水泥砼路面裂縫防治措施研究

黃全儒

[摘要]作為多種混合料鋪筑的路基頂層，路面在公路結(jié)構(gòu)中屬于荷載傳遞部位，其質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著整個公路的施工質(zhì)量。近年來，隨著交通量的不斷增加，早期修建的公路工程逐漸出現(xiàn)各種病害問題，如水泥砼路面中裂縫現(xiàn)象最為嚴重。裂縫是混凝土硬化環(huán)節(jié)，因混凝土脫水將產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，或因溫差過大等因素，導致不均勻脹縮現(xiàn)象，進而形成裂縫。裂縫的長期存在，不僅會引起行車跳動，甚至會阻礙交通運行。為更好地解決水泥砼路面裂縫問題，必須先了解其產(chǎn)生的原因，只有這樣才能保證采取的措施科學有效。

[關(guān)鍵詞]水泥砼路面；裂縫防治措施；原因

文章編號：2095-4085（2017）01-0083-02

伴隨改革開放的不斷深入，我國進一步加大了對公路建設(shè)投資的力度，推動了公路建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展。伴隨一條條公路的建成及運行，水泥砼路面病害問題也成為了人們普遍關(guān)注的焦點。裂縫、沉降、錯臺、麻面等都是現(xiàn)階段水泥砼路面常見的病害類型。其中裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)最為常見的病害，貫穿裂縫、深層裂縫不僅會對路面結(jié)構(gòu)整體性造成嚴重破壞，還能夠?qū)е禄炷潦芰l件產(chǎn)生較大程度的改變，進而對整個道路的質(zhì)量、行車的安全性產(chǎn)生極大的危害。為此，必須做好水泥砼路面裂縫防治工作。

1.工程案例

某公路改造項目總長度為215.25km，屬于雙向四車道，于2011年投入使用。其路基寬度分別為21.5m，24.5m，為水泥混凝土路面，設(shè)計中其下行線為30cm路面面層、20cm貧混凝土基層厚度；上行線為28cm路面面層厚度，22cm貧混凝土基層厚度。5MPa為其面層混凝土設(shè)計彎拉強度，3MPa為基層彎拉強度，15MPa為抗壓強度，具體如圖1所示，運行至今，路面已經(jīng)出現(xiàn)了大量裂縫問題。

2.水泥砼路面裂縫產(chǎn)生的原因

2.1超載、偏載

通過調(diào)查該工程縱向裂縫位置得出，右幅行車道縱向裂縫遠遠多于左幅，且右幅超載問題也嚴重于左幅。因縱向裂縫產(chǎn)生位置具有極強規(guī)律性，大多數(shù)產(chǎn)生于路肩和行車道縱向接縫距離1m左右位置。目前，根據(jù)《水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，可選取100kN標準軸載作用次數(shù)進行各類車輛軸載作用次數(shù)換算，以此進行標準軸載損耗路面結(jié)構(gòu)的分析，并對其整體損耗進行計算，具體如下式所示。

由此可見，加大車輛荷載，可根據(jù)16次方增加換算標準軸作用次數(shù)。如出現(xiàn)超載現(xiàn)象，尤其是在標準軸載以上時，水泥砼路面將被軸重嚴重損壞。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，當車輛超載30%時，標準軸次NS即為滿載時的11.58倍，車輛超載60%時；標準軸次Ns即為滿載時的66.27倍；并依次遞增。因此，于水泥砼路面早期損壞而言，超載的損壞性極大。

一般都會將路拱橫坡設(shè)置到路面上，這樣才利于路表排水。車輛行駛于一定橫坡路面時，因車輛重心移位，導致左右兩側(cè)輪胎受力不均，因本工程縱向裂縫大多產(chǎn)生于右側(cè)，可看出其右側(cè)比左側(cè)承受力大?；陟o力學原理，車輛靜止不運行時，與左側(cè)輪胎相比，右側(cè)輪胎對路面具有更大應力，一般可多出15%左右，并有一個橫向外側(cè)應力作用于面板，假設(shè)50t為車輛重量，那么1.7t即為其應力，則0.034g為其外應力。于平面不設(shè)超高曲線、緩和曲線等來說，右側(cè)輪胎則為車輛離心作用的集中位置，出現(xiàn)嚴重偏載現(xiàn)象，進而導致順著橫坡低側(cè)水泥混凝土路面極易產(chǎn)生縱向裂縫。

2.2路基變形及差異沉降

作為脆性材料，針對板底支承不均勻現(xiàn)象混凝土材料極為敏感?；炷撩姘逡蚵坊冃巍⒉町惓两禈O易出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，進而路面結(jié)構(gòu)支承消失，導致彎剪應力增大，且大于混凝土面板強度，致使開裂問題產(chǎn)生。也可能是因為彎拉應力過大，車輛重壓集中到某個時間段內(nèi)，在大量超荷載持續(xù)碾壓下，導致斷裂問題出現(xiàn)。當脫空現(xiàn)象出現(xiàn)于水泥砼板邊且路面存有極為嚴重的重載超載現(xiàn)象時，路面使用壽命將大大縮短。而通過工程實際情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起差異沉降的主要原因為換填方案不當。與總裂縫長度相比，本工程舊混凝土路面換填路段縱向裂縫產(chǎn)生的長度為63%左右，其主要原因在于換填材料、壓實工藝不一致。在換填作業(yè)時，同幅車道、施工時間都不同的情況，一定為出現(xiàn)相應的沉降差。除此之外，壓實換填材料時，路基邊部位置壓實施工中因側(cè)向限制不充足，導致材料換填時滑向一側(cè)。

