公路水泥路面早期病害成因分析與防治措施

摘 要：公路水泥路面在交通基礎(chǔ)設(shè)施中占據(jù)重要地位，然而其早期病害問題影響了道路的正常使用和壽命。本文通過對公路水泥路面早期病害的研究，分析了裂縫、斷板、麻面、脫空等常見病害的成因，涵蓋設(shè)計、施工、材料、環(huán)境、交通荷載等多個方面，并針對性地提出了完善設(shè)計方案、規(guī)范施工流程、優(yōu)化材料選擇、加強養(yǎng)護管理、合理規(guī)劃交通等防治措施，旨在為提升公路水泥路面質(zhì)量、延長使用壽命提供理論支持和實踐指導(dǎo)，以保障交通運輸?shù)陌踩?、高效?/p>

關(guān)鍵詞：公路水泥路面 早期病害 成因分析 防治措施

公路作為國家交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對經(jīng)濟發(fā)展和社會交流起著關(guān)鍵的支撐作用。水泥路面因其強度高、穩(wěn)定性好、耐久性強等優(yōu)勢，在公路建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，近年來大量的調(diào)查研究表明，許多公路水泥路面在投入使用后的3-5年內(nèi)，甚至更短時間內(nèi)，就出現(xiàn)了不同程度的早期病害。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，在某地區(qū)已建成的公路水泥路面中，約30%在通車后的前5年出現(xiàn)了較為明顯的病害，這不僅影響了道路的服務(wù)性能和行車舒適性，還大幅增加了養(yǎng)護成本，嚴重時甚至威脅到行車安全。因此，深入剖析公路水泥路面早期病害的成因，并制定切實有效的防治措施，已成為公路工程領(lǐng)域亟待解決的重要課題。

1 加強公路水泥路面早期病害防治的重要性

1.1 保障行車安全

平整、穩(wěn)定的公路水泥路面是車輛安全行駛的重要保障。早期病害會破壞路面的平整度，增加車輛行駛時的顛簸和晃動，影響駕駛員的操作穩(wěn)定性[1]。研究數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)路面平整度指數(shù)（IRI）超過3m/km，車輛行駛的舒適性會明顯下降，交通事故的發(fā)生概率增加約20%。裂縫和坑洼等病害可能導(dǎo)致車輛輪胎陷入，引發(fā)車輛失控；斷板處的錯臺會使車輛在行駛過程中突然顛簸，當(dāng)錯臺高度超過10mm，車輛行駛時的沖擊荷載會增加30%以上，極大地增加了交通事故的風(fēng)險。通過加強早期病害防治，確保路面平整度指數(shù)維持在合理范圍內(nèi)，可有效減少因路面病害引發(fā)的安全事故，保障行車安全。

1.2 延長路面使用壽命

及時防治公路水泥路面早期病害，能顯著延緩病害的發(fā)展進程，延長路面的使用壽命。據(jù)統(tǒng)計，早期對輕微裂縫進行灌縫處理的路面，其使用壽命可比未處理的路面延長約2-3年。早期病害若得不到及時處理，會在車輛荷載和自然環(huán)境因素的共同作用下逐漸惡化。例如，一條出現(xiàn)輕微裂縫的水泥路面，如果不及時修補，雨水會順著裂縫滲入基層，導(dǎo)致基層軟化，進而引發(fā)更嚴重的斷板等病害，使路面的使用壽命縮短約40%-50%。而對早期病害進行有效防治，可以阻止病害的進一步發(fā)展，降低路面的維修頻率和成本，提高路面的耐久性。

1.3 降低養(yǎng)護成本

對公路水泥路面早期病害進行防治，從長遠來看，可以大幅降低養(yǎng)護成本。早期病害初期的防治措施相對簡單，成本較低。以裂縫處理為例，對于寬度在3mm以下的細小裂縫，采用灌縫處理的成本約為每米20-30元；而當(dāng)裂縫發(fā)展成嚴重的斷板病害時，整塊板的拆除和重新澆筑成本可達每平方米800-1000元，是早期灌縫處理成本的數(shù)十倍[2]。因此，加強早期病害防治，能夠在保證路面質(zhì)量的同時，降低養(yǎng)護成本，提高經(jīng)濟效益。

