关键词：  混凝土路面；  路面病害；  机理；  预防措施

    近年来我国高等级公路得到迅速发展，作为其技术关键之一的路面工程也得到明显发展，其中包含水泥混凝土路面的广泛推广使用。与其他类型路面相比，混凝土路面具有强度高、稳定性好、耐久性好、养护费用少，经济效益高等优点。正是基于以上优点，混凝土路面得到迅猛发展，目前每年在建的水泥混凝土路面的里程约在15 000km以上。但随着水泥混凝土路面的广泛推广应用，也相应暴露出一些与设计、施工及使用相关的病害。这些病害处理不好，将会严重影响车速、行车安全、行车舒适性，增加油耗，加速了车辆损坏。因此该文拟在研究水泥混凝土路面各种病害的机理，做到在设计、施工上预防该类路面病害上作出一些探讨。

1  常见病害的分类及形式

    水泥混凝土路面的使用性能在行车和自然因素的不断作用下逐渐恶化，以至出现各种类型的损坏现象，但总体上考虑大体可分为2大类，一类是接缝类破坏，第二类是混凝土面板损坏，每一类破坏又分为几种具体形式。

1.1  接缝类破坏具体形式

    (1)错台  横向接缝两侧路面板出现的竖向相对位移Δh，如图1所示。(2)挤碎  在横向接缝、特别是胀缝两侧数10cm范围内，由于胀缝内的滑动传力杆位置不正确，或滑动端的滑动功能失效，或施工时胀缝内部有混凝土搭连，或使用期间胀缝内落人坚硬杂屑等原因，阻碍了板的伸长，使混凝土再膨胀时受到较高的挤压应力，当该应力超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。(3)拱起  混凝土板在受热膨胀而受阻时，某一接缝两侧的板突然向上拱起。这是由于板收缩时缝隙张开，填缝料失效，坚硬碎屑等不可压缩材料塞满缝隙，使板在膨胀时产生较大的热压应力，从而出现纵向压曲失稳。如图2所示。(4)脱空、板块活动和唧泥  唧泥，即在车辆荷载作用下，板下基层的细粒材料从接缝或裂缝处与水一同喷出，致使板体与基础逐步脱空，并在接缝或裂缝附近常有污迹存在；脱空，即路面板与基层部分的脱空，往往伴随唧泥的发生和发展而出现。(5)填缝料的失效、损坏  因填缝料的剥落、挤出、老化碎裂等原因，接缝内逐渐被砂、石、土等填塞，阻碍了板的膨胀，从而引起板的压曲、破碎和接缝剥落等损坏。路面表面水流人基础，导致基础软化或冻胀，进而诱发其它病害。

1．2  路面板板体本身损坏的具体形式

    (1)断板  水泥混凝土路面板横向或纵向贯通性裂缝，使板块整体断裂。按裂缝的方向可分为纵向裂缝造成的纵向断板、横向贯通裂缝造成的横向断板、角隅断板(从板角到裂缝两端的距离小于板边长的一半，裂缝面竖直并贯通板厚)。(2)裂缝  指各种不同方向、不同时期的非贯通性裂缝(贯穿性裂缝划归断板一类)，根据时间关系可分为早期裂缝和后期

裂缝。(3)路面坑槽(洞)  分布于路面表面，直径约2～5 cm的小坑。

2  几种常见病害的机理及预防

2．1  唧泥

2．1．1  水泥混凝土路面唧泥损坏机理

    路面工程施工中设置的接缝(缩缝、胀缝、施工缝)，加上施工期或使用期所产生的各种裂缝，毫无疑问成为路面最薄弱、最易损坏的部位。尽管这些部位均经填缝料处理，但目前的填缝料使用期都较短，2—3年后都不同程度地出现渗水现象，特别是南方省份，常年多雨，温差较大，雨水通过接缝、裂缝及板边缝隙渗入板底，在车辆动荷载的反复作用下，形成有压水，在板底接缝、裂缝及板边高速流动，对基层顶面进行冲刷，细颗粒从接缝、裂缝和板边被带到路面，产生唧泥现象。长此下去，板底脱空，改变了混凝土面板原有的支承条件，造成受力状态的改变，从而产生错台、脱空、板体下沉、严重时断板，进而发展到破碎。

