劉朝輝

（衡南縣交通運輸綜合行政執(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)濟發(fā)展。在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的大背景下，為了實現(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，承擔著農(nóng)村客運、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[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)研究大量工程實踐經(jīng)驗發(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[2]。為了進一步明確農(nóng)村水泥混凝土路面早期斷裂病害機理，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，一旦病害嚴重到一定程度，將徹底喪失維修處置機會，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)護投資負擔。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性特點，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)速率過快容易導致膠凝材料內(nèi)的游離水快速散失，進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)生較高的拉應力[5]，一旦拉應力超過抗拉強度指標，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，導致混凝土內(nèi)部溫度急劇升高[6]，當水化反應接近尾聲后，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)更加嚴重的溫縮開裂；由于拌和時間不夠，導致混凝土拌和不充分，造成混凝土實際強度達不到設(shè)計要求，削弱了混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂性能，進而過早誘發(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)護全過程，主要形成機理是受溫度梯度下的溫縮及干縮效應的耦合影響。

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，擬重點從施工控制、養(yǎng)護控制及施工管理三方面給出切實可行的控制措施。

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)護階段控制措施

混凝土路面板澆筑完畢后，應做好路面養(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)生操作人員通行應提前布設(shè)木板，以防止應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

應強調(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驗室做好相關(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。

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

圖3 質(zhì)控團隊組成情況

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，實現(xiàn)農(nóng)村公路的長期、健康運營，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。