水泥混凝土路面损坏原因及修补材料的选择刘书华

水泥混凝土路面损坏原因及修补材料的选择刘书华

刘书华

陕西高速机械化工程有限公司陕西710060

摘要：本文主要分析水泥混凝土路面的各种损坏原因，提出选择水泥混凝土路面修补材料的相关原则，并简要介绍各类修补材料。

关键词：水泥混凝土；路面损坏；修补材料

一、前言

在路面建设的过程中，采用水泥混凝土进行路面铺设有一百多年的历史，水泥混凝土具有较大的承载刚度以及较强的扩散荷载能力。与沥青混凝土相比，水泥混凝土具有比较良好的性能，随着水泥混凝土工业的不断发展，水泥混凝土表现出的优良性能更加明显。但是由于路面的长期暴露，受到日晒、雨淋、冻融、温差等，且车辆及行人对路面的长期及循环施压，会存在不同程度的损坏。下面将针对路面的损坏程度及原因进行分析，并提出相应的修补材料。

二、简析水泥混凝土路面的损坏形式及损坏原因

1、裂缝

根据裂缝发生的部位及存在的特点，主要分为表面裂缝、贯穿裂缝、板角裂缝等。下面将针对这三种裂缝方式，分析混凝土路面形成裂缝的原因。

（1）表面裂缝

形成表面裂缝的原因主要是因为水泥混凝土在硬化前期存在过快失水干缩的情况，并有一定程度的碳化收缩。如果存在不适当的水泥混凝土配合比，或是存在较为劣质的水泥，都会形成离析而引起泌水，从而增加了表面的含水量。在水分蒸发的过程中，不断形成毛细管凹液面，从而形成张力。这种张力会在水泥混凝土完全硬化前，将表面撑起，形成一定程度的裂缝。这就是由于失水干缩引起的表面裂缝，而碳化反应引起的收缩，在水灰比例较大的情况下，会形成较为明显表面裂缝。

（2）贯穿裂缝

贯穿裂缝的表现形式主要有三种，即横向裂缝、纵向裂缝、交叉裂缝。而形成贯穿裂缝的原因是多样的，主要表现为以下几种。第一，如果在水泥混凝土凝结硬化过程中，没有进行合理养护，会限制收缩。水泥混凝土板块内部产生的收缩应力会产生贯穿裂缝。工作人员一般会采用切缝的方式，对路面进行切块，在一定程度上避免干缩以及温缩裂缝的形成。如果没有及时切缝，也会形成贯穿裂缝；第二，路基均匀与否会影响路基支撑力，如果没有足够的路基强度或是基层的稳定性较差，都会形成贯穿裂缝；第三，水泥混凝土没有充足的强度，或是内部骨料发生碱集料的反应，这都是贯穿裂缝产生的原因。

（3）板角裂缝

水泥混凝土路面板比较薄弱的部位是板角，在施工过程中，很难保证具有密实的板角，主要是因为侧模具有一定的模壁效应。因此板角具有较小的强度，会影响相邻板角的传力，从而存在较差的传荷能力。当车轮载荷对板角作用时，会比较容易产生板角断裂。

2、路表损坏

（1）填缝料失效及接缝板碎裂。

在各项因素作用下，填缝料容易有老化、脆裂以及变形的情况出现，从而影响其使用性能。如果填缝料失效，会使接缝产生一定的空隙，给了泥沙、石屑等杂物钻入的机会，最后导致板边胀裂。

（2）板面起皮、剥落

板面起皮主要是因施工中水灰比过大或因施工时表面砂浆有洒水提浆现象所致；剥落与水泥混凝土强度不足、缝内进入杂物有关。

（3）松散

砂石含泥量过大，水泥质量差或用量少，水泥混凝土强度不足，导致水泥混

凝土路面大面积松散的主要原因。

3、板块损坏

（1）脱空

因填缝料失效或贯穿裂缝等原因造成雨水透过路面，侵入基层和路基。路基及基层耐水性差，在水的作用下软化，强度下降，导致支承力不均匀，在行车载荷的影响下导致路面板与基础部分脱空。

（2）传力杆失效

板块中传力杆失效而导致传递荷载的能力减弱或消失，引起接缝一侧板上产生裂缝或碎裂。

（3）错台

因路基下陷或唧泥等原因引起路基高度的变化，在接缝或裂缝处的路面形成台阶。

三、水泥混凝土路面修补材料的选定原则

1、嵌缝料的选择原则

嵌缝料只有达到以下的技术性能，才能归于理想类的材料。一是，水泥的粘性力要好，当水泥混凝土处于伸缩状态时，填缝料紧紧粘着板缝壁，避免被拉脱。二是，拉伸率要较高，水泥混凝土板被拉伸时，填缝料也要随之拉伸，避免被拉断。三是，存在较好的耐热以及抗嵌入性能。四是，存在较好的低温塑造性能。五是，属于方便施工的材料，且价格适中。