2 公路水泥路面早期病害成因分析

2.1 設(shè)計不合理

部分公路水泥路面在設(shè)計階段存在缺陷。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對交通流量、車輛荷載等因素預(yù)估不足，導(dǎo)致路面厚度不夠，無法承受實際的交通壓力，從而產(chǎn)生裂縫和斷板等病害。在一些重載交通頻繁的路段，如果按照普通交通流量設(shè)計路面厚度，水泥路面很容易因不堪重負而出現(xiàn)早期病害。相關(guān)研究表明，當(dāng)路面厚度比設(shè)計要求薄10%時，路面出現(xiàn)裂縫的概率增加約35%。同時，排水系統(tǒng)設(shè)計不合理，如排水坡度不夠、排水管道設(shè)置不當(dāng)?shù)?，會使路面表面積水無法及時排出，水分滲入基層和路基，造成基層軟化、路基沉降，進而引發(fā)路面病害。據(jù)調(diào)查，排水不暢的路段，路面出現(xiàn)病害的概率比正常排水路段高出約45%。

2.2 施工質(zhì)量問題

施工過程中的質(zhì)量問題是導(dǎo)致公路水泥路面早期病害的重要原因之一。水泥混凝土配合比設(shè)計不當(dāng)，如水泥用量不足、水灰比過大等，會影響混凝土的強度和耐久性。水灰比過大，會使混凝土在硬化過程中產(chǎn)生過多的孔隙，降低混凝土的密實度，從而導(dǎo)致路面強度降低，容易出現(xiàn)麻面、裂縫等病害。研究顯示，當(dāng)水灰比每增加0.05，混凝土的強度降低約10%-15%。在施工過程中，如果振搗不密實，會使混凝土內(nèi)部存在空洞、蜂窩等缺陷，影響路面的整體強度。此外，施工工藝不規(guī)范，如切縫不及時、養(yǎng)生不充分等，也會引發(fā)路面病害。切縫不及時，混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮應(yīng)力無法釋放，容易導(dǎo)致路面出現(xiàn)不規(guī)則裂縫；養(yǎng)生不充分，混凝土無法充分水化，強度增長緩慢，也會影響路面的質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計，因養(yǎng)生不充分導(dǎo)致路面強度不足的情況，約占早期病害原因的20%。

2.3 材料質(zhì)量不佳

材料質(zhì)量直接影響公路水泥路面的性能。水泥作為水泥路面的主要材料，如果水泥的安定性不合格，會在混凝土硬化后繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生體積膨脹，導(dǎo)致路面開裂。研究表明，使用安定性不合格水泥的路面，出現(xiàn)開裂病害的概率比使用合格水泥的路面高出約50%。粗細集料的質(zhì)量也至關(guān)重要，集料的級配不合理、含泥量過高，會影響混凝土的和易性和強度。含泥量過高的集料會削弱集料與水泥漿之間的粘結(jié)力，降低混凝土的強度，增加路面出現(xiàn)病害的風(fēng)險。當(dāng)集料含泥量超過5%時，混凝土的強度會降低約15%-20%。

2.4 環(huán)境因素影響

自然環(huán)境因素對公路水泥路面的影響不可忽視。溫度變化是導(dǎo)致路面病害的重要環(huán)境因素之一。在晝夜溫差較大的地區(qū)，水泥路面在白天受熱膨脹，夜晚遇冷收縮，反復(fù)的脹縮循環(huán)會使路面產(chǎn)生溫度應(yīng)力。當(dāng)晝夜溫差超過15℃時，路面產(chǎn)生溫度裂縫的風(fēng)險顯著增加。雨水的侵蝕也會對路面造成損害，長期的雨水沖刷會使路面表面的水泥砂漿流失，導(dǎo)致路面麻面、露骨。據(jù)統(tǒng)計，年降水量超過1000mm的地區(qū)，路面麻面病害的發(fā)生率比年降水量在500mm以下的地區(qū)高出約30%。此外，凍融循環(huán)作用在寒冷地區(qū)較為常見，路面中的水分在低溫下結(jié)冰膨脹，解凍時體積收縮，這種反復(fù)的凍融過程會使路面結(jié)構(gòu)遭到破壞，產(chǎn)生裂縫、剝落等病害。在冬季平均氣溫低于－5℃的地區(qū)，路面受凍融循環(huán)影響出現(xiàn)病害的概率明顯增加[3]。

2.5 交通荷載過大

隨著交通運輸量的不斷增長，車輛荷載日益增大，特別是一些重載車輛的頻繁行駛，對公路水泥路面造成了巨大的壓力。超出設(shè)計荷載的車輛行駛在水泥路面上，會使路面產(chǎn)生過大的彎拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，導(dǎo)致路面出現(xiàn)疲勞裂縫、斷板等病害。研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)車輛超載20%，路面的疲勞壽命縮短約30%；當(dāng)車輛超載50%，路面的疲勞壽命縮短約60%。而且，超載車輛的行駛還會加速路面的磨損，使路面的平整度下降，進一步加劇病害的發(fā)展。在一些貨運繁忙的路段，由于長期受到重載車輛的碾壓，水泥路面的早期病害問題尤為突出。

