劉書(shū)華

摘要：本文主要分析水泥混凝土路面的各種損壞原因，提出選擇水泥混凝土路面修補(bǔ)材料的相關(guān)原則，并簡(jiǎn)要介紹各類(lèi)修補(bǔ)材料。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；路面損壞；修補(bǔ)材料

一、前言

在路面建設(shè)的過(guò)程中，采用水泥混凝土進(jìn)行路面鋪設(shè)有一百多年的歷史，水泥混凝土具有較大的承載剛度以及較強(qiáng)的擴(kuò)散荷載能力。與瀝青混凝土相比，水泥混凝土具有比較良好的性能，隨著水泥混凝土工業(yè)的不斷發(fā)展，水泥混凝土表現(xiàn)出的優(yōu)良性能更加明顯。但是由于路面的長(zhǎng)期暴露，受到日曬、雨淋、凍融、溫差等，且車(chē)輛及行人對(duì)路面的長(zhǎng)期及循環(huán)施壓，會(huì)存在不同程度的損壞。下面將針對(duì)路面的損壞程度及原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的修補(bǔ)材料。

二、簡(jiǎn)析水泥混凝土路面的損壞形式及損壞原因

1、裂縫

根據(jù)裂縫發(fā)生的部位及存在的特點(diǎn)，主要分為表面裂縫、貫穿裂縫、板角裂縫等。下面將針對(duì)這三種裂縫方式，分析混凝土路面形成裂縫的原因。

（1）表面裂縫

形成表面裂縫的原因主要是因?yàn)樗嗷炷猎谟不捌诖嬖谶^(guò)快失水干縮的情況，并有一定程度的碳化收縮。如果存在不適當(dāng)?shù)乃嗷炷僚浜媳?，或是存在較為劣質(zhì)的水泥，都會(huì)形成離析而引起泌水，從而增加了表面的含水量。在水分蒸發(fā)的過(guò)程中，不斷形成毛細(xì)管凹液面，從而形成張力。這種張力會(huì)在水泥混凝土完全硬化前，將表面撐起，形成一定程度的裂縫。這就是由于失水干縮引起的表面裂縫，而碳化反應(yīng)引起的收縮，在水灰比例較大的情況下，會(huì)形成較為明顯表面裂縫。

（2）貫穿裂縫

貫穿裂縫的表現(xiàn)形式主要有三種，即橫向裂縫、縱向裂縫、交叉裂縫。而形成貫穿裂縫的原因是多樣的，主要表現(xiàn)為以下幾種。第一，如果在水泥混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中，沒(méi)有進(jìn)行合理養(yǎng)護(hù)，會(huì)限制收縮。水泥混凝土板塊內(nèi)部產(chǎn)生的收縮應(yīng)力會(huì)產(chǎn)生貫穿裂縫。工作人員一般會(huì)采用切縫的方式，對(duì)路面進(jìn)行切塊，在一定程度上避免干縮以及溫縮裂縫的形成。如果沒(méi)有及時(shí)切縫，也會(huì)形成貫穿裂縫；第二，路基均勻與否會(huì)影響路基支撐力，如果沒(méi)有足夠的路基強(qiáng)度或是基層的穩(wěn)定性較差，都會(huì)形成貫穿裂縫；第三，水泥混凝土沒(méi)有充足的強(qiáng)度，或是內(nèi)部骨料發(fā)生堿集料的反應(yīng)，這都是貫穿裂縫產(chǎn)生的原因。

（3）板角裂縫

水泥混凝土路面板比較薄弱的部位是板角，在施工過(guò)程中，很難保證具有密實(shí)的板角，主要是因?yàn)閭?cè)模具有一定的模壁效應(yīng)。因此板角具有較小的強(qiáng)度，會(huì)影響相鄰板角的傳力，從而存在較差的傳荷能力。當(dāng)車(chē)輪載荷對(duì)板角作用時(shí)，會(huì)比較容易產(chǎn)生板角斷裂。

2、路表?yè)p壞

（1）填縫料失效及接縫板碎裂。

在各項(xiàng)因素作用下，填縫料容易有老化、脆裂以及變形的情況出現(xiàn)，從而影響其使用性能。如果填縫料失效，會(huì)使接縫產(chǎn)生一定的空隙，給了泥沙、石屑等雜物鉆入的機(jī)會(huì)，最后導(dǎo)致板邊脹裂。

