水泥混凝土路面耐久性提升技術

摘 要：在我國道路建設中，水泥混凝土作為主要建設材料，具有成本低、施工工藝簡單、養(yǎng)護便捷等優(yōu)點。近年來，隨著我國道路交通的快速發(fā)展，提高水泥混凝土路面的耐久性，對于降低我國道路養(yǎng)護成本、提高基礎設施建設水平具有重要作用。文章主要分析了水泥混凝土路面的優(yōu)點，指出影響水泥混凝土路面耐久性的主要因素，提出提升水泥混凝土路面耐久性的主要措施，希望能夠切實提高我國混凝土路面建設水平，保障道路交通正常運行。

關鍵詞：水泥 混凝土 耐久性 公路

水泥作為現(xiàn)代建筑的重要原材料，在各類建筑中應用廣泛。水泥混凝土路面具有強度高、施工技術簡單、造價低等優(yōu)點，成為我國道路交通中重要的施工工藝。隨著我國基礎交通不斷完善，水泥混凝土路面在使用過程中也面臨嚴重磨損等問題，受到自然侵蝕、車輛磨損、材料老化等因素限制，水泥混凝土路面在使用中面臨材料結(jié)構強度降低等問題，提高水泥混凝土路面耐久性刻不容緩。水泥混凝土路面在我國道路交通中占據(jù)主要地位，延長水泥混凝土使用壽命，可以節(jié)約資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 水泥混凝土路面優(yōu)點

相比瀝青路面，水泥混凝土路面強度更高，能夠承受較高的抗壓能力，具有強度高、抗彎拉、抗磨耗能力強等優(yōu)點。在使用壽命上，水泥混凝土路面材料穩(wěn)定性好，根據(jù)統(tǒng)計，水泥混凝土路面使用壽命長達20年以上。在使用地域上，水泥混凝土路面適用于我國絕大多數(shù)地區(qū)，特別是在一些氣候炎熱地區(qū)，瀝青路面由于熱穩(wěn)定性差，材料強度隨著溫度的提高而降低，而水泥混凝土路面受溫度影響較低，材料強度會隨著使用時間而提升，不會存在瀝青路面的“老化”現(xiàn)象。在建造成本與養(yǎng)護成本上，水泥混凝土路面一次性投入少，后期養(yǎng)護成本低，十分適合我國廣大鄉(xiāng)村地區(qū)與偏遠地區(qū)，是我國城鄉(xiāng)道路建設的主要類型。此外，我國石油資源有限，而水泥產(chǎn)量豐富，在原材料選擇上，水泥混凝土更易獲得，無論是從環(huán)保還是使用便捷上，水泥混凝土均是道路施工中的主要類型。

2 影響水泥混凝土路面耐久性的因素

水泥混凝土耐久性是指在外在使用環(huán)境下，由于內(nèi)外因素的影響，水泥混凝土路面使用原有物理性質(zhì)與化學性質(zhì)，失去正常使用功能，從而出現(xiàn)病害，需要重新建設。從影響混凝土耐久性因素分析，既有材料本身壽命的因素，也有外在的化學腐蝕與氣候侵蝕因素，只有正確分析水泥混凝土路面耐久性的潛在原因，才能采用正確的措施，提高使用壽命。

2.1 材料本身因素

水泥混凝土路面中，作為材料本身的質(zhì)量與選擇直接關系著路面耐久性。首先，在水泥選擇上，要根據(jù)當?shù)氐臍夂蚺c地質(zhì)條件，選擇相匹配的水泥類型，如普通硅酸鹽水泥、火山灰水泥、礦渣水泥等，不同的品種物理特性不同，所適用的地區(qū)也千差萬別，因此要結(jié)合當?shù)氐臍夂蛱卣鳎x擇相對應的水泥種類，此外，水泥混凝土標號也直接影響路面耐久性，標號越高的混凝土，其強度越高，相對的耐久性也顯著提升，但是材料成本也會明顯上升，要根據(jù)道路等級及通行強度選擇對應的混凝土標號；其次，水泥混凝土中，沙與石子作為重要的配料，也直接關系著混凝土路面的強度，選擇的沙應當沒有雜質(zhì)，顆粒直徑符合使用要求，沙子過細或者其中摻雜土質(zhì)，都會影響水泥混凝土路面強度，而石子的直徑應當根據(jù)路面的厚度選擇，直徑過大的石子會造成后期路面開裂，而石子直徑過小，又會影響路面的強度，造成路面耐久性降低；最后，水泥混凝土材料的空隙率要降低，通過合理選擇施工工藝，能夠降低材料孔隙率，提高后期的使用壽命。

