水泥混凝土路面微裂加固技术在市政道路的应用

王玉杰 卜鑫德

中国市政工程中南设计研究总院有限公司 湖北 武汉 430010

1 水泥混凝土路面裂缝分类

1.1 结构裂缝

在方向上，结构裂缝可以是垂直的或水平的，但通常位于道路基础或基础强度相对较低的区域。裂缝穿过混凝土断面上、下贯通，宽度一般较大，结构裂缝通常在工程项目竣工并且投入使用后，经过外界因素的长期干扰导致部分混凝土路面发生坍塌和变形。

1.2 沉降裂缝

沉降裂缝通常发生在道路处理不当的区域，由于硬基底或车辆的长期荷载以及平台重量引起的不均匀沉降，当基底裂缝扩散至路面时，会产生表层裂纹或不均匀沉陷，许多工程实践的经验表明，沉降裂缝多出现于桥涵与路基衔接处、半填半挖路基及软弱地基位置处，仍需要进一步改进。

1.3 温度裂缝

在方向上，温度裂缝通常是横向的或者平行的，沿着混凝土路面的横截面产生，温度裂缝通常发生在混凝土截面相对较小的地方。例如，混凝土局部截面的裂缝发生在混凝土局部振动强度低、混凝土强度低的其他地方，导致混凝土强度低于设计要求，温度裂纹通常规则且完整，分布相对均匀，通常在水泥工程最终交付之际会出现相关问题。

1.4 荷载裂缝

在水泥混凝土路面施工未完全结束的期间内，其强度还未完全形成。过早开放交通或正式通车运营期间严重超速超载，使得实际荷载大大超过了混凝土本身的极限应力应变，造成其内部结构严重损伤并很快发展成贯穿裂缝，甚至路面断板。水泥混凝土路面投入生产后，在车辆长期运行的作用下，基础水泥混凝土路面产生拉伸应力，当应力超过基材的抗拉强度时，底部会产生局部裂纹，在重复荷载的作用下基层裂纹逐渐延伸至路面表面，导致水泥混凝土出现裂缝。

2 水泥混凝土路面出现微裂缝的原因

2.1 水泥混凝土路面板底微裂缝的产生原因

水泥混凝土路面的铺设方式主要是将水泥直接浇灌到路面基层中，但由于表面和基层系数不同，水泥混凝土逐渐凝固，收缩后会发生严重变形；此外，会因温度、湿度等因素的变化而发生变化，表面和基层之间的变化程度和速度也不同，整个过渡层和原始薄弱层会出现裂缝，导致路面和基层出现裂缝，以致道路不平，最终会在一系列因素的影响下导致工程的表面上出现裂缝[1]。

2.2 水泥混凝土路面板中微裂缝的产生原因

在承重环境中，由于建筑材料的结构变化，水泥混凝路面会产生细微的裂缝，一旦裂缝向外扩散，整个道路就会发生变形甚至断裂，由于混凝土是由集料颗粒以及水泥浆基体组成的，这就导致水泥本身就包含水、裂缝以及孔隙，因此其长期在外力作用下很容易出现变形，这对混凝土过渡层结构造成的损坏可能导致路面与底层分离，一旦路面继续膨胀收缩，板底微裂纹不断增加和膨胀，会降低路面承载能力。道路上行驶的车辆也有相关影响，从而导致道路承载能力受到车辆重量和速度的影响。长久以来，路面不可避免地会出现相关质量问题。一般来说，道路越平坦，车辆移动越快，车辆重量越重，对水泥混凝土路面的影响越大，也会进一步危及交通安全。水泥混凝土板和地板出现裂缝可能导致应力区破坏，这就需要将中性板和轴向板移向道路顶部，增加压缩区。扩大板上微裂纹的范围；不均匀的水泥混凝土内部结构可能导致板中部和底部的裂纹进一步扩大，两个裂缝之间可能会发生贯通，进一步使得路面发生断裂。

