聚合物改性水泥混凝土路面病害原因分析

李平基

摘 要：聚合物改性水泥混凝土路面是新型路面，由于是新材料新工藝，建成通車(chē)后存在不同程度的路面病害，筆者根據(jù)參與中山某公路聚合物改性水泥路面的病害調(diào)查的經(jīng)驗(yàn)，將病害的規(guī)律及成因進(jìn)行分析，為處治病害提供指導(dǎo)，也供同行作為參考。

關(guān)鍵詞：聚合物路面；病害；原因；分析

聚合物改性水泥路面是某大學(xué)的科研成果，由于其兼具瀝青路面及水泥路面的優(yōu)點(diǎn)，近年在廣東中山推廣應(yīng)用，由于各種原因，通車(chē)后路面出現(xiàn)剝落病害，筆者通過(guò)調(diào)查數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)病害進(jìn)行分類(lèi)分析，找出路面產(chǎn)生病害的主要原因。

1 工程概況

中山某公路路面升級(jí)改造工程，是典型的城鄉(xiāng)結(jié)合部公路，路口眾多，交通混雜，舊路建成有十多年。本工程采用的是新型聚合物改性水泥路面處治方案，工程的主要內(nèi)容為，對(duì)城桂公路原有的舊水泥路面局部病害板進(jìn)行處治，然后在舊水泥路面上加鋪聚合物改性水泥路面處治。于2011年9月30日建成通車(chē)，運(yùn)行已超過(guò)兩年。

聚合物水泥路面處治方案是由某大學(xué)采用其科研成果及專利進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提供聚合物乳液材料、施工指南及施工工藝流程。聚合物水泥路面結(jié)構(gòu)采用的是骨架排水式路面結(jié)構(gòu)層，界面粘結(jié)層采用聚合物與水泥混合經(jīng)攪拌后涂刷在舊路面上，聚合物路面配合比：?jiǎn)我粰n粒徑碎石（5-10mm）+42.5#水泥+聚合物乳液混合物。

建成通車(chē)后，在2012年下半年，路面出現(xiàn)個(gè)別的坑槽，數(shù)量較少，2013年4月至8月，因雨水季節(jié)下雨較多，且雨量普遍較大，路面出現(xiàn)較多的坑洞病害，個(gè)別路段成遍出現(xiàn)，影響了行車(chē)安全。根據(jù)養(yǎng)護(hù)單位調(diào)查形成的病害調(diào)查表，作如下的分析。

2 病害產(chǎn)生的季節(jié)時(shí)間

養(yǎng)護(hù)單位在缺陷期內(nèi)對(duì)城桂路全程跟蹤巡查養(yǎng)護(hù)，發(fā)現(xiàn)每次路面產(chǎn)生坑槽、坑洞都是在雨季下大雨時(shí)或者是在連續(xù)下雨期間，今年廣東省雨水季節(jié)較長(zhǎng)，且每次下雨雨量大，連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，坑洞產(chǎn)生也較去年多。而在旱季或晴天時(shí)間，從未發(fā)生過(guò)路面剝落現(xiàn)象。

3 病害分布規(guī)律

從坑槽病害調(diào)查表中可清楚發(fā)現(xiàn)，發(fā)生剝落杭槽病害較集中的位置分布規(guī)律有如下六種類(lèi)型，通過(guò)圖解下雨時(shí)路面排水方式（下圖箭頭方向?yàn)橛晁诮Y(jié)構(gòu)內(nèi)部流動(dòng)方向）便于找規(guī)律：

（1）彎道緩和曲線到全超高段的內(nèi)側(cè)（如空調(diào)廠對(duì)面南往北方向），該段病害最嚴(yán)重，成遍出現(xiàn)，新增的防撞墻隔斷了橫向排水，形成徑流，下雨時(shí)中央處嚴(yán)重積水；

（2）縱向豎曲線的底部（秀麗湖路口），病害都集中在最低洼處，大雨時(shí)積水深度達(dá)15cm；

（3）城桂路的起終點(diǎn)處（中英文學(xué)校及五桂山市場(chǎng)附近）；

（4）路口、門(mén)口處（中英文學(xué)校、秀麗湖路口、長(zhǎng)命水村路口、加油站路口、五桂山行政路口、鎮(zhèn)政府路口、馬槽村口、五桂山廣場(chǎng)路口等）；

（5）舊路面本身下陷處（公交站）；

（6）橫縫和縱橫縫交叉處。

容易看出前5類(lèi)都是容易形成積水的地方，如彎道超高排水處由于防撞墻阻隔容易形成徑流、路口隔斷處無(wú)法橫向排水、豎曲線底部及起終點(diǎn)處無(wú)法縱向排水、舊路局部下陷處無(wú)法向周邊排水。

第6類(lèi)橫縫和縱橫縫交叉處，完工后的前半年時(shí)間從未發(fā)生過(guò)，2012年下半年開(kāi)始個(gè)別點(diǎn)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生崩邊啃邊現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)病害處的橫縫處普遍存在砂子或小石子塞滿縫隙現(xiàn)象，導(dǎo)致板塊伸縮過(guò)程中在該處溫度應(yīng)力集中，將聚合物路面頂起脫空引起的病害。