2.2 施工質(zhì)量與養(yǎng)護因素

在水泥混凝土路面施工中，在混凝土澆筑完成后，混凝土養(yǎng)護直接關系著路面耐久性。水泥作為一種特殊建材，在硬化養(yǎng)護階段，如果溫度過低，會造成后期混凝土硬化緩慢，強度不達標，而溫度過高，又會造成混凝土水分快速蒸發(fā)，造成干裂現(xiàn)象。在混凝土路面養(yǎng)護中，要選擇溫度適宜的節(jié)氣進行澆筑，同時還要在后期澆筑過程中，通過覆蓋薄膜、定期澆水等方式確保混凝土硬化強度。在水泥混凝土路面施工中，還要注重振搗工藝的運用。由于水泥混凝土攪拌過程中會混入空氣，而在澆筑中也會出現(xiàn)澆筑不緊密等問題，因此要通過振搗工藝的運用，將水泥混凝土中的氣體排出，提高混凝土的緊密度。在振搗過程中，如果振搗過度，也會造成混凝土層析現(xiàn)象出現(xiàn)，影響混凝土的結(jié)構強度。在施工過程中，必須控制混凝土的振搗強度與時間，既不能強度過高，也要確保振搗能夠使水泥混凝土嚴實。

2.3 自然環(huán)境影響因素

水泥混凝土路面耐久性因素中，受到自然環(huán)境及溫度變化的影響，會造成路面耐久性降低。例如，在一些溫差變化大的地區(qū)，水泥混凝土受到熱脹冷縮作用，材料本身會產(chǎn)生伸縮，頻繁的溫差會導致路面出現(xiàn)縫隙，混凝土收縮膨脹后，材料強度降低。在一些嚴寒地區(qū)，水泥混凝土會由于低溫，導致材料內(nèi)部體積發(fā)生變化，影響路面的耐久性。此外，水泥混凝土還會受到外在化學侵蝕的影響，造成路面強度降低。例如，一些地區(qū)的降水呈現(xiàn)酸性，這時就會對水泥混凝土進行侵蝕，降低使水泥混凝土縫隙變大，材料密度降低，從而造成混凝土質(zhì)量下降，影響其使用強度。研究表明，當水泥混凝土中的氧化鈣溶出5%時，強度下降7%，當溶出24%時，強度下降29%。隨著氣候變化，降雨酸化對混凝土路面耐久影響越來越顯著。

2.4 設計因素

影響水泥混凝土路面耐久性因素中，設計因素也占據(jù)重要地位。不合理的路面結(jié)構設計，會導致路面應力集中，加速路面的破壞。水泥混凝土具有強度高的優(yōu)點，但是同時作為建筑材料，其剛性強，缺乏彈性，這就導致在路面設計中需要預留接縫，方便路面應力進行釋放，如果在接縫設計中，設置不當，容易導致應力集中，產(chǎn)生裂縫。此外，水泥混凝土路面還需要加強排水設計，如果路面坡度設計不合理，容易導致排水不暢，滯后在路面，遇到嚴寒天氣產(chǎn)生道路結(jié)冰，不僅會影響水泥混凝土路面的耐久性，還會造成交通隱患。

