淺談水泥砼路面破壞的原因及其防治

張海周

（許昌建設(shè)工程項目管理有限公司，河南 許昌 461000）

1 水泥砼路面收縮開裂機(jī)理

砼路面開裂的主因有：收縮開裂（冷縮和干縮）；動荷載作用下的疲勞破壞而開裂。其中疲勞破壞除車輛荷載作用外，也與板體內(nèi)收縮拉應(yīng)力有關(guān)。因此，要防止開裂，關(guān)鍵在于降低砼內(nèi)部拉應(yīng)力。砼內(nèi)部的收縮拉應(yīng)力主要取決于砼的收縮和外部限制條件。不同限制條件下，砼變形引起開裂的情形完全不同。

在強(qiáng)限制條件下，砼收縮變形會引起內(nèi)部很大的彈性拉應(yīng)力。此應(yīng)力隨著砼彈性模量的增大和收縮量的增加而增大。收縮徐變作用一定程度上可以減少此種應(yīng)力，但徐變松馳后的拉應(yīng)力增長超過砼抗拉強(qiáng)度時，砼路面就會開裂?？梢娍刂祈怕访骈_裂的主要原因為：砼自身冷縮和干縮，水泥砼路面面層與基層間的限制條件。

面層與基層間的約束力不是純物理學(xué)上的摩擦力，而是由靜摩擦力和層間粘結(jié)剪應(yīng)力兩部分組成；實測結(jié)果表明，粘結(jié)剪應(yīng)力比靜摩擦力大很多，而不是靜摩擦力占主導(dǎo)地位。根據(jù)上述分析可以看出，要降低層間摩阻力的關(guān)鍵是要減少層間黏結(jié)，而減少靜摩擦力潛力不大。

2 水泥砼路面板破壞的原因

2.1 路基施工方面的原因

2.1.1 路基填筑使用了不適宜的材料。公路路基施工規(guī)范規(guī)定，在通常情況下，不能被壓實到規(guī)定的密實度和不能形成穩(wěn)定填方的材料不能用于路基填筑。

2.1.2 路基土方填筑方面的問題。在施工過程中：a.施工單位未嚴(yán)格按規(guī)范要求的每層填料松鋪厚度控制，有時填料的松鋪厚度達(dá)60～80cm，這樣路基填方的密實度很難達(dá)到規(guī)范要求的低限值；b.路基填筑的有效寬度和超寬填筑不夠，有的部分在路基填筑完成時，才發(fā)現(xiàn)填筑寬度不夠，為達(dá)到路基的有效寬度，施工單位往往沒有按規(guī)范要求挖臺階分層填筑壓實至路基要求的寬度，而是將一些松散的土傾倒在邊坡上；用人工攤鋪拍實，這樣補(bǔ)上來的路基部分遠(yuǎn)未達(dá)到密實的要求，造成路基滑坡、層層沖刷或路基填筑每層的填料未進(jìn)行整平或整平效果不好，使低凹的地方達(dá)不到密實度要求且大量積水；c.路基施工過程中沒有按要求做成一定的橫坡度；路基施工臨時排水系統(tǒng)未做或排水不暢通，從而使大量的積水滲入下層路基、嚴(yán)重影響路基質(zhì)量。由于以上施工方面的原因，對路基的穩(wěn)定性造成一定的影響，直到影響路面砼板。

2.1.3 填切交界處未按規(guī)范要求施工。當(dāng)路堤在斜坡上或填切交界處，或原有路堤上或路堤處在垂直路中線測得的坡度大于1：5的坡地時，應(yīng)把原地面挖成臺階，臺階寬度應(yīng)不小于1m，用小型機(jī)具進(jìn)行夯實，并向內(nèi)側(cè)傾斜2%，且臺階上不能有積水，然后再分層填筑壓實，這樣，才能保證路堤的穩(wěn)定和達(dá)到規(guī)定的密實度。

2.1.4 構(gòu)造物臺背的回填不符合要求。目前，從建成通車的公路來看，構(gòu)造物臺背跳車是通病，然而最明顯的是臺背沉陷或錯臺，主要原因是臺背回填質(zhì)量差。臺背回填要求每層松填厚度不得大于20cm，壓實度必須達(dá)到95%以上，回填材料最大粒徑不超過5cm，且應(yīng)具有良好的級配和透水性。然而，施工單位在進(jìn)行臺背回填時，松鋪厚度未嚴(yán)格控制；回填材料沒有認(rèn)真地選?。粔簩崟r有時用人工夯實，有時即使用小型機(jī)具進(jìn)行壓實，也不過是敷衍了事，未能達(dá)到規(guī)定的壓實度；臺背回填尺寸未按規(guī)范要求開挖，或臺背開挖不徹底，雖說臺背回填時中部填筑合乎要求；但邊緣沒有開挖到位，仍為不透水性材料，所以路面滲入的水積存在臺背；這樣時間一長便影響了路基的穩(wěn)定性，造成臺背沉陷，最終影響到砼而板。

