劉朝輝

（衡南縣交通運(yùn)輸綜合行政執(zhí)法大隊,湖南 衡陽 421100）

農(nóng)村公路作為聯(lián)系城市與鄉(xiāng)村、完善加密區(qū)域公路交通網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其施工質(zhì)量和通行能力關(guān)系到農(nóng)村地區(qū)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的大背景下，為了實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，提高新型城鎮(zhèn)化發(fā)展成色，及時鞏固脫貧攻堅重要成果，繼續(xù)推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)公路建設(shè)和改造升級已成為必然趨勢。農(nóng)村公路作為農(nóng)村重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施，承擔(dān)著農(nóng)村客運(yùn)、農(nóng)村物流及村民日常通行等重要職能。相較于城市道路，農(nóng)村道路具有交通量小、軸載低、路面凈寬小等突出特點(diǎn)[1]，路面結(jié)構(gòu)形式基本以薄層水泥混凝土路面為主。經(jīng)總結(jié)研究大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村水泥混凝土路面的早期斷裂病害非常普遍，大量農(nóng)村公路尚未完全通車便出現(xiàn)大面積的開裂病害，嚴(yán)重影響了農(nóng)村公路的服役年限和通行質(zhì)量，同時造成了較大的資源浪費(fèi)[2]。為了進(jìn)一步明確農(nóng)村水泥混凝土路面早期斷裂病害機(jī)理，并能夠給出針對性、有效性的施工處治措施，本文就該問題展開了具體研究，以期實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路水泥混凝土路面工程建設(shè)的長期健康發(fā)展。

1 水泥混凝土路面特性及早期開裂對路面的影響

1.1 水泥混凝土路面特性

農(nóng)村公路中水泥混凝土鋪裝占據(jù)了絕大多數(shù)比重，已成為農(nóng)村公路中最主要的路面鋪裝形式之一。實(shí)踐證明，水泥混凝土鋪裝良好的工程特性、便捷的施工工藝及低廉的施工成本完全迎合了農(nóng)村公路的建設(shè)營運(yùn)需求。水泥混凝土路面鋪裝與瀝青混凝土、碎石路面等其他鋪裝形式一樣，均具有顯著的優(yōu)勢和劣勢。本文針對水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)形式，全面深入地分析了該路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣勢，如表1所示。

表1 農(nóng)村公路水泥混凝土鋪裝優(yōu)劣勢一覽表

1.2 水泥混凝土路面早期開裂對路面板的影響

從開裂誘發(fā)機(jī)理層面分析，早期開裂大致可分為非荷載開裂和荷載開裂兩種。由于農(nóng)村公路的交通量較低，且車輛軸載較小，故引發(fā)荷載開裂的情況較為少見。

非荷載早期開裂病害具有一定的隱蔽性[3]。早期的非荷載開裂裂縫數(shù)量和寬度較小，尚不會影響水泥混凝土板的完整性，在后續(xù)車輛荷載的持續(xù)作用下，早期裂縫持續(xù)劣化，最終發(fā)展成為嚴(yán)重的路面開裂，甚至出現(xiàn)“斷板”事故，將對路面板的正常通行帶來不同程度的干擾和影響。

當(dāng)路面出現(xiàn)“斷板”事故后，如不及時處置，路面將繼續(xù)惡化，最終發(fā)展成為破碎板，從而喪失路面維修處置窗口期。

由于水泥混凝土路面具有典型的剛性路面特性，其特性不同于瀝青混凝土等柔性路面，一旦病害嚴(yán)重到一定程度，將徹底喪失維修處置機(jī)會，后期將面臨大規(guī)模的鑿板作業(yè)，帶來高額的路面維修養(yǎng)護(hù)投資負(fù)擔(dān)。綜上，水泥混凝土面板早期開裂病害對路面板的影響具有明顯的漸進(jìn)性特點(diǎn)，其演化歷程如圖1所示。

圖1 水泥混凝土路面板早期開裂病害演化歷程示意

2 農(nóng)村水泥混凝土路面早期斷裂病害成因分析

工程實(shí)踐研究表明，農(nóng)村公路水泥混凝土路面早期斷裂病害主要受施工階段影響[4]，故本文重點(diǎn)分析施工階段水泥混凝土路面早期斷裂病害成因。

2.1 水泥混凝土路面早期收縮變形影響

早期收縮變形是誘發(fā)水泥混凝土面板早期開裂的重要因素之一，主要的干縮成因有干縮、溫縮兩種。

（1）水泥混凝土干縮影響：水泥混凝土攤鋪后，在凝結(jié)硬化過程中，由于蒸發(fā)速率過快容易導(dǎo)致膠凝材料內(nèi)的游離水快速散失，進(jìn)而破壞水泥中的水分平衡，最終造成水泥混凝土體積收縮；受體積收縮影響，因混凝土內(nèi)部約束明顯，容易在混凝土表面產(chǎn)生較高的拉應(yīng)力[5]，一旦拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度指標(biāo)，將產(chǎn)生干縮開裂。干縮裂縫沒有明顯的規(guī)律性，其裂縫相關(guān)參數(shù)如表2所示。

