層布式鋼纖維水泥混凝土路面早期病害原因及防治

唐白鷗，龍欽初，劉振興，劉光輝，劉愛翔，程世鋒

(1.湖南省湘潭市公路管理局，湖南湘潭411100;2.湖南省邵陽市公路管理局，湖南 邵陽422000;3.武漢寶龍恒基材料工程有限責(zé)任公司，湖北武漢430077)

近年來，國道107，318，319線和320線由于交通量和超載車量的劇增，造成許多路段水泥混凝土路面面板大面積破壞、斷板、沉陷，嚴重影響道路的使用功能.從2007年開始對320，318，319和107國道部分路段采用加鋪層布式鋼纖維水泥混凝土路面的方案進行改造.對原路面采用碎石化沖壓后的路面板作為底基層，在上面再加鋪18～20 cm厚水泥穩(wěn)定碎石基層和26 cm厚C35鋼纖維水泥混凝土面板.路面建成通車后不久，在個別路段相繼出現(xiàn)不同程度裂縫、接縫損壞和表面損壞等質(zhì)量問題.筆者通過對其施工過程和病害原因分析，擬定了相應(yīng)防治措施.

1 病害原因分析

根據(jù)實地調(diào)查分析，新建水泥混凝土路面出現(xiàn)的病害主要是斷板、斷角、縱縫啃邊和表面磨損露骨、露鋼纖維等，這些病害除了與施工質(zhì)量有關(guān)外，還與施工工藝有關(guān).

1.1 施工質(zhì)量方面原因

1)底基層處理不到位，密實度達不到要求，容易產(chǎn)生反射裂縫，導(dǎo)致路面面板斷裂.

2)基層標(biāo)高控制不嚴，平整度差.施工中水泥穩(wěn)定碎石基層標(biāo)高往往控制不嚴和通車等原因使水泥穩(wěn)定碎石基層平整度差，容易造成混凝土面板厚薄不均，應(yīng)力分布不均勻，在混凝土板塊厚薄不均界面，在外力作用下及收縮時產(chǎn)生的拉應(yīng)力，容易在薄弱環(huán)節(jié)引起斷板.

3)選用材料不當(dāng).一是骨料中針片狀石子含量過高，針片狀石子在混凝土中易出現(xiàn)架空現(xiàn)象，空隙率較大，面板受壓容易折斷;二是骨料內(nèi)含雜質(zhì)超過規(guī)定要求，砂、石材料內(nèi)雜質(zhì)的含量對路面塑性收縮開裂和干縮變形影響很大(根據(jù)規(guī)范規(guī)定:粗骨料含泥量不能超過1%);三是粗骨料粒徑偏大，研究表明，大粒徑集料的混凝土彎拉強度相對偏小，根據(jù)規(guī)范規(guī)定:水泥混凝土路面最大集料粒徑不應(yīng)大于31.5 mm(碎石)或 19.0 mm(卵石)［1］.

4)配合比控制不嚴、計量不準確.砂石材料的含水量是隨氣候變化而變化的，施工中往往沒有考慮這一因素，對砂石材料含水率未進行測定，從而使水灰比失去控制.水泥用量不準確，易造成路面外觀顏色差異.有關(guān)研究資料表明:當(dāng)用肉眼能看出混凝土路面存在顏色差異時，配料中水泥誤差＞7%、用水量誤差＞10%、集料誤差＞10%，這將使混凝土強度降低，在車輛沖力作用下面板易斷裂［1］.

5)養(yǎng)護不及時、不到位.混凝土澆筑完畢后沒有及時覆蓋，特別是在夏季施工，混凝土表面的水分蒸發(fā)比較快，容易造成混凝土急劇收縮，導(dǎo)致面板龜裂.目前對水泥混凝土路面的養(yǎng)護主要采用覆蓋澆水等方式.這種養(yǎng)護方法本身不存在問題，但施工時常常只重視板中間的養(yǎng)護而忽視板邊養(yǎng)護，主要表現(xiàn)在覆蓋物未覆蓋到板邊側(cè)面，澆水時板邊水量不足，造成板邊養(yǎng)護不充分，板邊的混凝土強度明顯低于板中混凝土強度，形成板邊應(yīng)力集中，在重、超載車作用下產(chǎn)生啃邊.縮縫切縫不及時，切縫深度不夠，深淺不一，也是造成混凝土路面斷板的原因.

6)縮縫灌縫、清縫問題.在施工過程中往往因交通量太大沒灌縫就開放交通，而后灌縫時又清縫不到位，導(dǎo)致填縫料黏結(jié)不牢使縮縫滲水.而層布式鋼纖維混凝土路面采用10 m縮縫，在重荷載下更容易造成路面斷角和斷板.

7)外力因素的影響.一是車輛行使的影響.107，320國道均為雙車道，施工方式為邊通車邊施工，混凝土面板處于初凝期，若受到板邊通行的車輛震動，容易出現(xiàn)斷裂.二是開放交通過早.混凝土面板強度未達到一定強度就通行重車，在汽車自重和沖擊力作用下，混凝土面板容易發(fā)生斷裂.

1.2 施工工藝方面的原因

1)鋼纖維撒布位置和用量不對.在路面澆筑中，上層鋼纖維撒布位置過厚和鋼纖維用量不夠，鋼纖維撒布接頭沒接上，撒布不到邊，造成混凝土路面斷板［2］.

2)機械使用不當(dāng).在路面澆筑中，三滾軸整平機如提漿過多，使面層砂漿過厚，容易造成路面起砂和露骨.在施工第2幅面板時，三滾軸整平機直接在己澆好的一幅面板上行走，對已澆好的一幅板邊頂角造成磨損和振擊破壞，引起路面縱縫啃邊.

