农村公路水泥混凝土病害成因及防治

　　摘要

水泥混凝土路面优势众多，在中国运用广泛，但是由于各方面的原因，路面出现许多病害，将会严重影响车辆运行，使水泥混凝土路面使用年限远低于设计年限，但水泥混凝土路面病害修补成本很高，修补期间也会严重阻碍交通运行，一旦破坏就很难修复。所以最好方法就是在路面设计和施工时要做好预防路面病害的措施，主要有要严格规范材料选取、要严格控制水泥混凝土的配合比、要保证各个施工阶段的质量、健全科学的管理制度，加强养护等措施。

　关键词：水泥混凝土路面；病害；防治

第一章绪论

　　1.1选题背景

水泥混凝土路面在我国公路建设中进展迅速，主要因为具有众多优势，例如高强度、高稳定性、材料可用性、耐久性好、节约成本，环境生存能力好、使用寿命长、经济效益好、夜间机动性强等特点。[1]但是由于气候，温度、湿度，地形等自然因素的影响和在设计不合理、施工控制不到位、没有做好养护工作等人为因素，共同引起水泥混凝土路面的一系列的病害，将会影响行车速度、舒适度、以及车辆安全等方面，更糟糕的是，将会使水泥混凝土路面的使用寿命比设计的时间要短得多[2]。混凝土路面修建成本高。

　1.2选题意义

路面病害修复成本高，维修过程中容易交通严重堵塞，一旦路面损坏就难以修复，并且现在对路面的病害维修方法也会很容易造成二次病害的发生[3]。因此，对于路面病害，更应该在设计和施工过程中采取措施预防水泥表面病害，对路面进行防治，在路面施工完成后，更要加强养护，采取科学的养护方法。所以研究水泥混凝土路面的病害防治措施，是具有重要意义[4]。

　第二章农村公路水泥混凝土路面的简介

　　2.1水泥混凝土路面

　　2.1.1水泥混凝土路面的组成

水泥混凝土的路面结构层从上部结构到底面结构一般可划分为面层、基层、底基层和必要的功能层[5]。

(1)面层

面层是直接承受路面行车荷载的层次，主要功能也是承载行车的荷载和各种雨水的侵蚀能力。

(2)基层、底基层

基层位于面层之下，主要起稳定路面的作用，承重的作用，所以修建面层对材料质量的要求很高；底基层，位于基础之下，起次承重的作用。

(3)功能层

功能层主要是包括在一些冰冻地区，或者海拔高地区来设置防冻层、在降水较多的地区，尤其是南方设置排水层、还会在路基发生变形设置黏层、封层和透层，因此功能层是可以改善路面结构，提高路面的荷载能力。

　2.1.2水泥混凝土路面的分类

水泥混凝土路面的分类主要是通过水泥混凝土的类型进行分类见表2-1。

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　2.1.3水泥混凝土路面的优缺点

水泥混凝土路面的快速发展，主要一是由于国家经济发展很快，对于一些地区也是“致富先修路”的国家政策影响，所以水泥混凝土路面在我国开始迅速发展；二是由于人口的增多，所导致车辆的增多，交通量的增加导致水泥混凝土路面的发展；三是我国资源条件适宜；四是由于水泥混凝土用做路面的优点，导致水泥混凝土路面的迅速发展[5]。但是除了优点也有一系列的缺点，这些容易造成路面的病害，所以在加强注意，

　2.2水泥混凝土路面的基本要求

水泥混凝土路面的整体的好坏，可能会直接影响行使速度、运输的成本、行车的安全及舒适度[6]。水泥混凝土路面在公路路面建设中所占比重很大，因此，修好路面可以更好的促进国家的经济建设发展[7]。因此，水泥混凝土路面应该有下列基本条件，如表2-3来保证水泥混凝土路面的质量和安全，提高路面的荷载能力。