2.5 荷載控制因素

影響水泥混凝土路面耐久性因素中，車輛荷載與沖擊荷載對于路面的破壞也是耐久性降低的因素。我國交通管理中，受到經(jīng)濟利益的驅(qū)動，大量運輸車輛超載，這樣使得水泥混凝土路面超出設計載荷，對路面造成持續(xù)破壞。此外，在一些交通車流量大的路段，頻繁的交通荷載，也會影響道路的耐久性。在一些特殊路段，如小坡路段，由于車輛急剎車或者急加速造成沖擊荷載過大，也會對該路段的耐久性產(chǎn)生明顯影響。

3 提高混凝土路面耐久性措施

水泥混凝土路面因其強度高、承載能力強、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用于公路、城市道路和機場跑道等工程中。然而，混凝土路面的耐久性受多種因素影響，如材料性能、環(huán)境條件、施工工藝、設計水平和后期維護等。為了提高混凝土路面的耐久性，延長其使用壽命，需要從材料選擇、施工工藝、結(jié)構設計、環(huán)境適應性和維護管理等方面采取綜合措施。以下詳細闡述提高混凝土路面耐久性的具體措施。

3.1 優(yōu)化材料選擇，提高原材料質(zhì)量

水泥是混凝土的主要膠凝材料，其質(zhì)量直接影響混凝土的強度和耐久性。應選擇符合國家標準的水泥，并根據(jù)工程環(huán)境選擇合適的水泥品種。例如，在寒冷地區(qū)，優(yōu)先選用抗硫酸鹽水泥或低堿水泥；在高溫高濕地區(qū)，選用耐熱水泥或低水化熱水泥。在混凝土中，以石子與沙為主要成本的骨料，對于提高混凝土質(zhì)量影響顯著，在骨料選擇上，應選擇強度高、級配良好、清潔無雜質(zhì)的骨料，并嚴格控制石子的顆粒直徑與含泥量。為了提高水泥混凝土凝固質(zhì)量，提升其耐久性，在混凝土澆筑中，還可以選擇使用合理的外加劑，如減水劑、引氣劑、防水劑、 緩凝劑等。

3.2 改進施工工藝

混凝土的配合比直接影響其強度和耐久性。應根據(jù)設計要求和實際施工條件，通過試驗確定最優(yōu)配合比，并嚴格控制施工過程中的材料用量。在混凝土攪拌中，要加強振搗和密實，振搗不充分會導致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)空洞和蜂窩，降低其密實性和耐久性。應采用合適的振搗設備和方法，確?；炷脸浞置軐崱４送?，水泥混凝土路面中，后期的養(yǎng)護也十分關鍵，在養(yǎng)護中，要根據(jù)當時的氣候與溫度，選擇合適的養(yǎng)護措施。在高溫干燥環(huán)境下，采用覆蓋保濕養(yǎng)護或噴灑養(yǎng)護劑，在低溫環(huán)境下，采用保溫養(yǎng)護或加熱養(yǎng)護。在水泥混凝土路面施工中，應當選擇合適的施工環(huán)境，當溫度過高、過低或者大風天氣時，應當避開施工，必須施工時，當溫度過高時，要對骨料和拌合用水進行降溫，確?；炷翜囟炔粫霈F(xiàn)離析現(xiàn)象，當溫度過低時，為了防止混凝土中的水分結(jié)冰，可以對混凝土進行加熱保溫，讓混凝土順利硬化。

3.3 優(yōu)化結(jié)構設計

水泥混凝土路面在設計中，應當適當增加路面厚度，根據(jù)當?shù)氐牡刭|(zhì)條件與交通情況，綜合考慮車輛的載荷，要通過增加路面厚度來提高其承載力與耐久性。目前，在水泥混凝土路面中，為了應對由于溫度變化導致的應力增加，會隔一段距離設置伸縮縫，而接縫處往往是路面的薄弱環(huán)節(jié)，不僅會導致應力集中，形成裂縫擴散，還會由于縫隙處裸露，受到自然環(huán)境的侵蝕，因此在結(jié)構設計中，應當合理設置橫向接縫和縱向接縫，并采用高質(zhì)量的填縫材料，提高接縫處的強度。在水泥混凝土路面設計中，還應當考慮路面排水系統(tǒng)的設計，根據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件及降雨量，確保在下雨時路面的水能夠及時排除，避免水滯留在路面內(nèi)部。我國地域遼闊，各地自然條件不同，地質(zhì)情況千差萬別，因此在水泥混凝土路面設計中，應當考慮工程所在地區(qū)的環(huán)境條件，如溫度、濕度、凍融循環(huán)和化學侵蝕等，并采取相應的防護措施。

