，宜采用喷洒养生剂同时采用薄膜保湿覆盖的方式养生。养生时间应根据混凝土弯拉强度增长情况而定，不宜小于设计弯拉强度的80%，应特别注重前7d的保湿（温）养生。一般养生天数宜为14～21d，高温天不宜少于14d，低温天不宜少于21d。混凝土板养生初期，严禁人、畜、车辆通行，在达到设计强度40%后，行人方可通行。在路面养生期间，平交道口应搭建临时便桥，面板达到设计弯拉强度后，方可开放交通。

（10）抗滑构造施工。抗滑构造施工宜采取刻槽方法，压槽、拉槽及拉毛等方法对操作时间掌握要求高，操作过早及过晚均难达到预期效果。为降低噪音宜采用非等间距刻槽，尺寸宜为：槽深3～5mm，槽宽3mm，槽间距在12～24mm之间随机调整。

（11）切缝、灌缝。切缝是预防水泥混凝土路面板块开裂非常关键的一道工序，正确选择切缝时机，及时切缝可以诱导混凝土表面裂缝在接缝处展开，是防止面板开裂及断板的根本措施。切缝在混凝土达到设计强度25%～30%时进行。在施工实践中，切缝时间可利用混凝土度时积（成熟度）来控制，一般最佳切缝时间为300度·小时，当昼夜温差大于25℃时，切缝时间宜控制在12h以内，切缝应满足设计及规范要求，一般切缝深度为板厚的1/3，缝宽为4～6mm。填缝槽深度宜为25～30mm，宽度宜为7～10mm，可先用薄锯片锯切到切缝要求深度，再使用6～8mm厚锯片或叠合锯片扩宽填缝槽。

混凝土板养生期满后，应及时灌缝。灌缝前先采用切缝机清除接缝中夹杂的砂石、凝结的泥浆等，再使用高压水和空气彻底清除接缝中的尘土及其他污染物，确保缝壁及内部清洁、干燥，以缝壁擦不出灰尘为灌缝标准。灌缝料应选用与混凝土接缝槽壁粘接力强，回弹性好，适应混凝土板收缩、不溶入水、不渗水、高温时不流淌、低温时不脆裂、耐老化的材料。灌缝顶面热天应与板面齐平；冷天应填为凹液面，中心低于板面1～2mm。

2.2 水泥混凝土路面已发病害的治理方法

2.2.1 对脱皮露骨及坑洞面板进行治理

對脱皮露骨及坑洞面板的修补采用TK聚合物砂浆。TK聚合物砂浆具有粘结强度高、干缩变形小、抗压模量低的特点，使用其修补路面面板可以使修补后的路面颜色统一美观，且价格低廉，适合大面积修补。其修补工序为以下几点。

（1）对脱皮露骨及坑洞部位进行人工凿毛，以露出坚硬、牢固的新鲜混凝土面为准，凿毛须彻底，但深度不宜过大。

（2）采用高压水将凿毛后的混凝土表面的灰尘和松散碎屑冲洗干净。

（3）涂刷TK界面剂，待TK界面剂手摸感觉似粘非粘时，立即压抹砂浆，须朝一个方向一次性快速抹平，避免反复抹。

2.2.2 对不合格或已受损的缩缝、胀缝进行治理

（1）对纵缩缝及横缩缝进行重新灌缝。先清除原有不合格的灌缝材料及缝隙内的杂质，有的地方需要重新切缝，然后用符合要求的填缝料进行灌缝，灌缝一定要饱满、密实。

（2）对胀缝进行重新治理。剔除原有缝隙中施工时未清理干净的多余混凝土及不符合规定的胀缝接缝板，然后替换符合设计要求的软木或塑料泡沫等。对缝隙较窄者，要重新切缝，最后进行灌缝；对胀缝密度不足的路段，加设胀缝以满足面板的自由伸缩。

2.2.3 对裂缝、断板及碎板进行治理

对断板进行分类，不严重的断板及较长的构造裂缝可采用聚胺脂进行灌缝，严重破碎的断板需将整块板清除干净，基层未受损且比较成型的不再治理基层，基层受损严重的连基层一起清除干净，重新回填水泥稳定碎石充当基层，再做水泥混凝土面板。

2.2.4 对板底脱空的进行压浆治理

根据板的损坏程度有针对性地制定钻孔方案，根据板底脱空严重程度，确定钻孔数量，钻孔位置距离板的自由边缝和裂缝不得大于30cm。钻孔后可根据现状，确定压浆孔、压浆顺序。压浆材料为水泥、粉煤灰及膨胀剂的混合料，压浆时应均匀加压，密切观察压力表，当发现灰浆从钻孔溢出，则立即用木塞塞紧，10min后拔出，此孔不再进行压浆。如果发现压浆机达到1.5MPa或水泥浆从出浆孔、边缘及裂缝中溢出，压力加不上去，板的周边发生松动，可自动停机，视为已满。

3 结语

以上分析了水泥混凝土路面常见病害产生的原因及其预防和治理措施。在前期施工中，发现病害，认真分析原因，积极采取预防措施，是提高水泥混凝土路面施工质量的根本前提；在后期使用中，定期检查，仔细维护保养，及时采取治理措施，是延长水泥混凝土路面使用寿命的必要条件。在实践中，不断地探索与研究，把握好前期施工和后期维护两个重要环节，一定能使水泥混凝土路面施工质量和使用效果显著提升。

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