混凝土路面损坏的防治及恢复

近年来，混凝土路面裂缝土路面使用量大，损坏量也大。且施工掌握不好易出现裂缝甚至断板，若未及时进行处理，路面受雨水潮气侵蚀会影响路基的稳定性，使路面基础产生塑性变形和不均匀沉降，继而破坏整个路面工程。此时再维修难度就大了，且影响交通，这对于有地下管线的城市道路，交通量较大的公路段，会带来极大的损失和不便。加之维修又达不到质量要求，形成了坏就修那坏就修哪，越修越差的恶性循环。本文就此相关问题做如下浅析。
一、裂缝产生原因分析及维修问题
1、裂缝产生原因：
混凝土产生裂缝的原因非常复杂，在正常施工中常遇到的几种原因为：由外荷载（包括施工和实用阶段的静荷载、动荷载）引起的裂缝，由变形（包括温度、湿度变形，不均匀沉降等）引起的裂缝，有施工操作引起的裂缝（如制作、脱模、养护、堆放、运输、吊运和混凝土配合比不当等）引起的裂缝，可分为塑性裂缝、干性裂缝、温度裂缝、不均匀沉降裂缝、张拉裂缝、施工及其不可预料的裂缝等。
（1）纵向裂缝
纵向裂缝通常大多出现在高填方，半填半挖路段、填挖交界以及软土地基路段，主要是由于路基横向不均沉降或板下的不均匀支撑造成的，特别是当路堤从局部洼地通过时，如果路堤两侧没有有效排水、设施，路堤两侧就会产生积水，积水除向地基渗透外，还能渗入路堤下部。
（2）横斜向裂缝
路面横、斜向裂缝通常发生在①填挖相交断面②新老路基交接处③土基密度不同部位④桥涵通道等构造物和路基连接处⑤软弱地基。
其原因①土基强度不够或不均匀②混凝土浇注后。缝切割较晚，因板底各断面磨擦系数不等，很可能在没割缝前出现混板收缩，拉应力和温度应力集中，并超过当时混凝土的抗拉应力③温差大，春秋两季施工的混凝土路面，白天与晚上的温差较大，一般在7-8℃，最大可达12℃.因温度的影响产生较大的翘曲应力④现在所修的水泥混凝土路面，所用水泥全部采用建筑指标，至今无有路用指标水泥，只能采用外加剂进行缓凝，其材料指标不稳定。⑤施工时两车料相接处振捣时没有特别注意，振捣不密度，蜂窝较多，因而形成一个强度薄弱的横断面，也容易在断面上出现裂缝。⑥当路线纵坡超过20﹪时，应尽量采用上坡为施工前进方向，下坡施工因塌落度原因也会出现裂缝。⑦施工中因养生不及时，出现较小缩裂缝。
（3）掉角
掉角通长由于胀、缩缝或施工缝填料选择不当，或者填缝料失效，造成路表水沿缝隙下渗，尤其是当板下基层排水不畅，或基层材料细料过多，基层材料耐冲刷性较差时，在车辆荷载反复作用下，真空吸力就会使扳角处产生唧泥，板下被冲刷掏空，造成板角应力集中，从而导致路面板出现掉角。
（4）磨耗层局部脱落
磨耗层局部脱落，出现露骨麻面现象，其原因：①坚硬物等在路面上撞击、摩擦路面而形成破损。②施工中，因缓凝剂级配不合理或指标不稳定，造成成型时间超过了初凝时间，造成面层强度损失。③在施工中，振捣过后混凝土板不够厚度，为了省事，只拌砂浆找平，或用推擀的方法找平，从而形成一层砂浆层，这地方不仅造成表面水灰比不均匀，出现网裂，在车轮反复作用下，甚至出现脱皮，露骨，如果水泥稳定性能差一些，容易出现麻面现象。
2.接缝破损
接缝是水泥混凝土路面的薄弱环节，出现病害的机率大类型多，接缝病害，主要病害现象包括：接缝挤碎、拱起、板底脱空和脱落等几种病害。
（1）接缝挤碎
接缝挤碎是指邻近接缝或裂缝约50㎝宽度范围内，出现未扩展整个板厚的裂缝或者混凝土分裂碎块，接缝挤碎主要是由于接缝施工不当或者因填缝料剥落、挤出、老化，接缝被硬石子阻塞，当混凝土伸胀时，混凝土板的上部产生集中压实力，在超过混凝土的抗剪强度时，板即发生剪切挤碎。接缝处两端混凝土强度不一致，由于传力杆的作用，同样会造成混凝土板破碎现象。此外，板边混凝土振捣不密度，强度降低，或者接缝中渗入水后，导致基层，路基软弱和唧泥，造成沿接缝边缘处板底小范围的脱落，在行车荷载反复作用下，也会导致接缝出现碎裂。
（2）拱起
混凝土板胀缝间距较长，第一至二年混凝土板在伸胀时还不明显。收缩时，因接缝填缝料失效，板缝就会掉进土或石子，加上养护不及时清扫，年复一年的热胀冷缩，板缝一年年加宽，导致混凝土板伸胀时产生的压力大于基层与混凝土板间的摩擦力，但未超过混凝土的抗压强度时，由于板的伸长，在真缝处相邻，两板就会向上拱起。#p#分页标题#e#