3.4 提高環(huán)境適應性

隨著我國道路交通不斷完善，還應當加強對混凝土路面的養(yǎng)護，從而提高其使用壽命。水泥混凝土在溫度過低時，容易出現(xiàn)凍融循環(huán)，這就會對材料本身強度造成破壞，因此在寒冷地區(qū)，混凝土路面應當采取針對性措施，提高其抗凍性。例如，可以使用引氣劑引入微小氣泡，提高混凝土材料氣密性，降低水灰比，提高混凝土的密實性，還可以選用抗凍性好的骨料，提高混凝土應對低溫的能力。此外，在一些鹽堿地區(qū)，由于當?shù)貧夂蛴绊懀嗷炷谅访嫒菀资艿交瘜W侵蝕，加速破壞，因此可以選擇抗侵蝕的材料，如選擇抗硫酸鹽水泥或耐腐蝕水泥，在混凝土表面涂刷防護涂層等方式提高水泥混凝土路面的耐久性。此外，對于一些交通繁忙的路段，由于車輛眾多，路面磨損嚴重，可以適應采用高強度混凝土，提高其耐久性，或者在混凝土表面進行耐磨處理，從而提高其使用年限。

3.5 加強后期維護管理

加強道路的后期維護管理，不僅能夠提高路面的使用壽命，還能杜絕交通隱患，提高道路的安全性。要對道路進行定期檢查，對于水泥混凝土路面中存在的裂縫、坑洞等問題及時處理，防止其進一步擴展，影響道路交通安全，造成車輛無法正常通行。對于水泥混凝土路面中存在的破損，要及時修復，在修復過程中，要選擇合適的工藝與材料，確保修復部位與原路面具有良好的粘結(jié)性和耐久性。在水泥混凝土路面中，對于積水的部位要及時排除，定期清理排水系統(tǒng)，確保路面干燥，不積水。對于超載嚴重的車輛，要進行限制，避免由于重載車輛頻繁碾壓對路面造成巨大沖擊與磨損，影響路面的耐久性。

3.6 應用新技術和新材料

隨著新技術、新材料的不斷發(fā)展，水泥混凝土路面耐久性也提升明顯，因此通過技術創(chuàng)新與新材料的應用，可以提高路面的耐久性。在水泥混凝土選擇上，可以采用高性能混凝土，其具有強度高、耐久性好、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，適合應用在一些高等級水泥混凝土路面中。對于一些重要路段，由于載重車輛頻繁通行，對路面的磨損過大，為了提高路面的耐久性，可以在混凝土中加入鋼纖維、聚丙烯纖維等，可以提高其抗裂性和抗沖擊性。此外，近年來，水泥混凝土中也出現(xiàn)了自修復混凝土，主要是在其中添加微生物或膠囊化修復劑，能夠在裂縫產(chǎn)生時自動修復，提高其耐久性，適合運用在一些小區(qū)內(nèi)部道路或者不宜頻繁施工的路段。為了保證水泥混凝土路面的耐久性，還可以利用傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術，實時監(jiān)測混凝土路面的應力、應變和溫度等參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

4 結(jié)語

提高混凝土路面耐久性是一個系統(tǒng)工程，需要從材料選擇、施工工藝、結(jié)構設計、環(huán)境適應性和維護管理等方面采取綜合措施。通過優(yōu)化材料性能、改進施工工藝、合理設計結(jié)構、增強環(huán)境適應性和加強維護管理，可以有效提高混凝土路面的耐久性，延長其使用壽命，降低維護成本，為交通基礎設施的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

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