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　第三章农村水泥混凝土路面的病害类型

　　3.1水泥混凝土路面面层断裂

水泥混凝土路面面层一旦发生断裂被分成裂缝和断板，对其不及时维修，就会使路面面板丧失荷载作用，导致路面的损坏和影响行车安全。

　3.1.1表面裂缝

水泥混凝土路面的表面裂缝主要是指路面所出现的裂缝，表面裂缝多以龟裂、纹裂、网裂的形态出现[7]。表面裂缝产生的原因：由于混凝土在浇筑后整体表面未立即用薄膜盖上,导致混凝土的自身体积急剧收缩引起的。

主要是构成混凝土混合料之间各种材料的密度不一样，混凝土在震荡下，使粗骨料下沉，砂等上浮，主要就形成表面泌水，泌水使路面有水的侵蚀，导致路面裂缝产生。

混凝土表面出现细微发丝龟裂，由于路面没有完全硬化，对于水泥混凝土表面水分的蒸发速度大于泌水的蒸发速度，水就会深入路面之中，路面不能抵抗张力，就会导致出现裂缝[8]。如图3-1所示。混凝土的碳化收缩也会引

起其表面龟裂。

图3-1表面裂缝图

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贯穿裂缝指贯穿板全厚度的横向裂缝，纵向裂缝，交叉裂缝，板角断裂等，如图3-2所示。

(1)干缩裂缝

在路面上，当混合料中的水分由于在自身硬化过程中蒸发掉，所以水泥料会因为失去水分而发生收缩，这就是干缩。材料的自我收缩不会产生裂缝，但是由于当自由收缩受到外来限制发生收缩，路面会因为干缩产生裂缝。

(2)温缩裂缝

由于水泥混凝土是有热胀冷缩的功能，但是这个功能发生时都是在相邻或者在整个面板下发生，所以裂缝主要都是贯穿整个路面的[9]。由于季节的温差或者是每天的温度差，当面板从最高温度到最低温度降温时，会受到外来的约束力的作用下，在降温时候，混凝土不能发生自由收缩，在温度约束力下产生裂缝。

(3)切缝不及时

由于路面施工的时候，要把路面切缝来引导路面出现裂缝的部位和方向，也能将路面分成块，由于在路面抗压强度过低时没法切缝；已经切缝的路面板块在自身温度应力就大于路面抗折强度，就导致路面的裂缝产生。

(4)纵向裂缝

但是因为路基填充料采用的土质不一样，路基填料采用膨胀性土，发生冻胀，和碾压时没有碾压密实等原因，使路基的支撑承受能力不均匀。在修建或者加宽路基的时候，由于施工时处理不当，在新路基出现沉降，导致混凝土板下沿纵向有一定程度的脱空，所以在各种荷载下出现纵向裂缝。

(5)交叉裂缝

主要是指路面两条或者两条以上相互交错的裂缝。在水的侵蚀下，就会出现一定程度的沉降。水泥料会出现水化反应，在混凝土在温度升高或者降温的时候会出现热胀或者冷缩的反应，在内部混凝土混合集料或者是外部条件下，使水泥混凝土水化速度变慢，使泥浆硬化在水化，导致混凝土体积的膨胀，开裂。就导致路面出现两条及以上的交叉裂缝。

　3.1.3断板

断板由于各种发展产生的裂缝贯穿板厚，使水泥混凝土路面板折断成两块以上，主要如图3-3所示。

(1)早期断板产生的原因

由于施工材料不符合要求，没有严格按照施工材料质量要求来；对于基层中高程失控和基层整体的不平整；施工材料配合比不合理、施工中工艺不当。

(2)后期断板产生的原因

混凝土板块平面尺寸如果设计过长，温度应力就越大；由于超重车的增加，导致路面荷载增多；路基和基层压实度不足或者不均匀；路基和基层排水不良。

3.1.4路面板角断裂和板边剥落

边角剥落指沿接缝方向的板边出现裂缝、破碎或脱落的现象。板角断裂指水泥混凝土的板角被裂缝相交的的距离等于或小于所在板长的一半的裂缝从板体断开[10]。具体如图3-4所示。路面板边剥落和板角断裂产生的原因：由于接缝或者在纵缝、横缝交叉的地方，由于雨水的侵蚀会产生唧泥，路面脱空等病害，将导致板的边缘角落的张力增加。缺乏将传递荷载到边角能力或者在板边的传力杆故障。在传递荷载和水的结合作用下，路基发生塑形变形的，导致板的边缘和板角的张力增大和断裂。硬物等入面板边缘的接缝中。