3.水泥砼路面裂縫防治措施

3.1材料選擇

按照材料功能，可將裂縫修補材料分為兩大類，如補強材料與密封材料。由于強度問題路面產(chǎn)生貫穿裂縫的情況，可選取補強材料進行修補，一般為改性環(huán)氧樹脂類材料、乳化環(huán)氧樹脂乳液等；由于干縮、溫縮等問題路面表面出現(xiàn)裂縫，但結(jié)構(gòu)強度與設(shè)計要求相符的情況下，可選取密封材料進行修補，通常為橡膠瀝青、灌漿材料等。

3.2施工工藝

第一，路面表面裂縫寬度在0.5mm以上，且屬于非擴展性時，可選用壓注灌漿法進行施工，如噴嘴灌入法、注射器注射法等。

第二，路面表面裂縫寬度在0.5mm～3mm之間，且屬于非擴展性時，可選用直接灌漿法。

先清理干凈縫內(nèi)的雜物，如泥土等，并將縫口用鋼絲刷進行刷洗，保證縫內(nèi)清潔。隨后將0.3mm厚的聚氨酯底膠層鋪設(shè)到縫中與路面上，一般可使用0.15kg/m²底膠，選取涂刷法鋪筑底膠。然后向縫內(nèi)注入灌漿材料，固化后強度滿足設(shè)計要求，即可通車。

第三，路面表面裂縫寬度在3mm以下，但裂縫位置屬于未剝落的輕微裂縫，可選取擴縫灌漿法施工。沿著裂縫方向通過擴縫機進行溝槽設(shè)置，其寬度為1cm～2cm，且按照裂縫具體深度進行溝槽深度的確定，一般需控制在75%板厚以內(nèi)。如施工中存有碎屑等雜物，需選取清縫機進行清理，并將干凈的石屑（0.3cm～0.6cm粒徑）填入溝槽內(nèi)。隨后選取配比合理的的材料通過灌縫機向擴縫內(nèi)灌人。

3.3斜向植筋法

如面板只有1條裂縫及縱縫沉降不顯著時，可選取植筋補強灌縫封水法進行施工。要求先對其脫空現(xiàn)象進行確定，如存有脫空問題需先做好灌漿施工，再進行施工，具體施工流程如下。

（1）鉆孔。在與板邊相距60cm左右時，進行斜孔鉆孔施工，孔徑必須控制在20mm以上。鉆孔可選取30°量角器輔助施工，確保在-2°到+2°之間控制孔角偏差，33cm為鉆孔間距。按照板厚進行鉆孔深度的確定，要求不得將面板穿透，保證在15cm以上控制鋼筋水平投影長度。一般可在裂縫兩側(cè)交叉位置開孔，鉆孔方向需垂直于鉆孔位置的裂縫，并選取鋼尺進行各個孔位的測量定位。

（2）清孔。大量粉塵在鉆孔時產(chǎn)生，應做好排塵工作。不僅要及時清理干凈孔口粉塵，還需選取空壓機將孔內(nèi)的粉塵清理干凈。施工中應避免孑L內(nèi)有水滲入。如無法徹底清理干凈孔內(nèi)的粉塵，將對鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)性能造成極大影響。

（3）植筋。一般選取粘度較低的改性環(huán)氧樹脂膠作為路面植筋施工材料，且選取φ25螺紋鋼筋用于植筋施工鋼筋。孔內(nèi)粉塵清理干凈后，需先將膠液倒入孔內(nèi)，所需量應達到孔深1.5m左右，隨后在孔內(nèi)放入φ25螺紋鋼筋，保證鋼筋下半部分被膠液浸末。鋼筋頂部放入位置與孔口相距60mm時，則表明鋼筋植入深度達到設(shè)計要求。此時膠液若無法溢出孔口，需再次將膠液灌入，此次深度應滿足與孔口相距30mm位置。如膠液溢出，需及時將多余膠液清理干凈。隨后通過膠液與細砂攪拌進行回填、平整施工，保證孔口環(huán)氧樹脂顏色類似于附近混凝土顏色。

4.結(jié)語

綜上所述，隨著社會的不斷進步，我國快速提升的科學技術(shù)水平使公路建設(shè)得到了突飛猛進的發(fā)展。在公路工程中，路面裂縫防治施工作為重要的一項內(nèi)容，其施工水平的高低直接影響到整個公路工程的質(zhì)量好壞，因此施工單位必須全面了解裂縫產(chǎn)生的原因，并對施工規(guī)范嚴格執(zhí)行，對施工原則認真遵守，只有這樣才能確保采取的防治措施科學有效，才能進一步提升公路路面施工質(zhì)量，延長公路使用壽命，確保行車安全。