表2 干縮裂縫相關(guān)參數(shù)

（2）水泥混凝土溫縮影響：受溫度起伏變化影響，水泥混凝土出現(xiàn)因溫度波動導(dǎo)致的膨脹或收縮開裂，且收縮開裂明顯超過膨脹開裂；混凝土澆筑過程中受水泥水化熱影響，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度急劇升高[6]，當(dāng)水化反應(yīng)接近尾聲后，隨著熱量的持續(xù)釋放，面板內(nèi)溫度逐步下降，進(jìn)而形成溫度梯度，誘發(fā)溫縮開裂。

2.2 水泥混凝土路面施工工藝影響

施工工藝造成的早期開裂影響主要表現(xiàn)在混凝土拌和及澆筑階段。

（1）混凝土拌和溫度及時間：在夏季炎熱環(huán)境下，因沒有提前對集料、拌和用水降溫，導(dǎo)致混凝土初始溫度過高，加之水泥水化熱影響，造成總的溫度梯度較高，誘發(fā)更加嚴(yán)重的溫縮開裂；由于拌和時間不夠，導(dǎo)致混凝土拌和不充分，造成混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計要求，削弱了混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能，進(jìn)而過早誘發(fā)路面板開裂。

（2）混凝土澆筑：非連續(xù)性澆筑是造成混凝土路面板開裂的一大因素，受施工現(xiàn)場機(jī)械故障、施工組織不到位等因素影響，造成澆筑臨時中斷，新舊混凝土出現(xiàn)交界面，影響其整體的變形協(xié)調(diào)性[7-8]，進(jìn)而誘發(fā)路面板開裂；受澆筑振搗不良影響，路面板內(nèi)出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象，局部甚至出現(xiàn)空洞、密實(shí)度不良等問題，為后期開裂埋下較大隱患。

2.3 水泥混凝土路面施工環(huán)境影響

施工環(huán)境影響集中表現(xiàn)為因混凝土路面板翹曲變形而產(chǎn)生的早期開裂。既有研究表明，面板翹曲伴隨路面板的澆筑、凝結(jié)硬化及路面養(yǎng)護(hù)全過程，主要形成機(jī)理是受溫度梯度下的溫縮及干縮效應(yīng)的耦合影響。

水泥混凝土路面板一旦發(fā)生翹曲變形，沿翹曲邊緣將誘發(fā)非荷載開裂，嚴(yán)重情況下將劣化為面板斷裂病害?；炷谅访姘迓N曲變形示意如圖2所示。

圖2 混凝土路面板翹曲變形示意圖

3 基于水泥混凝土面板早期斷裂病害的農(nóng)村公路施工控制措施

通過上文研究結(jié)果可知，施工階段是誘發(fā)水泥混凝土路面板早期開裂病害的主要階段[9]，為了加強(qiáng)對水泥混凝土路面板的早期開裂病害控制力度，本文立足于施工階段，擬重點(diǎn)從施工控制、養(yǎng)護(hù)控制及施工管理三方面給出切實(shí)可行的控制措施。

3.1 水泥混凝土路面施工階段控制措施

施工階段施工控制擬從混凝土拌和、混凝振搗及路面切縫時機(jī)等方面著手控制，具體措施如表3所示。

表3 水泥混凝土路面施工階段控制措施

3.2 水泥混凝土路面養(yǎng)護(hù)階段控制措施

混凝土路面板澆筑完畢后，應(yīng)做好路面養(yǎng)生。養(yǎng)生采取常用的灑水覆膜保濕養(yǎng)生方式，保持路面板長期濕潤、清潔。

養(yǎng)生期間應(yīng)完全封閉交通，禁止一切車輛通行[10]。養(yǎng)生操作人員通行應(yīng)提前布設(shè)木板，以防止應(yīng)力集中而造成的路面平整度不良。

做好路肩整修，確保排水通暢，避免積水下滲破壞路基層，進(jìn)而誘發(fā)路面板因不均勻沉陷而產(chǎn)生的早期開裂病害。

3.3 水泥混凝土路面施工管理控制措施

應(yīng)強(qiáng)調(diào)從企業(yè)自檢方面入手，密切配合施工監(jiān)理單位和第三方檢測實(shí)驗(yàn)室做好相關(guān)工作，從優(yōu)化施工管理方面控制水泥混凝土路面板早期開裂病害的產(chǎn)生和劣化。

項(xiàng)目部牽頭組建施工現(xiàn)場質(zhì)控團(tuán)隊，質(zhì)控團(tuán)隊履行施工現(xiàn)場的質(zhì)量控制和管理工作。具體的質(zhì)控團(tuán)隊組成情況如圖3所示。

圖3 質(zhì)控團(tuán)隊組成情況

4 結(jié)論

綜上，農(nóng)村公路水泥混凝土路面早期斷裂病害長期困擾著施工人員。為了最大限度控制水泥混凝土路面早期斷裂病害，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村公路的長期、健康運(yùn)營，本文基于混凝土路面板早期開裂影響因素，從施工過程切入，分別從施工工藝、養(yǎng)護(hù)工藝及施工管理三方面給出了具體的控制措施，希望為農(nóng)村公路的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)參考。