图3-3断板图

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　　3.2.1路面错台

路面错台指的是在路面的接缝或裂缝处，路面板体产生相对竖向位移的现象，如图3-5所示。错台病害成因：路基基层在碾压时不密实，没有压实，导致填方路基的不均匀沉降。图3-5地下水作用，地下水浸入基层，行车荷载使路面板产泵吸的作用。地基中存在软弱土层或者岩溶，使得局部地基处不均匀的下沉或者在一些采空区地基的出现沉降。不同路基的刚度存在差异，主要就是路基在沉降变形范围内对抗变形的能力的不一样。传力杆，拉杆功能不完善或失效。

图3-5路面错台图

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　3.2.2路面沉陷

路面沉陷是水泥混凝土路面表面产生的大于10 mm的局部凹陷变形，如图3-6所示。路面沉陷产生的原因：由于基层地表水渗漏，防排水措施的缺乏，导致基层强度减弱，外加唧泥产生加剧面板路面拱起。

水泥混凝土路面横缝处拱起,由于基层中材料中混有的生石灰遇水消解膨胀，或者对渗漏到路基中的水结冰膨胀造成的[11]。如图3-7所示。路面拱起产生的原因：在温度低的时期施工,导致胀缝设置间距过长或失效；硬物等入面板边缘的接缝中；夏季温度高，导致板体热胀。

3.2.3农村水泥混凝土路面脱空唧泥

水泥混凝土路面脱空是在行车荷载作用导致面板裂缝或者板边下部产生水和细粒土混合物的强制性位移，唧泥

也由于基层材料主要为松散物质，在水的作用下产生唧泥，如图3-8。脱空唧泥病害原因：基层组成材料和质量不够，接缝施工操作不当；行车荷载和气候变化；对降水的要求，还有温度、湿度的变化。

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　　3.3水泥混凝土路面接缝

　　3.3.1水泥混凝土路面接缝剥落

水泥混凝土接缝碎裂是指水泥混凝土面板接缝处的面板掉落，导致水泥混凝土面板不平整，如图3-9。接缝剥落病害原因：由于填缝料老化失效；路面施工操作不当；对于路面缺乏日常养护和管理工作，要建立路面日常养护系统。

图3-9接缝剥落图

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水泥混凝土路面接缝料损坏由于接缝处填缝料老化、剥落等原因，使填缝内已无填料，接缝处粗骨料填塞的现象，如图3-11。接缝填料缝损坏的原因：主要是由材料的老化引起，试验室与户外研究发现，填缝料在使用过程中老化主要有四种情况，即氧化老化、挥发物的衰减、自然硬化和渗流硬化氧化作用。由于臭氧对与填缝料的影响，导致填缝料老化和剥落的情况；光(主要为紫外线)对填缝料的影响；还有水对填缝料的影响；外加行车荷载对于填缝料的影响；还有本身缝料的质量和材质。

　第四章农村水泥混凝土路面病害防治措施

　　4.1有效防治水泥混凝土路面病害的措施分析

　　4.1.1对于路面出现裂缝的防治措施

对于路面出现裂缝，原因是多种多样的，跟设计，施工，气候都有关系。

(1)提高材料的质量

在路面施工过程中，对于水泥材料这一方面要保证其质量的要求，另一方面要降低水分的流失，因为水分的流失会引起一系列的病害，会导致碳化和一部分的干缩现象，所以对于水泥混凝土路面材料的配置要严格按照要求。当材料符合要求了这样可以有效降低路面裂缝的出现。