2．1．2  唧泥损坏的预防措施

    如上所述，唧泥现象往往是错台、脱空、断板的原因，故其危害是巨大的，应在设计和施工中尽量采取措施来避免或减少。根据唧泥产生的机理，笔者认为可从以下几个方面采取措施：(1)选择适宜的基层材料，提高基础抗冲刷能力。高等级公路一般采用强度较高的无机结合稳定类材料作基层，这样可杜绝松散细粒土，给混凝土面板提供均匀支撑，防止唧泥。常用的基层材料有水泥稳定碎石、用砂量减少并开级级配的贫混凝土、开级级配的沥青混合料等。(2)加强防排水措施。采用路面排水措施加强路面排水，采取措施保证表面水的排泄畅通；加强接缝处理，选择优良的接缝板和填缝料；采用合适的路面结构，增强排水能力；加强中央分隔带排水设施建设，若无分隔带排水设施，则应对分隔带底部进行隔水处理，确保分隔带雨水不进入路基。(3)减小荷载应力以防止唧泥发展。加强接缝的传荷能力，将板上所承受的荷载有效地传递给相邻板，从而降低板底应力，可对横向接缝(缩缝、胀缝、施工缝)设置传力杆，纵向接缝(施工缝、缩缝)设置拉筋。

2．2  水泥混凝土路面裂缝

2．2．1  混凝土路面裂缝产生的机理

    (1)表面裂缝  在水泥混凝土路面施工中发生分层离析而形成表面泌水，当混合料表面水的蒸发速度比泌水速度快时，水的蒸发面就会深入到混合料表面内，这时固体颗粒间产生毛细管张力，当混凝土表面不能抵抗这一张力时混凝土表面则出现裂缝，亦即龟裂。混凝土的碳化收缩也可引发龟裂。

    (2)贯穿裂缝及断板  水泥混凝土路面贯穿裂缝指贯穿板全厚的裂缝，产生裂缝及断板的因素多种多样，这其中既包含基层(路基)的影响，更多的是和路面混凝土材料、施工、养护过程及使用情况有关。①设计方面的原因。有可能的原因有：路面板平面尺寸设计不当，若设计板长过大，而设计路面厚度又较小，则会造成断板；混凝土原材料的配合比不当，混凝土产生碱一骨料反应或抗冻融性差等耐久性问题；排水设计不当等。②超重车的影响。超重车是路面使用期间断板的一个非常主要的原因，而目前我国运输行业的基本情况是大量超载车存在这一现实。③基层的影响。路基产生不均匀沉降，沉降量不同，改变了路面板原有的支承条件，造成开裂、断板。④材料质量不良。⑤混凝土的化学反应。混凝土产生初期裂缝的化学反应，其明显的特征是水化热的产生。当混凝土所产生的拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时(恰巧的是混凝土的抗拉强度极低)，混凝土板就会产生裂缝。⑥混凝土配合比的影响。施工时露天堆放的砂、石含水量与理论含水量很不一致，由此造成施工的水灰比增大，导致混凝土强度降低，同时弹性模量也下降，故混凝土的干缩、徐变都会增大。⑦施工及养护不当的影响。有可能的原因有：施工可能使混凝土早期受到冻害而产生裂缝；浇筑混凝土施工中的过振或漏振；切缝时间太迟；真空吸水搭接处理不当；养护方面的原因，如高温季节混凝土表面水分蒸发较快，会降低强度，或者只注意了板面的养护，而忽略了板边角等细部的养护，致使混凝土板各部分强度增长速度不同，收缩不均而产生裂缝。