（3）板底脱空
板底脱空病害是指板接裂缝或边缘下的基层细料被渗入并滞在板底的有压水从缝中或边缘处唧出，并由此造成板底面与基层顶面出现局部范围脱空。公路排水系统不完善如路面横坡设置不当或路基排水不畅时，路基、路面被水浸泡时会使路面产生唧泥现象，进面出现板底脱空；另外由于基层材料局部松散，路基土压实不均匀或基底不均匀沉降同样会导致底板出现脱空。
2、维修问题：
一般混凝土路面分为7层。1为C20混凝土路牙；2为M5水泥砂浆；3为沥青砂灌缝；4为220mm厚C25混凝土路面；5为20mm厚粗砂垫层；6为150mm厚碎石垫层；7为原土夯实。
我们可以清楚的看到，每条混凝土路面都存在着铺成不久就维修的现象，且被维修的路面存在明显的颜色差，表面石子突出，与原路面接茬不好，水平度差，养护和成品保护措施不到位，使用中易破坏等现象出现。究其原因无外乎如下几方面：
（1）拆除后的路基未作彻底清理，裂缝的原因是伸缩缝留置不当，还是地基沉降变化造成破坏的，原因分析理由不充分，维修方案制定不详，或未指定维修方案。
（2）被破坏的路段混凝土在两个方向上的应力得到释放，而维修时仅对表面进行修复，而未考虑温度对混凝土热胀冷缩的影响。
（3）由于被修复路段面积小，施工机械化程度不高，基底和基边缘夯填不实。
（4）混凝土抗压强度高而抗析强度不高，在恢复混凝土路面时，不能减少混凝土路面的析裂破坏。
（5）由于恢复的混凝土路面面积小，其混凝土厚度有限，其水灰比、坍落度难以掌握，故此难以达到设计要求。
（6）水泥浆流失问题为解决，混凝土施工工艺不良，造成混凝土在凝固过程中无提浆措施，表面水泥浆稀少，部分路面出现浮石现象。
(7) 急于使用后天养护不到位，时间太短（一般仅5-7天），严重的影响了后期工程质量。
（8）修复路面面积小，在沙子、水泥、石子的使用上存在随意性，配合比经验化，难以保证质量。
二、预防和修复措施
1、预防
(1) 在水泥混凝土路面设计中，应该由静力学向动力学发展;其次，水泥混凝土路面基层要达到支撑稳固的要求，必须解决基层耐冲刷和弯沉均匀性问题，即要选用适合本地区气候特点和交通量要求的基层材料类型，合理地设计性能优良且适宜摊铺的集料级配；对高填方软基和台背填土进行认真处置的基础上，如果可预见沉降变形过大，可采用薄层沥青混凝土或砌块的过度路面形式；待沉降稳定后，再施工永久混凝土路面板；在路基基层下，地下水位高和多雨地区，应考虑设计一定厚度的渗透排水砂砾垫层。另外，保证接缝质量是防止水泥混凝土路面破坏的关键，因此在接缝设计中应选用合理的接缝型式和优良的填缝材料，路线设计中，应在避免路线穿过洼地，在不得已的情况下应在路堤两侧都采取措施，截断表面水流向路堤。
(2)严格控制主要材料和水的配合比，掌握好含砂率和水灰比。科学、准确地进行混凝土配合比设计，生产稳定、均匀的混凝土是保证水泥混凝土路面质量的关键。
(3)加强凝固全过程的养护工作，做好早期覆盖、洒水养护，利用真空吸水加快早期强度增长速度。水泥砼路面的特点是在养护良好的长期保持下使用年限比其它路面长，可一旦开始破损，将会迅速发展，因此，必须作好预防性、经常性养护。公路的养护、管理部门，除了日常的养护工作外，应定时组织有资质的检测或科研机构进行路面状况调查，及时制定养护工作计划，确定养护内容，规范养护工作，提高养护队伍素质和机械化的水平，确保公路养护的质量。应建立严密的质量保证体系和质量责任制，建设单位、监理公司、承包商应明确各自的责任，各司其责，共同把好质量关。制定具体的质量保证计划和攻关措施，还要经常抽检混凝土强度。
(4)严把材料质量和数量进场关，选用低热水泥，控制水泥最大用量，最大限度的降低水化热，同时采用早强剂和缓凝剂，对水泥的水化热有延时、延峰的作用，提高抗裂强度。基层施工时，应将基层材料集中进行厂拌，有条件的采用摊铺机进行摊铺，待基层整平压实后，严格进行养生，防止基层出现干缩或温缩裂缝。为减少路基土的压实变形，增加路基强度和稳定性，必须认真进行压实，特别是要加强路堤边部碾压，使路堤横向的密度尽可能均匀；也不要将两种材料性质差异甚大的路堤相接，而需要设置一个不太长的过渡段，在桥头或其它构造物与一般路堤相接处，应进行加载，甚至超载预压加快地基沉降。#p#分页标题#e#