2、路面及板块修补材料的选择原则

路面及板块修补材料只有满足以下几项要求，才能属于理想材料。第一，凝结时间适当；第二，工作性能良好；第三，存在适当的硬化速度以及较高的早期强度；第四，旧混凝土与该材料混合时，需要具有较好的结合强度；第五，旧混凝土与该材料要具有良好的相容性；第六，存在较好的防水抗渗性以及较低的收缩性能。

3、修补材料和基质混凝土的相容性

基质混凝土与旧混凝土的相容性能在很大程度上会决定路面修补材料是否有效。主要通过以下几个方面表现二者的相容性。即收缩应变、蠕变系数、热膨胀系数、弹性模量、泊松比、抗张强度、疲劳性能、粘结力、孔隙率和电阻率、化学活性等。

修补材料为了避免在修补层中出现不必要的张力，必须是一种低收缩材料；环境的不同，会影响修补材料的蠕变性能，要保证修补材料能够很好的与基质混凝土进行结合，且承受的应力是最低范围；与基质混凝土相比，修补材料需要具有优异的抗张强度。在实际施工中，修补材料产生张应力的过程是比较简单的，因此对比之下，要选取抗张力较强的修补材料；修补材料的化学性能要偏于稳定，且具有优良的护筋性，在与水泥混凝土结合时，要保证修补材料无法与混凝土中的骨料发生碱集料反应。

四、水泥混凝土路面修补材料

1、裂缝修补材料

按照材料的功能划分，可以将裂缝修补材料划分为高模量补强材料和低模量密封材料。前者在固化的过程中，其强度和刚度较高，后者的柔性比较大。如果需要提高强度，可以采用高模量补强材料，如果裂缝属于“活缝”，则可以采用低模量密封材料。所谓的高模量补强材料包括环氧树脂类、酚醛和改性酚醛树脂类胶粘剂；低模量封闭材料有聚氨脂类、烯类、橡胶类、沥青类胶粘剂等。

2、嵌缝料

路面的耐久性以及其他性能在很大程度上受到嵌缝料的影响，如果选用失败的嵌缝料，会发生板角断裂、脱空、板块活动、错台等路面损坏的情况。我国在建设水泥混凝土路面的过程中，没有充分重视嵌缝料，很多情况下选用的沥青混合物的性能较差，比较少会使用聚氯乙烯焦泥。传统的沥青混合物很难与水泥混凝土板壁结合，容易发生水泥混凝土脱开现象，存在较差的温度稳定性。聚氯乙烯焦泥主要是以煤焦泥为主，配置成分包括聚氯乙烯树脂、增塑剂、稳定剂、填充料等，和传统的沥青混合物相比，其性能有所提高，但是达到嵌缝料的基本要求还是具有一定难度。

聚氨酯焦油类嵌缝料属于双组分材料，甲组份以多异氰酸酯和多羟基化合物反应制得聚氨基甲酸酯，乙组份主要由煤焦油及填充料组成，能常温施工，固化后形成橡胶弹性体，耐磨，耐油，耐腐蚀及耐热。

3、路面及板块修补材料

路面与板块间的修补如果采用普通水泥混凝土，会存在较低强度的结合力，发展强度的时间也较为缓慢，这在一定程度上影响路面的正式使用。因此交通要道的修补是不采用普通的水泥混凝土，主要采用国内外新研制开发的快速修补材料。如快硬硅酸盐水泥混凝土、硫铝酸盐超早强水泥及氟铝酸盐快凝快硬水泥、高铝水泥、高铝水泥与普通水泥的混用、磷酸镁水泥混凝土、硅灰水泥混凝土、偏高岭水泥混凝土、聚合物改性砂浆及混凝土等。

五、结语

修补材料主要是保证新旧水泥混凝土能够具有良好的相容性，并且能够在较短时间内完成修补，从而缩短路面交通封闭的时间，在最大程度上达到良好的性价比。因为路面损坏程度及原因较为复杂，因此不能采用普通的混凝土修补材料，要有针对性的采用高效修补材料，具有良好的性能保准。主要是存在较高耐久性、较强相容性、较快修补效率。目前最具推广价值的路面修补材料是，硅灰水泥混凝土系列和偏高岭水泥混凝土系列。

参考文献：

[1]郭正言.选用沥青混凝土路面还是选用水泥混凝土路面．国外公路，2011。

[2]李华，缪昌文.水泥混凝土路面修补技术.北京：人民交通出版社，2013．

[3]马宏涛，姚民安，魏志学.简析水泥混凝土路面损坏原因分析及修补材料的选择.中国科技博览，2012