3)施工拆模太早.在混凝土路面施工時，由于鋼模數(shù)量不足，施工隊為了連續(xù)作業(yè)，通常在澆筑完12 h左右就把模板拆掉，這時混凝土基本沒有強度，很容易受到損傷.另外拉桿、傳力桿等未按水平安裝造成拆模困難，拆模工人隨意用大錘敲打鋼模造成拆模后面板直接缺邊.

4)路面接坡未處理好.由于分段改造，部分路段新舊路接頭需設(shè)置接坡連接，接坡沒有處理好，在車輛運行過程中，將老路上的泥土、砂、石子等帶到澆筑好的路面上，在車輪的作用下，使路面造成磨損最后露骨.這在接坡附近的幾塊面板中表現(xiàn)得尤為突出.

5)振搗不密實、漏振.混凝土路面板角、板邊部分應(yīng)力易于集中，因振搗不良等原因，在外力作用下也容易發(fā)生斷邊、缺角現(xiàn)象、

6)拉桿、傳力桿安裝不認真.由于在原有公路規(guī)范中，除了脹縫的滑動傳力桿有要求設(shè)置支架予以固定外，別的拉桿、傳力桿沒有這方面的要求.因此在混凝土路面施工中，安裝拉桿和工作縫的傳力桿時往往沒有采用支架固定.沒有支架固定的傳力桿和拉桿常常是東倒西歪，伸入混凝土(或伸出鋼模)的長度長短不一，不能起到傳力和連接作用，在重車的作用下易產(chǎn)生縱縫拉開和錯臺.

7)基層碾壓不密實.水泥穩(wěn)定碎石基層通常采用的是半幅施工法，也就是水泥穩(wěn)定基層混合料先進行半幅攤鋪，攤鋪整平后壓路機在上面碾壓.在壓路機碾壓過程中，由于混合料有一定厚度，攤鋪時如未安裝模板就會有一個攤鋪坡度.這個坡度具有一定凈邊，壓路機壓不到，則這部分混合料的壓實度達不到要求，而這部分卻是車輛行走頻率最高的地方，時間長了容易形成縱縫拉開和錯臺.

2 防治措施

要減少和防止水泥混凝土路面早期病害的發(fā)生，延長水泥混凝土路面的使用壽命，必須從以下幾個方面進行控制:

1)做好底基層的處理.采用碎石化處理舊路面，保證密實度，做好彎沉檢測試驗.根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，做好不合格基層的處理工作.

2)水泥穩(wěn)定碎石基層施工應(yīng)盡量采用立模施工，且中間寬度必須超出水泥面板板邊50 cm以上，以保證第2幅面板施工時壓路機能輾壓到位.同時標(biāo)高和平整度也需控制好.在車流量較大，標(biāo)段較長的路段建議水泥穩(wěn)定碎石基層采用分段施工［3］.

3)嚴格控制材料質(zhì)量.水泥、碎石、砂、水等原材料在使用前必須按《公路混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF30—2003)規(guī)定，進行一系列的試驗與檢驗，以保證材料的質(zhì)量.拌和場地面要硬化，確保材料不被污染.

4)施工中要確保配合比準確，要嚴格控制水灰比，計量要準確.水泥混凝土路面工程應(yīng)盡量采用拌和站并必須配置自動計量設(shè)備，禁止用體積法計量.

5)路面施工中，盡量保證鋼纖維撒布在路面板上下兩層3～5 cm的位置，并且接好鋼纖維撒布接頭，撒布要到邊緣［4］.

6)養(yǎng)護措施要得當(dāng).混凝土澆筑完畢后要及時覆蓋，混凝土面板要全面充分養(yǎng)護，干擾少的路段要盡可能采用養(yǎng)護膜、養(yǎng)護劑等新技術(shù).根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件及時切縫，并保證切縫深度及其深淺一致.當(dāng)縮縫采用倒L型切縫時，切縫寬度不宜大于15 mm，灌縫前清縫要徹底，建議采用鋼絲刷人工或機械刷掃清水沖洗吹干后再填入灌縫料［4］.

7)改善施工工藝.①安裝縱縫拉桿和工作縫傳力桿時，要和安裝脹縫傳力桿—樣用支架固定;②控制好三滾軸整平機提漿時間，避免使面層砂漿過厚;③在對第2幅混凝土板進行施工時，須在已澆好的一幅板邊上墊一塊鋼板條作為防振板，防止整平機對板邊振動破壞，造成啃邊;④延長水泥混凝路面施工的拆模時間，確保在24 h以上，拆模時嚴禁用大錘對鋼模進行敲打;⑤對非全幅施工的水泥穩(wěn)定碎石基層須盡量采用安裝模具施工.

8)建議采用新型層布式鋼纖維混凝土路面，即在水泥穩(wěn)定碎石基層上再做一層稀漿封層或瀝青封層的防水層，并在路面板中縫板角處加角隅鋼筋［4］.具體結(jié)構(gòu)如圖1—3 所示.

圖3 新型層布式鋼纖維混凝土復(fù)合路面平面示意

3 結(jié)語

對層布式鋼纖維混凝土路面病害的防治必須綜合考慮各種因素，宜遵循因地制宜、經(jīng)濟可行、工期合理、綜合治理的原則.同時，主管及施工單位要加強質(zhì)量管理，積極探索和改進施工工藝以保證施工合理且有效.采用上述一系列措施建成的層布式鋼纖維路面在經(jīng)過2 a的通車使用后基本沒有出現(xiàn)病害問題.

［1］中交公路規(guī)劃設(shè)計院.JTGD40—2002公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2002.

［2］大連理工大學(xué).CECS 38:2004纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國計劃出版社，2004.

［3］交通部公路科學(xué)研究所.JTG F30—2003公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京:人民交通出版社，2003.