通過(guò)上面分類(lèi)觀察分析，路面產(chǎn)生坑槽剝落病害的位置，規(guī)律性很明顯。

4 原有排水系統(tǒng)調(diào)查，存在明顯不合理且多年未疏通整治

城桂公路在城鄉(xiāng)結(jié)合部的路段，是典型的城市道路，路口眾多，縱橫向排水不暢，由于當(dāng)初建造的時(shí)代所限排水設(shè)計(jì)不合理，沿線兩側(cè)的排水邊溝、暗溝斷面過(guò)小，且雨水口分布太少又不合理，大部分暗溝、暗涵有堵塞問(wèn)題，當(dāng)初施工期間曾提出過(guò)整治疏通方案，但由于各種原因，一直未進(jìn)行，因此城桂路路面容易形成積水是必然的。

特別是上下坡的超高段外側(cè)幅路面，由于新增設(shè)了中央防撞墻，隔斷了路面橫向排水，在暴雨或邊續(xù)下雨時(shí)，邊溝斷面過(guò)小，雨水快速注滿水溝并大量溢流至路面上，造成雨水在路面漫流并形成徑流的現(xiàn)象，路面積水嚴(yán)重，設(shè)計(jì)時(shí)未能充分考慮到這樣的后果，也是原因之一。

5 病害產(chǎn)生的直接原因

由于聚合物路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)是透水式，其設(shè)計(jì)思路是通過(guò)路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的連通空隙來(lái)排水的，以提高路面在下雨時(shí)的行車(chē)安全性與舒適性，但聚合物混凝土路面設(shè)計(jì)孔隙率約12%左右，這決定了內(nèi)部孔隙排水?dāng)嗝娣浅Ｓ邢?，?dāng)路面遇上下雨時(shí)，有如下二種情況：

（1）當(dāng)下短時(shí)小雨時(shí)，路面內(nèi)部可以迅速排完地表水，路面水不會(huì)出現(xiàn)流淌，這時(shí)排水結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)，行車(chē)安全舒適。

（2）連續(xù)下雨或短時(shí)降雨量大時(shí)，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)的空隙呈“飽和”狀態(tài)無(wú)法完全排泄地表水，形成“路面地表排水與內(nèi)部排水相結(jié)合同時(shí)排水”的狀況，當(dāng)?shù)乇砼c內(nèi)部同時(shí)排泄還不能滿足排走雨量時(shí)，就形成路面積水現(xiàn)象了。

但廣東的雨季多數(shù)情況屬第二種，下雨中大量的車(chē)輛從路面上碾壓，對(duì)路面內(nèi)部“飽和”積水進(jìn)行擠壓產(chǎn)生瞬間較大壓強(qiáng)，車(chē)輛不斷反復(fù)作用下，局部積水路面的粘結(jié)層疲勞，粘結(jié)力迅速衰減，聚合物與舊路剝離，形成路面坑槽病害。相對(duì)其他類(lèi)型路面，排水式結(jié)構(gòu)對(duì)積水浸泡的水損害問(wèn)題較為敏感突出，我們從路面病害位置的規(guī)律就可以得到驗(yàn)證。

6 聚合物是新型的路面材料，應(yīng)用需經(jīng)時(shí)間驗(yàn)證

在推廣應(yīng)用中其適用性、耐久性、地域性還需要時(shí)間驗(yàn)證，特別是聚合物高分子粘結(jié)材料，對(duì)雨季時(shí)間長(zhǎng)、雨量充沛的廣東地區(qū)是否可行，高分子材料經(jīng)高溫雨水侵蝕作用后的老化速度缺乏數(shù)據(jù)支持，水損害必然使粘結(jié)力加速衰減，從上面分析看出聚合物界面粘結(jié)劑的粘結(jié)力“抗雨水浸泡性能較差”，因此聚合物界面粘結(jié)層的耐久性還要進(jìn)一步探討。

7 結(jié) 語(yǔ)

綜合上述，筆者認(rèn)為造成路面產(chǎn)生剝落坑槽的主要原因就是“水損害”，而水損害為什么會(huì)影響這么嚴(yán)重，主要是因?yàn)橄忍炫c后天的原因造成的。

（1）是城桂公路是典型的城市道路，原有的排水設(shè)計(jì)受時(shí)代所限，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，且多年未對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行疏通處治，大面積排水不暢是必然的；特別是超高段，新增設(shè)的防撞墻隔斷了橫向排水，雨水在路面漫流及形成徑流。

（2）是排水式聚合物路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不適合排水較緩慢的城鄉(xiāng)結(jié)合部城市道路，因路口眾多，而且又是舊路改建加鋪，在雨量充沛的季節(jié)容易形成積水路面，路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部雨水呈“飽和”狀態(tài)，在行車(chē)作用下，路面內(nèi)部產(chǎn)生壓力水，致路面過(guò)早出現(xiàn)疲勞，粘結(jié)力迅速衰減，容易引發(fā)較嚴(yán)重的水損害，直接造成路面剝落坑槽病害的產(chǎn)生；

（3）是聚合物界面粘結(jié)材料在水損害的侵蝕下，高分子材料有加速老化現(xiàn)象，粘結(jié)力衰減較快，與舊路面脫離造成剝落。