2、修复措施
混凝土路面出现裂缝，有的会破坏路面结构的整体性，降低路面的承载力和使用的耐久性，因此要了解混凝土路面出现裂缝的性质、大小、路面受力情况和使用要求，以便及时修复。试论以下几种处理方案。
(1)化学灌浆
化学灌浆方案，具有可灌性好，能控制凝结时间，以及有较高的粘结强度和一定的弹性等优点，故恢复结构的整体性效果较好。对路面工程产生的裂缝处理，选用环氧树脂浆液及腻子灌浆，做好注浆和固定灌浆嘴封闭用的环氧浆液和环氧腻子的配合比，并应注意控制材料温度和浆液的初凝时间。
施工前先用切缝机清除接缝中夹杂的砂石、凝结的泥浆，再使用压力大于等于0.5MPa的压力和压缩空气彻底清除接缝中的灰土及其他污染物，确保封闭及内部清洁、干燥。封闭检验以擦不出灰尘为灌缝标准。如表面潮湿，应用喷灯烘烤干燥后方可施工。
灌浆时，一般采取骑缝直接用灌浆嘴灌浆，而不另外钻孔。灌浆最可用φ12mm薄钢管制成，一段带有细丝口以连接活接头，应选择在裂缝较宽处，间距为40-50mm，灌浆嘴在裂缝中间，用环氧腻子贴在裂缝压降部位，腻子后1至2 mm，操作时要注意防止堵塞裂缝，裂缝表面可用腻子进行封闭，待环氧腻子硬化后，即可进行试气，了解裂缝通顺情况。试气要从一端向另一端（气压保持2-4公斤如发现漏气再次进行封闭。
灌浆及封孔：将配好的浆液注入压浆管灌内，先将活接头接在第一个灌浆嘴上，然后开动空压机（气压3-5公斤/平方厘米）进行送气，将环氧浆液压入裂缝中。经3-5分钟待浆液顺次从邻近灌浆嘴溢出后，即用小木塞将第一个灌浆孔封闭。按此方法类推。在浆液硬化12-24小时后，可将灌浆嘴取下重复使用，同时应及时清理封闭带及灌浆嘴四周，以保持路面观感质量。
（2）整体加固法
对于较大的裂缝可采用环氧浆液灌压后在裂缝两侧纵向各300 mm处，垂直纵缝切出一个矩形槽，在槽内设置钢筋网，钢筋网下留置保护层，然后用比原混凝土高出一个标高的混凝土，并渗入水泥和膨胀剂再次浇筑，按要求振实、抹面、拉毛、养护。
三、保证混凝土路面修复质量措施
1、加强对混凝土材料规格的管理。对水泥、砂子、石子应在使用前按照规范要求把好原材料关。
2、严格按照技术要求施工。保证混凝土厚度达到300 mm以上。其作用可解决损坏混凝土周围地基不实和混凝土恢复后表面水泥浆稀少的问题
3、混凝土恢复前的缝隙留置。混凝土恢复前，必须掌握周围混凝土情况，使设计胀缝位置恢复后仍为胀缝，缩缝位置恢复后仍为缩缝。设置适应注意选用的材料必须有较强热胀性和冷缩性。注意气温变化，在15-30℃施工时，按30m长设置胀缝。在冬季气温变冷时应再次处理灌缝问题。
4、改变混凝土的施工过程。恢复混凝土一次浇筑，易造成混凝土中水泥浆流失。应先浇筑下部200mm厚混凝土，经1.5h混凝土初凝后在浇筑表面混凝土，既能使表面混凝土中的水泥浆不再向下部流失，又不影响混凝土整体结合质量。
5、加强表面收光及提浆工作，可采用振捣、表面人工多遍收光等方法增加表面水泥浆的数量，减少混凝土表面浮石。
6、加强混凝土表面养护。混凝土浇筑完12h后进行浇水、覆盖养护。养护时间不少于7d、28d后正式交付使用。
7、缝隙处理。
混凝土浇筑并养护7 d后，应对恢复混凝土周围所留的缝隙进行处理。
（1）使用常温聚氨酯和硅树脂等填缝料时，应按规定比例将两组份材料按1h灌缝量混拌均匀后使用。
（2）使用加热填缝料时应将填缝料加热至规定温度。加热过程中应将填缝料熔化，搅拌均匀，并保温使用。
（3）灌缝的形状系数宜控制在2左右，灌封深度宜为15-20mm，最浅不得小于15mm。先挤压嵌入直径9-12mm多孔泡沫塑料背衬条，再灌缝。灌封顶面热天应与板面齐平；冷天应填为凹液面，中心低于板面1-2mm。填缝必须饱满、均匀、厚度一致并连续贯通，填缝料不得缺失、开裂和渗水。
（4）常温施工时填缝料的养生期，低温天宜为24h，高温天宜为12 h。加热施工时填缝料的养生期，低温天宜为2 h，高温天宜为6 h。在灌缝料养生期间应封闭交通。