（2）板面起皮、剝落

板面起皮主要是因施工中水灰比過(guò)大或因施工時(shí)表面砂漿有灑水提漿現(xiàn)象所致；剝落與水泥混凝土強(qiáng)度不足、縫內(nèi)進(jìn)入雜物有關(guān)。

（3）松散

砂石含泥量過(guò)大，水泥質(zhì)量差或用量少，水泥混凝土強(qiáng)度不足，導(dǎo)致水泥混

凝土路面大面積松散的主要原因。

3、板塊損壞

（1）脫空

因填縫料失效或貫穿裂縫等原因造成雨水透過(guò)路面，侵入基層和路基。路基及基層耐水性差，在水的作用下軟化，強(qiáng)度下降，導(dǎo)致支承力不均勻，在行車(chē)載荷的影響下導(dǎo)致路面板與基礎(chǔ)部分脫空。

（2）傳力桿失效

板塊中傳力桿失效而導(dǎo)致傳遞荷載的能力減弱或消失，引起接縫一側(cè)板上產(chǎn)生裂縫或碎裂。

（3）錯(cuò)臺(tái)

因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的變化，在接縫或裂縫處的路面形成臺(tái)階。

三、水泥混凝土路面修補(bǔ)材料的選定原則

1、嵌縫料的選擇原則

嵌縫料只有達(dá)到以下的技術(shù)性能，才能歸于理想類(lèi)的材料。一是，水泥的粘性力要好，當(dāng)水泥混凝土處于伸縮狀態(tài)時(shí)，填縫料緊緊粘著板縫壁，避免被拉脫。二是，拉伸率要較高，水泥混凝土板被拉伸時(shí)，填縫料也要隨之拉伸，避免被拉斷。三是，存在較好的耐熱以及抗嵌入性能。四是，存在較好的低溫塑造性能。五是，屬于方便施工的材料，且價(jià)格適中。

2、路面及板塊修補(bǔ)材料的選擇原則

路面及板塊修補(bǔ)材料只有滿(mǎn)足以下幾項(xiàng)要求，才能屬于理想材料。第一，凝結(jié)時(shí)間適當(dāng)；第二，工作性能良好；第三，存在適當(dāng)?shù)挠不俣纫约拜^高的早期強(qiáng)度；第四，舊混凝土與該材料混合時(shí)，需要具有較好的結(jié)合強(qiáng)度；第五，舊混凝土與該材料要具有良好的相容性；第六，存在較好的防水抗?jié)B性以及較低的收縮性能。

3、修補(bǔ)材料和基質(zhì)混凝土的相容性

基質(zhì)混凝土與舊混凝土的相容性能在很大程度上會(huì)決定路面修補(bǔ)材料是否有效。主要通過(guò)以下幾個(gè)方面表現(xiàn)二者的相容性。即收縮應(yīng)變、蠕變系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、彈性模量、泊松比、抗張強(qiáng)度、疲勞性能、粘結(jié)力、孔隙率和電阻率、化學(xué)活性等。

修補(bǔ)材料為了避免在修補(bǔ)層中出現(xiàn)不必要的張力，必須是一種低收縮材料；環(huán)境的不同，會(huì)影響修補(bǔ)材料的蠕變性能，要保證修補(bǔ)材料能夠很好的與基質(zhì)混凝土進(jìn)行結(jié)合，且承受的應(yīng)力是最低范圍；與基質(zhì)混凝土相比，修補(bǔ)材料需要具有優(yōu)異的抗張強(qiáng)度。在實(shí)際施工中，修補(bǔ)材料產(chǎn)生張應(yīng)力的過(guò)程是比較簡(jiǎn)單的，因此對(duì)比之下，要選取抗張力較強(qiáng)的修補(bǔ)材料；修補(bǔ)材料的化學(xué)性能要偏于穩(wěn)定，且具有優(yōu)良的護(hù)筋性，在與水泥混凝土結(jié)合時(shí)，要保證修補(bǔ)材料無(wú)法與混凝土中的骨料發(fā)生堿集料反應(yīng)。