2．2．2  混凝土路面裂缝的预防

    由于混凝土路面裂缝的产生同时受到多种因素的影响，其质量的控制也应根据气候、施工条件等实行综合控制，可从以下几个方面进行工作：

    (1)认真选择混凝土原材料。

    (2)搞好基层质量控制，防止路基不均匀沉降，主要是控制好基层的平整度、密实度。

    (3)处理好混凝土施工质量控制。混凝土在制备和施工中需处理好以下几个环节：①混凝土生产控制。施工中应严格控制配比中粗、细骨料及水的计量，控制好水灰比；混凝土的搅拌时间应达到要求，运输过程中不得发生离析现象，否则应在浇筑现场重新拌合。②采用混凝土真空脱水技术。混凝土振捣完毕，用真空脱水技术可将混凝土表面及内部的游离水和空气排出，以降低混凝土的孔隙率和水灰比，增加混凝土的密实度和强度，减少混凝土缺陷。⑧选择适宜的切缝时间实施切缝。为了防止施工中的温度收缩裂缝，一般以混凝土抗压强度达到5—10MPa为实施的切缝时间。④加强混凝土的养护。关于混凝土的养护，包含2层含义：其一是通过施工管理措施对已浇路面加强养护；其二是采用新型的养护剂进行路面养护。

    (4)采用新型混凝土材料

    为了克服水泥混凝土抗折强度低、抗裂性差、脆性大的缺点，可在水泥混凝土中渗入一定数量的纤维，通过纤维增强，提高混凝土的抗拉、抗剪、抗折、抗冲击强度，降低脆性。常用的新型混凝土材料有玻璃纤维增强水泥混凝土、钢纤维增强混凝土等。

2．3  错台产生的机理

    错台现象常常与唧泥现象、填缝料丧失、路基的不均匀变形等密切相关。一方面，填缝料的丧失，会造成路面水的渗入，在车辆荷载的作用下，产生唧泥，随着唧泥的连续不断发生，路基游离土被不断带走，路基表面标高不断降低，产生错台。另一方面，路基若处理不好，如压实程度不同，则通车会随着时间增大，会产生不均匀沉降和变形，也可产生错台。另外，还有一些原因也可造成错台：下部嵌缝板与上部缝隙未能对齐，或胀缝两侧混凝土两侧壁面不垂直，使缝旁两板在伸胀挤压过程中，会上、下错开而形成错台；地面水通过接缝渗入基础使其软化，或者接缝传荷能力不足，或传力效果降低时，都会导致错台；当交通量或基础承载力在横向各幅板上分布不均匀，各幅板沉降不一致时，纵缝也会产生错台。

2．4  脱皮、坑洞产生的机理

    水泥混凝土路面脱皮破坏是指在车辆荷载的作用下，路表面混凝土泥胶体逐渐剥落露出粗骨料形成很粗糙的毛面或高低不平的陷坑。此种破坏产生的原因主要是由于水泥混凝土路面施工质量控制不好、水灰比过大等原因造成的。根据国外学者的研究结果，混凝土在浇筑振捣过程中，新鲜混凝土砂浆中的水会从底部向上渗出，导致出现两种影响，其一是一些向上渗出的水聚集在粗骨料颗粒的底面，在泥胶体和骨料之间形成间隙或孔隙；其二是在靠近混凝土块体顶面区域有较高的水灰比，使该区域的混凝土强度降低，形成“薄弱带”，“薄弱带”的厚度随着混凝土水灰比的增大而增大，而该部位的强度却随着水灰比的增大而减小。因此在混凝土路面施工过程中，由于施工管理不善，质量把关不严，混凝土没有严格按照设计配合比控制用水量，致使水灰比过大，认为是路面形成达不到设计强度的“薄弱带”，在车辆荷载的反复作用下，该“薄弱带”很快剥落脱皮，从而使混凝土路面出现脱皮陷坑。

3  讨  论

    一般而言，应在研究路面病害或灾害的成因及机理的基础上进行治理，才能取得良好的效果。但是，如果混凝土路面病害的形成原因比较复杂，并涉及地质、气候、施工、材料、运营车辆等等，要完全查明混凝土路面病害的成因，并据之采取完全合理的治理措施，目前还比较困难。

    目前，对于治理混凝土路面病害，首先应调查研究病害成因及主要影响因素，然后制定出比较合理的治理方案，并及时引进新的技术，完善施工设计，提高工艺水平，确保材料质量。只有这样，才能取得有效的治理效果。道路任何病害的产生都直接或间接反映了工程的施工质量。最佳的防治时机在建设阶段，最好的治理方法就是防范于未然。在建设工程中科学管理，质量层层把关，能最大限度地减小路面病害的发生率。对已经出现和形成的病害，应查明原因，对症下药。同时还应从道路养护、制止超载等人的因素进行管理，综合治理，保障道路的正常运营。