3 水泥混凝土路面微裂式破碎再生加固技术

目前，中国旧水泥路面主要有两种裂缝维护施工方法，即破碎法和裂缝稳定法，这两种方法都旨在降低水泥路面产生裂缝的可能性，两者都有优缺点：碎石化法是在混凝土路面上方增加铺设一层沥青，但这种方法大大降低了混凝土表面强度，在长期使用期间，可能会出现下陷、开裂等质量问题；稳定方法对混凝土衬里的强度没有影响，但不能完全消除底层的空隙，并且路面宽度越大，越容易产生变形问题。水泥混凝土路面微裂缝加固技术结合了两种施工技术的优点——在加固路面结构和裂缝路面后，对路面宽度进行相关处理，以达到微裂缝水泥路面“无损开裂、稳定、粗糙”的效果[2]。

3.1 水泥混凝土路面微裂式破碎

修复水泥混凝土表面微裂缝的技术是微裂缝加固技术的基础，使用该技术必须使用专用的微裂缝破碎设备来破碎旧水泥结构。在此操作后，水泥混凝土内部出现小裂缝，损坏越严重，微裂纹加固技术的优势越大，需要注意的是：旧水泥混凝土未受到破坏的标准是“倾斜裂纹、未断裂裂纹、良好粘附性”。

3.2 水泥混凝土路面微裂后检测与注浆加固

水泥混凝土破坏后，应检查每一块破损的区域。如果宽度不足，应组装所有板块直到符合要求，然后将其集中在微裂缝上。如果面板弯曲较大，则使用雷达检测裂缝后水泥混凝土的截面，为了检测和分析材料容量不足的原因，平台的承载能力不足或结构层空置，则使用聚合物水泥进行加固，并使用专用水泥设备将聚合物材料直接注入微裂纹中，排出其中的空气和水，使其完全占据整个空间。

4 微裂加固技术的施工工艺

4.1 微裂式破碎，针对旧路面运用微裂式击打

首先，应仔细研究现场实际情况，仔细检查旧水泥路面断裂的具体情况，如路面开裂程度、道路裂缝宽度等，此类相关问题的具体处理，需要根据现场的具体勘察情况选择相应的施工方法。就水泥路面破碎施工的能量来讲，选用66KG充满能量的破碎再生设备来击打破碎以前的路面，各块板都必须要击打5次，还要对板上的所有点位击打1次，每个点之间的距离在15～20cm之间。微裂纹的破坏顺序如下：对于水泥板，先打两边，然后打中间。每个板块的锤击次数必须通过破碎技术控制。基层的打击次数通常包括实际垂体的下降高度和每个点的打击次数。通常，槽深应小于3cm，凹槽的深度必须要小于3cm，宽度在0.01～0.04cm2之间板角的，都必须要距离接缝在10～20cm之间。如果沟槽深度和裂缝宽度不符合相应要求，须与道路裂缝的宽度相结合——通常，裂纹宽度不应超过1mm[3]。

4.2 运用微裂加固施工技术检测加固路面的效果

如果道路轻微开裂，应彻底清理整个道路上的垃圾，然后让车辆在轻微开裂的道路上自然行驶3～5d。轻微开裂路面在相对稳定的条件下滚动后，使用探测器对路面曲率进行科学测量。如果弯沉值不符合标准，则应使用测地雷达科学检测板材结构损坏的特征，确定需要渗碳加固的板材部分。用破碎机破碎原始水泥路面，在道路上留下裂缝后打开运动，以自然稳定的方式滚动，准确测量和记录每次冲击。通过比较先前的压缩值，可以确认两个累积值是否发生了变化。如果第一次和第二次倾析之间的差异不超过5mm，这意味着路面维修工作可以停止，因为其符合相关施工参数[4]。

4.3 注浆加固

检测微裂纹板的弯沉值，并使用测量的弯曲值精确确定是否需要路面加固。检查后，如果板块的弯沉值不小于37.3（0.01mm），则需要增强混凝土结构，路面加固通常使用低聚物混合物进行。具体技术流程如下：步骤1：施工准备；步骤2：放置孔；步骤3：练习；步骤4：清洁孔；步骤5：关闭孔；步骤6：断开管道；步骤7：碳排放；步骤8：生产纤维素；步骤9：培训；步骤10：审核，步骤11：批准道路应在固结前进行固结试验，确定各种技术参数，如固结压力和悬架黏度等[5]。