3 公路水泥路面早期病害防治措施

3.1 完善設(shè)計方案

在公路水泥路面設(shè)計階段，要充分考慮各種因素。準(zhǔn)確預(yù)估交通流量和車輛荷載，根據(jù)實際情況合理設(shè)計路面結(jié)構(gòu)厚度和強度。對于重載交通路段，應(yīng)適當(dāng)增加路面厚度，提高路面的承載能力。研究表明，在重載交通路段，路面厚度每增加5cm，其承載能力可提高約20%-30%。優(yōu)化排水系統(tǒng)設(shè)計，確保路面排水順暢，減少水分對路面和基層的侵蝕。設(shè)置合理的排水坡度，一般路面排水坡度應(yīng)不小于1.5%-2%，增加排水管道的數(shù)量和管徑，及時排除路面表面積水。同時，在設(shè)計中還應(yīng)考慮溫度變化對路面的影響，采取相應(yīng)的措施，如設(shè)置伸縮縫、采用隔熱材料等，減少溫度應(yīng)力對路面的破壞。

3.2 規(guī)范施工流程

加強施工過程中的質(zhì)量控制，嚴格按照施工規(guī)范進行操作。合理設(shè)計水泥混凝土配合比，根據(jù)工程實際情況，通過試驗確定最佳的水泥用量、水灰比以及集料級配等參數(shù)，確保混凝土的強度和耐久性。在施工過程中，要保證振搗密實，使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻、密實，避免出現(xiàn)空洞、蜂窩等缺陷。采用先進的振搗設(shè)備和合理的振搗工藝，確?；炷恋恼駬v質(zhì)量。嚴格控制切縫時間，根據(jù)混凝土的凝結(jié)情況和環(huán)境溫度，及時進行切縫，釋放混凝土收縮應(yīng)力。一般在混凝土澆筑后的24-48小時內(nèi)進行切縫，切縫深度應(yīng)不小于路面厚度的1/4。加強養(yǎng)生工作，在混凝土澆筑后，及時進行灑水養(yǎng)生，保持混凝土表面濕潤，確?；炷脸浞炙岣邚姸?。養(yǎng)生時間一般不少于7天，在高溫天氣下應(yīng)適當(dāng)延長養(yǎng)生時間。

3.3 優(yōu)化材料選擇

選擇質(zhì)量優(yōu)良的材料是保證公路水泥路面質(zhì)量的關(guān)鍵。以水泥為例，必須選用安定性合格、強度高的產(chǎn)品，確保符合國家標(biāo)準(zhǔn)。比如P.O42.5普通硅酸鹽水泥，其安定性指標(biāo)應(yīng)滿足沸煮法檢驗合格，3天抗壓強度不低于17MPa，28天抗壓強度不低于42.5MPa。若使用安定性不合格的水泥，就像在某縣鄉(xiāng)公路項目中，由于使用了安定性不達標(biāo)的水泥，路面在通車不到一年就出現(xiàn)大量不規(guī)則裂縫，嚴重影響了道路的正常使用。粗細集料的質(zhì)量也至關(guān)重要。要選擇級配良好、含泥量低的集料，以提高與水泥漿的粘結(jié)力。如粗集料采用連續(xù)級配的碎石，其針片狀顆粒含量不超過15%，含泥量不超過1%；細集料選用中粗砂，含泥量不超過3%。對于外加劑，要嚴格按說明書使用，如使用減水劑時，準(zhǔn)確控制其摻量在0.5%-1.5%之間，避免影響路面性能。同時，每批原材料進場都要嚴格檢驗，對水泥抽檢安定性、強度，對集料檢測級配、含泥量等，確保質(zhì)量合格[4]。

3.4 加強養(yǎng)護管理

（1）構(gòu)建完備的巡查檢測機制。組建專業(yè)的養(yǎng)護巡查隊伍，制定嚴格的巡查計劃，對公路水泥路面進行定期與不定期的全面檢查。比如，主干道每周至少進行一次日常巡查，及時發(fā)現(xiàn)路面的細微裂縫、麻面等早期病害跡象；每季度開展一次深度檢測，運用探地雷達等專業(yè)設(shè)備，檢查路面基層、路基的狀況，精準(zhǔn)判斷是否存在脫空、松散等潛在病害。通過詳細的巡查記錄，對病害的位置、類型、嚴重程度進行標(biāo)注，為后續(xù)的養(yǎng)護決策提供準(zhǔn)確依據(jù)。