四、水泥混凝土路面修補(bǔ)材料

1、裂縫修補(bǔ)材料

按照材料的功能劃分，可以將裂縫修補(bǔ)材料劃分為高模量補(bǔ)強(qiáng)材料和低模量密封材料。前者在固化的過(guò)程中，其強(qiáng)度和剛度較高，后者的柔性比較大。如果需要提高強(qiáng)度，可以采用高模量補(bǔ)強(qiáng)材料，如果裂縫屬于“活縫”，則可以采用低模量密封材料。所謂的高模量補(bǔ)強(qiáng)材料包括環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、酚醛和改性酚醛樹(shù)脂類(lèi)膠粘劑；低模量封閉材料有聚氨脂類(lèi)、烯類(lèi)、橡膠類(lèi)、瀝青類(lèi)膠粘劑等。

2、嵌縫料

路面的耐久性以及其他性能在很大程度上受到嵌縫料的影響，如果選用失敗的嵌縫料，會(huì)發(fā)生板角斷裂、脫空、板塊活動(dòng)、錯(cuò)臺(tái)等路面損壞的情況。我國(guó)在建設(shè)水泥混凝土路面的過(guò)程中，沒(méi)有充分重視嵌縫料，很多情況下選用的瀝青混合物的性能較差，比較少會(huì)使用聚氯乙烯焦泥。傳統(tǒng)的瀝青混合物很難與水泥混凝土板壁結(jié)合，容易發(fā)生水泥混凝土脫開(kāi)現(xiàn)象，存在較差的溫度穩(wěn)定性。聚氯乙烯焦泥主要是以煤焦泥為主，配置成分包括聚氯乙烯樹(shù)脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、填充料等，和傳統(tǒng)的瀝青混合物相比，其性能有所提高，但是達(dá)到嵌縫料的基本要求還是具有一定難度。

聚氨酯焦油類(lèi)嵌縫料屬于雙組分材料，甲組份以多異氰酸酯和多羥基化合物反應(yīng)制得聚氨基甲酸酯，乙組份主要由煤焦油及填充料組成，能常溫施工，固化后形成橡膠彈性體，耐磨，耐油，耐腐蝕及耐熱。

3、路面及板塊修補(bǔ)材料

路面與板塊間的修補(bǔ)如果采用普通水泥混凝土，會(huì)存在較低強(qiáng)度的結(jié)合力，發(fā)展強(qiáng)度的時(shí)間也較為緩慢，這在一定程度上影響路面的正式使用。因此交通要道的修補(bǔ)是不采用普通的水泥混凝土，主要采用國(guó)內(nèi)外新研制開(kāi)發(fā)的快速修補(bǔ)材料。如快硬硅酸鹽水泥混凝土、硫鋁酸鹽超早強(qiáng)水泥及氟鋁酸鹽快凝快硬水泥、高鋁水泥、高鋁水泥與普通水泥的混用、磷酸鎂水泥混凝土、硅灰水泥混凝土、偏高嶺水泥混凝土、聚合物改性砂漿及混凝土等。

五、結(jié)語(yǔ)

修補(bǔ)材料主要是保證新舊水泥混凝土能夠具有良好的相容性，并且能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成修補(bǔ)，從而縮短路面交通封閉的時(shí)間，在最大程度上達(dá)到良好的性?xún)r(jià)比。因?yàn)槁访鎿p壞程度及原因較為復(fù)雜，因此不能采用普通的混凝土修補(bǔ)材料，要有針對(duì)性的采用高效修補(bǔ)材料，具有良好的性能保準(zhǔn)。主要是存在較高耐久性、較強(qiáng)相容性、較快修補(bǔ)效率。目前最具推廣價(jià)值的路面修補(bǔ)材料是，硅灰水泥混凝土系列和偏高嶺水泥混凝土系列。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭正言.選用瀝青混凝土路面還是選用水泥混凝土路面.國(guó)外公路，2011。

[2]李華，繆昌文.水泥混凝土路面修補(bǔ)技術(shù).北京：人民交通出版社，2013.

[3]馬宏濤，姚民安，魏志學(xué).簡(jiǎn)析水泥混凝土路面損壞原因分析及修補(bǔ)材料的選擇.中國(guó)科技博覽，2012