(2)控制水灰比

在施工过程中，为了保证施工材料的搅拌均匀性，所以需要按照施工要求的配置比来控制用量，其中混凝土中水和水泥用量要严格配比。因为这样可以更好避免出现混凝土间出现的不结和而出现的分层和离析之间的问题。为了降低水泥混凝土水灰比和空隙率，来提高水泥混凝土强度。

(3)抹面措施

为了防止塑性收缩裂缝的出现，进行抹面有两种情况，一是在在水泥混凝土板面在最开始来凝结的时候，对其来抹面；二是在是水泥混凝土板面凝结后但是还没有来沁水之前这一个时间，对其进行抹面。这样可以有效的减少水泥混凝土表面裂缝的缺陷。

　4.1.2对于接缝处破损的防治措

施水泥混凝土路面施工设计中，要避免出现施工操作不当，这些容易造成接缝处破损。

(1)挑选合适的基层材料

对于唧泥的产生，其中内因之一就是由于面板下有一些松散的材料(如砂、碎石等)，所以对于基层材料的选择至关重要；所以对于水泥混凝土路面公路最好用一些强度高，或者抗冲刷之类的基层材料，不要用一些粗粒含量不到50%的土用于基层，要给面板强有力的支撑力，所以要挑选符合要求的基层材料来减少唧泥的产生。

(2)使用排水措施

水是产生唧泥的又一重要原因，类似雨水到达地面通过裂缝或者一些边缝进入路面内部，无法排出，这样与一些基层材料混合在一起就很容易形成唧泥病害。

(3)减小荷载应力

对于面板的荷载应力大与小也是产生唧泥的重要原因，增强其接缝的传递能力，对板边或者边缝减少荷载，就可以有一个传递作用，可以将水泥混凝土面板受到荷载更加好的传给相邻的一些板，可以有效降低其板底荷载应力，所以减少荷载应力可以有效减少唧泥的产生。

　　4.1.3对于路面面板损坏的防治措施

水泥混凝土路面设计过程中，其重要内容就是路面的承载力、扩散荷载性能。

(1)严格把控原材料

原材料对于路面板的损害有着重要影响，要严格按照施工的配置要求进行使用，对于水泥，要使用符合国家要求，安全性高的，强度高的；对于钢筋，配置纵向钢筋，要选择同一个直径强度较高的；对于砂石要求强度要高，符合其施工质量要求等原材料，原材料是病害发生的重要原因之一，选择符合施工质量的原材料才可以尽量预防路面板的损害。

(2)抗压强度控制

对于水泥混凝土路面使用后，要求承受各种荷载，使用对于路面要求具有足够的抗压能力，对于路面材料的要求也是很多，要求水泥混凝土强度要高，对抗压，抗风化能力越高，使用要路面抗压进行加强。

(3)施工技术控制

施工质量由施工技术、施工材料等构成，所以对于施工人员我们要加强培训，采用新工艺和机械，加强施工技术，促进现代化公路建设发展。

(4)对车辆超载控制

对于路面车辆超载时路面荷载压力加大，将会时加剧路面面板的损坏。

4.1.4对于路面板脱空的防治措施

对于路面设置脱空板，要事先确定其位置然后对于灌浆的材料也要保证是符合质量要求，符合施工标准合理配置，保证其安全性。

(1)做好事前准备工作

事先要做好各种检查，要看是否有效清洗搅拌机中的积水和残留碎屑，也要检查各种机器的组装完成，所以做好事前检查工作，对施工操作准确性有着重要作用，也能减少施工操作不当。

(2)面板打孔

控制对于路面打孔要根据灌浆加固的位置和发生范围来确定，也要根据路面损坏程度来确定。

(3)按照要求进行灌浆

对于灌浆先边缘在中间，当有浆体溢出说明已灌满，灌浆口也要根据路面打孔位置确定的，我们还有减少压力，当灌满时要及时用木塞塞住，来防止继续溢出，对于灌浆过程要严格按照施工要求进行。