2.2 路面施工方面的原因

路面基層施工質(zhì)量不合要求。路面基層一般有底基層和面基層。底基層一般采用石灰穩(wěn)定土基層，面基層一般采用水泥穩(wěn)定碎石基層。路面開始施工前要求路槽應(yīng)清理干凈，嚴(yán)格控制標(biāo)高，否則，會影響基層的設(shè)計厚度(厚度增加提高成本，厚度減少影響路面基層的穩(wěn)定)；石灰土基層中所用石灰為Ⅲ級以上，且混合料拌和均勻，無黏土塊、腐殖物等有害物質(zhì)；在壓實時，松鋪好的含水量應(yīng)比最佳含水量稍高。水泥穩(wěn)定碎石基層，在鋪筑前，應(yīng)將底基層面上的所有浮土、雜物全部清除，并嚴(yán)格地整形和壓實，將底基層上的車轍或松軟部分和壓實不足的地方以及任何不符合規(guī)范要求的表面都應(yīng)重新翻松、清除或用同類材料進(jìn)行整形，并壓實到符合規(guī)范要求的密實度和規(guī)定的線形、坡度、標(biāo)高。水泥穩(wěn)定碎石的級配要求良好，有機(jī)質(zhì)含量不得大于2%，集料中不得含有黏土塊、腐殖物等有害物質(zhì)；水泥質(zhì)量要符合規(guī)范要求，不得使用過期的水泥，水泥用量應(yīng)嚴(yán)格按試驗配合比加入，拌和要均勻。而施工單位在施工時，材料控制不嚴(yán)，使用級配不好且雜質(zhì)較多的集料來鋪筑基層；對路基、底基占層、面基層的標(biāo)高控制不嚴(yán)；水泥穩(wěn)定集料含水量控制不準(zhǔn)；水泥用量不足等；這些情況嚴(yán)重影響了基層的質(zhì)量，最終導(dǎo)致砼面板的破壞。

2.3 路面水泥砼板施工方面的問題

2.3.1 水泥砼面板厚度未達(dá)到設(shè)計要求。水泥砼面板厚度能否達(dá)到設(shè)計要求，是影響砼面板質(zhì)量的重要原因。影響砼面板厚度的主要因素有：a.基層施工標(biāo)高控制不嚴(yán)所引起.b.集料的級配不良，細(xì)長及扁平的顆粒含量太高，且集料中含泥量過高，降低了混合料的黏結(jié)度；c.一所采用水泥質(zhì)量不符合規(guī)范要求或已過期；d.水泥砼在澆筑過程中未完全振搗密實，蜂窩麻面較嚴(yán)重。

2.3.2 水泥砼路面結(jié)構(gòu)層防水或排水未進(jìn)行有效地處理。當(dāng)路面板遭到破壞，人們總想到是路基、路面基施工質(zhì)量或臺背回填質(zhì)量或水泥砼板本身的澆筑質(zhì)量等，而未足夠重視結(jié)構(gòu)表面滲入到路基中的水對路基的侵害。目前，雖說對砼板的縮縫、脹縫、施工縫(縱向和橫向)采取了特制的材料對水進(jìn)行封鎖，使水從路面排走，但效果仍然不佳。據(jù)了解，路面板遭破壞的原因有相當(dāng)部分是由于路表水滲入路基，從而影響路基的穩(wěn)定而造成的。

3 預(yù)防措施

3.1 路基施工方面

路基的質(zhì)量是非常關(guān)鍵的，由于路面板遭到破壞后，要對路基有質(zhì)量問題的地段返工是不可能的，且水泥砼板難修補(bǔ)。故在路基施工時應(yīng)著重注意以下幾點：(1)清表要徹底。不適宜的材料全部清除且按規(guī)范要求搞好基底壓實；(2)軟基處理要慎重，并采用合理的施工方案和施工工藝；(3)路基填筑過程中，要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好填料，控制松鋪厚度和粒徑，控制壓實含水量與最佳含水量之差在規(guī)定的范圍內(nèi)，每層填筑要用平地機(jī)等機(jī)械整平后壓實，形成橫向路拱，做好臨時排水使路基干燥等。

3.2 路面施工方面

(1)路面基層施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好合格材料，保證路面基層設(shè)汁厚度及頂面標(biāo)高，保證壓實度，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量；(2)路面砼板施工要嚴(yán)格按規(guī)范要求選好材料及材料的級配，保證砼質(zhì)量并充分地密實，搞好施工縫、縮縫、脹縫的處治，防止路表水滲入路基；(3)及時鋸縫以釋放砼的溫度收縮應(yīng)力，是防止施工斷板最有效的措施。如果太早，砼強(qiáng)度低縫槽被鋸縫機(jī)打成不規(guī)則毛邊；如果太晚砼早齡期溫度裂縫已形成，易造成施工斷板。實際工作中常用溫度時問和強(qiáng)度控制法等來確定鋸縫時機(jī)，但由于砼凝結(jié)過程受本身性質(zhì)和濕度、氣溫、風(fēng)速等多種因素影響較大，所以還要多結(jié)合實際情況來確定。

[1] 張雄濤，林軍華，榮克明.淺析水泥砼路面破壞成因及預(yù)防措施[J].價值工程，2011-01-28.

[2] 婁偉，孫彥濤.淺談高速公路水泥砼路面破壞的原因及其防治[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2010-06-25.