4.4 对弯沉路面注浆加固的效果作出评价

在4～6h内完成路面固结后，客观公正地评估路面固结效果。如果试验后的加固效果不符合相关标准的要求，则应进行额外的加固。

4.5 补强路面接缝部位

针对已加固的旧路面，路面接缝处就需要使用高强纤维布实现衔接，必须要对接缝位置进行补强，才可以使路面有更高的抗剪强度，加固层有更高的抗拉强度。

5 市政道路工程水泥混凝土路面微裂加固技术的应用策略

5.1 施工准备

施工前的准备工作是市政道路施工的第一步，也是水泥混凝土表面微裂缝加固的重要一步，对于后续施工环节是否能够顺利推进，呈现出的效果与预期之间的差异性是否能够维系在最小的范围之内有着较大的关系，因此市政道路修复单位应当对准备环节的优化重视起来，积极落实相应措施，确保有效保护后续施工工程：首先，材料的选择。在选择水泥混凝土路面微裂缝加固材料时，相关人员应根据路面原材料的类型，确保修复材料与原材料一致，有效保证施工质量。其次，在制定施工计划时，新时代的交通需求大幅增加，水泥混凝土路面微裂缝加固任务也有所上升，在这种情况下，为了确保市政道路工程水泥混凝土路面施工各阶段的正确实施和高质量结果，施工方有必要确保施工计划的合理性和科学性。须从客观现实出发，对实际路面上存在的问题进行全面分析，将其与改造计划进行比较，纠正出现的不合理的问题，并在施工准备过程中进行改善，确保施工计划设计的可靠性，加固路面上的微裂缝，尽量保证更合格的施工结果。

5.2 严格地开展微裂加固效果和质量检验检测

市政道路工程竣工后，施工方相关负责人员有必要严格检查和控制路面微裂缝加固的质量。全面检查水泥混凝土路面微裂缝施工项目，深入挖掘施工过程中微裂缝加固过程出现的问题，对其进行检查后，如果发现不符合相关标准，则需要对其单独列出，以供后续纠正。市政道路水泥混凝土微裂缝加固工程完成后，应首先对路面进行清洁，而后再开展持续一周的碾压施工，这是为了确保水泥混凝土路面可以达到相对稳定和耐用的状态。水泥混凝土路面稳定后，市道路建设局应检查水泥混凝土路面的变形，主要目的是借助测地雷达等特殊检测设备检测微裂纹板，以及各种密封操作后的工程变化，如果沉积物密封变化大于或等于6mm，这意味着施工项目的质量符合标准，水泥混凝土路面的微裂缝加固工作已经完成。

5.3 优化水泥混凝土路面微裂式破碎再生工艺

水泥混凝土路面微裂加固技术实施前需要先对微裂路面进行压缩，为路面微裂施工奠定基础，在此基础上，施工单位应采用水泥混凝土路面微裂缝再生技术，进一步优化施工流程，完善施工程序。为了建立一个科学合理的水泥混凝土路面微裂缝加固施工施工体系，改进各级施工程序和施工项目：首先，道路工程组织须首先在水泥混凝土路面上对产生的微裂缝进行破碎，保证使水泥混凝土的微裂纹暴露完全，再根据视觉细裂缝的深度和宽度，科学计算和确定所需的能量。其次，调整相关机械设备，以满足水泥混凝土路面微裂缝施工的需要，并用机械设备夯击水泥混凝土板。此外，在夯击水泥混凝土微裂缝板时，需按照标准夯击顺序，按照从两侧到中间顺序，达到夯击的效果。此外，在进行夯击时，施工方应密切监控夯击的频率、强度和时间，确保工作后微裂纹破坏和修复工作的效率和质量。

6 结束语

总之，在中国社会经济快速发展的背景下，道路相关施工项目的数量不仅在不断增加，其规模也在持续增加，水泥混凝土路面是道路建设的重要组成部分，起着关键作用，在这方面，相关施工单位就需要及时采用先进的施工技术。比如：微裂缝施工技术，不会影响正常交通，也不需要大量投资，正因为这些特点，其被广泛应用于我国目前的道路机械施工中，并得到许多施工单位的认可，这也会是提高道路建设质量和促进我国运输业可持续发展的重要因素。