（2）及時處理路面病害。針對不同類型的病害，采取相應(yīng)的高效處理措施。對于寬度小于3mm的細小裂縫，采用灌縫膠進行灌縫處理，填充裂縫，防止水分滲入基層。在某段高速公路上，通過及時灌縫，有效阻止了裂縫的進一步擴展，延長了路面使用壽命。對于較大的裂縫或斷板，則需進行挖補修復(fù)，切除損壞部分，重新澆筑混凝土。對于麻面、露骨等病害，可采用微表處技術(shù)，在路面表面鋪設(shè)一層由聚合物改性乳化瀝青、集料、填料等組成的混合料，改善路面的平整度和抗滑性能。

（3）強化日常養(yǎng)護與季節(jié)性養(yǎng)護。日常養(yǎng)護工作包括及時清理路面雜物、積水，保持排水系統(tǒng)暢通，避免雜物堵塞排水管道導(dǎo)致路面積水，進而滲入路面結(jié)構(gòu)層。在雨季來臨前，重點檢查和疏通排水設(shè)施；冬季則著重做好路面的防寒保暖，在降雪后及時清除積雪，撒布融雪劑，但要控制好用量，防止對路面和環(huán)境造成損害。此外，定期對路面進行清掃，減少車輛行駛產(chǎn)生的揚塵，降低路面磨損，保持路面良好的使用性能。

3.5 合理規(guī)劃交通

首先，要加強交通流量監(jiān)測與分析。利用智能交通系統(tǒng)、監(jiān)控攝像頭、傳感器等設(shè)備，實時收集交通流量、車型分布、行駛速度等數(shù)據(jù)。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，掌握不同路段、不同時段的交通特征。例如，在某城市周邊的高速公路上，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)周末和節(jié)假日的貨車流量明顯增加，且集中在特定車道?；诖朔治鼋Y(jié)果，就可以針對性地調(diào)整交通規(guī)劃[5]。

其次，進行科學(xué)的交通路線規(guī)劃。根據(jù)交通流量監(jiān)測結(jié)果，合理設(shè)置交通標(biāo)志、標(biāo)線，引導(dǎo)車輛分流，避免車輛過度集中在某些路段。對于重載交通頻繁的路段，可以設(shè)置專門的重載車道，將重載車輛與普通車輛分離，減少重載車輛對路面的破壞。比如在一些工業(yè)園區(qū)附近的道路，設(shè)置重載車道后，普通車道的病害發(fā)生率明顯降低。

最后，嚴格治理超載車輛。在公路沿線設(shè)置固定或流動的稱重檢測站，加大執(zhí)法力度，對超載車輛進行嚴厲處罰。同時，可以利用科技手段，如電子抓拍、動態(tài)稱重等，提高超載查處的效率和準(zhǔn)確性。據(jù)統(tǒng)計，某地區(qū)加強超載治理后，公路水泥路面的早期病害發(fā)生率降低了約 30%。

4 結(jié)語

公路水泥路面早期病害的防治是一項系統(tǒng)工程，需要從設(shè)計、施工、材料、養(yǎng)護、交通管理等多個方面入手。通過完善設(shè)計方案、規(guī)范施工流程、優(yōu)化材料選擇、加強養(yǎng)護管理和合理規(guī)劃交通等措施，可以有效預(yù)防和治理公路水泥路面早期病害，提高路面的質(zhì)量和使用壽命，保障行車安全，降低養(yǎng)護成本，促進公路交通事業(yè)的健康發(fā)展。在未來的公路建設(shè)和養(yǎng)護工作中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗，加強技術(shù)創(chuàng)新，進一步提高公路水泥路面早期病害的防治水平，為交通運輸提供更加優(yōu)質(zhì)、安全的基礎(chǔ)設(shè)施。

參考文獻：

[1]賀曉.高速公路橋面鋪裝早期病害產(chǎn)生原因及養(yǎng)護技術(shù)研究[J].山西建筑，2018，44（16）：151-152.

[2]潘新濤.瀝青路面早期病害產(chǎn)生原因及調(diào)查分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（04）：100-102.

[3]李欣紅.高速公路路面特征及病害分析[J].交通世界（建養(yǎng)·機械），2010（07）：182-183.

[4]張志耕.高速公路橋面鋪裝早期病害產(chǎn)生原因及養(yǎng)護措施[J].科技資訊，2008（11）：51+53.

[5]楊忠勝.高速公路混凝土橋梁橋面鋪裝早期病害防治探討[J].中外公路，2008（01）：116-119.