　　4.1.5对于路面断板的防治措施

(1)严格控制材料中的合泥量

对于修建路面材料中的土和和泥的含量将会很大程度上影响水泥混凝土的抗弯拉强和路面塑性中的收缩开裂将会很大程度上增加其概率，所以要对含泥要增加控制。

(2)认真监督材料中的配置比含量

对于材料的拌合要严格按照施工材料配合比来，要注重施工拌合中水灰比的比重，更要对于摊铺是否均匀看重，不然会导致水灰比的结块，是在接缝的时候会由于凝固后收缩，或者受热后膨胀会导致断板，所以要认真对待施工中每一步。对于水灰比严格把控。

(3)加强对基层的质量检查

对于路面的基层应该具有稳定、密实、平整和光滑的特点，所以在设计范围内要求控制基层的标高，对于基层材料组成也有着严格的控制。

(4)采取养护措施

在水泥料浇筑完成后，洒水降温、覆盖薄膜、遮蔽太阳等养护措施，来避免太阳直射；也要不要在高温下浇筑混凝土，由于高温下和在不同时期的温度下，容易产生温差，容易造成混凝土面板由于温差胀缩的作用下容易断裂或者变形

　4.2农村水泥混凝土路面的养护

　　4.2.1水泥混凝土路面养护要求

根据水泥混凝土路面的日常养护的要求，对于路面养护要制定每日的养护工作内容，对于道路管理部门要总体规划每月、每个季度、每年的养护的计划，对于路面各种状况要及时掌握，有目的、有针对性对路面养护工作进行安排。

要做好路面保养和路面的破损维修工作：对于路面的日常保养需要每天做好，一旦发现路面的小的破损，就马上上报维修，避免造成大的病害。

要对路面进行定期打扫清洁：要保持路面的整洁，所以对于路面要定期对其进行清洁，而路面清洁要根据路面环境、路面交通量以及路面污染程度决定的，但最少也要一周一次。

保持接缝保养及填缝料更换：对填缝料发现小的脱落或破损，要及时处理，进行灌浆；对于填料缝发生缺失或者老化时候，应该及时填补，对于填料缝的高度也要按照要求施工，不得超过3mm~5mm的高度。

对于路面要日常巡查：养护工人日常巡查，通过直接观察或者使用简单的量测工具(如手锤、钢卷尺、3m直尺等)来发现是否路面破损；对于路面发生的小病害，要及时清除干净；对于巡查主要就是检查路面外观的检查，防止路面病害的产生，对于小问题也不能放过，路面病害大多数都是由小到大，逐步发展。

　4.2.2水泥混凝土路面的日常养护工作

制定日计划依据路面的情况来制定，对路面要做好日常、经常的养护。对于路面要定时清除打扫，清除路面的杂物，在雨季也要注意路面的积水，冬季要注意路面清扫积雪，撒盐来消除冰。制订月计划时应根据当时路面的交通量、天气、降温，降水等各方面状况确定，也要按照工作量合理进行。制定年计划应按维修工作量和各种养护作业时期，均衡安排，避免工作过分集中。

　第五章结论

水泥混凝土路面病害的防治也是在公路建设的实践中一步步的完善的，但是也有很多的不足，对于公路路面的养护没有提出具体的养护体系，对于水泥混凝土病害的防治主要也是从材料的选用，材料的配比，施工步骤这些方面考虑，没有从更多方面考虑，也没有能彻底预防路面某一类型的病害发生的方法，所以留下的问题也会逐渐完善。相信以后对于水泥混凝土路面病害的防治方法也会出现更为科学的一套体系，也会水泥混凝土对于路面的应用会大大加强。

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　致谢

首先，我要感谢我尊敬的指导老师，老师严谨的治学态度，忘我的工作作风，毁人不倦的师德，平易近人的品格，深深的感染和鼓励着我，使我受益终生。在此，谨导老师致以衷心的感谢！祝愿老师一生幸福安康！然后，感谢我最亲爱的父母，他们无微不至的关怀让我充满动力、充满希望、充满温暖，我将继续努力不辜负你们对我的期望。